專利名稱：一種浪涌沖擊試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電磁兼容領(lǐng)域，更具體涉及一種浪涌沖擊試驗(yàn)裝置，適用于測(cè)試車載電子設(shè)備對(duì)電瞬態(tài)脈沖的承受能力。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)方式產(chǎn)生浪涌脈沖，通常使用高壓直流通過(guò)半球運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)半球間隙，擊穿空氣放電，產(chǎn)生浪涌脈沖。傳統(tǒng)方式產(chǎn)生浪涌脈沖，通常使用高壓直流通過(guò)半球運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)半球間隙，擊穿空氣放電，產(chǎn)生浪涌脈沖。該脈沖的寬度，常常需要通過(guò)調(diào)節(jié)回路的時(shí)間常數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且波形單一，要形成一種波形需要單獨(dú)專門(mén)重新制造，很不經(jīng)濟(jì)，而且通過(guò)放電方式形成浪涌脈沖，由于其機(jī)械裝置復(fù)雜，故障率較高，制造成本也很高
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供及一種浪涌沖擊試驗(yàn)裝置，操作簡(jiǎn)單方便，可方便對(duì)脈沖參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并且極性、幅值和周期均可調(diào)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種浪涌沖擊試驗(yàn)裝置，包括用于顯示輸出脈沖波形和輸出脈沖波形參數(shù)的顯示模塊，還包括
鍵盤(pán)輸入模塊，用于設(shè)定輸出脈沖波形參數(shù)并傳送給控制模塊，
控制模塊，用于根據(jù)輸出脈沖波形參數(shù)和從檢測(cè)模塊輸入的脈沖峰值電壓生成相應(yīng)的PWM信號(hào)和PFM信號(hào)，將PWM信號(hào)輸出到調(diào)壓模塊，將PFM信號(hào)輸出到浪涌形成模塊，輸出極性控制信號(hào)到極性轉(zhuǎn)換模塊；
調(diào)壓模塊，用于根據(jù)PWM信號(hào)生成相應(yīng)的脈沖峰值電壓；
檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)脈沖峰值電壓并傳送到控制模塊；
浪涌形成模塊，用于根據(jù)脈沖峰值電壓及PFM信號(hào)生成輸出脈沖波形；以及 極性轉(zhuǎn)換模塊，用于根據(jù)極性控制信號(hào)控制輸出脈沖波形的輸出的極性。如上所述的調(diào)壓模塊包括
整流模塊，用于將工頻電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓；
分壓分流電阻網(wǎng)絡(luò)，用于對(duì)整流模塊輸出的直流電壓進(jìn)行分壓，分壓后的直流電壓經(jīng)過(guò)IGBT控制管給高壓電容充電；
第一 IGBT控制管，控制分壓后的直流電壓對(duì)高壓電容充電的電壓和電流；
第一隔離模塊，將PWM信號(hào)進(jìn)行電氣隔離并將電氣隔離后的PWM信號(hào)傳送到第一 IGBT驅(qū)動(dòng)模塊；
第一 IGBT驅(qū)動(dòng)模塊，根據(jù)電氣隔離后的PWM信號(hào)生成相應(yīng)的第一 IGBT柵極控制信號(hào)輸送到第一 IGBT控制管的柵極；以及高壓電容，用于提供脈沖峰值電壓。如上所述的浪涌形成模塊包括第二 IGBT控制管，用于對(duì)脈沖峰值電壓進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，形成脈沖信號(hào)；
第二隔離模塊，將PFM信號(hào)進(jìn)行電氣隔離并將電氣隔離后的PFM信號(hào)傳送到第二 IGBT驅(qū)動(dòng)模塊；以及
第二 IGBT驅(qū)動(dòng)模塊，根據(jù)電氣隔離后的PFM信號(hào)生成相應(yīng)的第二 IGBT柵極控制信號(hào)輸送到第二 IGBT控制管的柵極。如上所述的極性轉(zhuǎn)換模塊為雙刀雙擲繼電器。如上所述的檢測(cè)模塊檢測(cè)到的脈沖峰值電壓小于等于預(yù)先設(shè)定電壓的50%時(shí)，控 制模塊輸出的PWM信號(hào)占空比為100% ;檢測(cè)模塊檢測(cè)到的脈沖峰值電壓大于預(yù)先設(shè)定電壓的50%且小于等于預(yù)先設(shè)定電壓的70%時(shí)，控制模塊輸出的PWM信號(hào)占空比為50% ;檢測(cè)模塊檢測(cè)到的脈沖峰值電壓大于預(yù)先設(shè)定電壓的70%且小于等于預(yù)先設(shè)定電壓的90%時(shí)，控制模塊輸出的PWM信號(hào)占空比為25% ;檢測(cè)模塊檢測(cè)到的脈沖峰值電壓大于預(yù)先設(shè)定電壓的90%且小于等于預(yù)先設(shè)定電壓的100%時(shí)，控制模塊輸出的PWM信號(hào)占空比為10% ;檢測(cè)模塊檢測(cè)到的脈沖峰值電壓大于預(yù)先設(shè)定電壓時(shí)，控制模塊輸出的PWM信號(hào)占空比為0%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果
I、本發(fā)明為箱式結(jié)構(gòu)，采用單片機(jī)控制，直流工頻電壓外接輸入，通過(guò)一個(gè)外接端口實(shí)現(xiàn)所有脈沖輸出，可實(shí)現(xiàn)脈沖幅值的調(diào)節(jié)和顯示，采用LCD液晶界面輸入，操作簡(jiǎn)單、方便；采用LCD液晶界面輸入脈沖數(shù)量；試驗(yàn)脈沖周期可調(diào)；試驗(yàn)脈沖幅度可調(diào)；試驗(yàn)脈沖極性可調(diào)。2、本發(fā)明具有體積小，成本低，操作簡(jiǎn)單，可連續(xù)產(chǎn)生脈沖，可產(chǎn)生多種脈沖，既可產(chǎn)生快速脈沖也可產(chǎn)生慢速脈沖，脈沖的幅度可調(diào)。3、本發(fā)明在+12V汽車系統(tǒng)電壓的情況下，峰峰值電壓范圍可到75疒100V，在+24V汽車系統(tǒng)電壓的情況下，峰峰值電壓范圍可到150V 200V。4、本發(fā)明的模擬負(fù)載阻抗為50歐姆，單個(gè)輸出脈沖時(shí)間寬度可精確到100±5微秒；脈沖集合時(shí)間寬度可精確到10±0. I毫秒；脈沖間歇時(shí)間寬度大于等于90毫秒；沖擊次數(shù)可高達(dá)5000次或者連續(xù)工作2個(gè)小時(shí)以上。


圖I為本發(fā)明系統(tǒng) 圖2為本發(fā)明的調(diào)壓模塊的原理 圖3為本發(fā)明的浪涌形成模塊的原理 圖4為本發(fā)明的浪涌輸出模塊的原理 圖5為本發(fā)明的PFM調(diào)制原理圖。圖中1_控制模塊；2_調(diào)壓模塊；3_浪涌形成模塊；4_極性轉(zhuǎn)換模塊；5_檢測(cè)模塊；6_顯示模塊；7_鍵盤(pán)輸入模塊；PWM_脈沖寬度調(diào)制；PFM-脈沖頻率調(diào)制。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述
實(shí)施例
如圖f圖3所示，一種浪涌沖擊試驗(yàn)裝置，包括用于顯示輸出脈沖波形和輸出脈沖波形參數(shù)的顯示模塊6,還包括
鍵盤(pán)輸入模塊7，用于設(shè)定輸出脈沖波形參數(shù)并傳送給控制模塊1，
控制模塊1，用于根據(jù)輸出脈沖波形參數(shù)和從檢測(cè)模塊5輸入的脈沖峰值電壓生成相應(yīng)的PWM信號(hào)和PFM信號(hào)，將PWM信號(hào)輸出到調(diào)壓模塊2，將PFM信號(hào)輸出到浪涌形成模塊3，輸出極性控制信號(hào)到極性轉(zhuǎn)換模塊4 ；
調(diào)壓模塊2，用于根據(jù)PWM信號(hào)生成相應(yīng)的脈沖峰值電壓；
檢測(cè)模塊5，用于檢測(cè)脈沖峰值電壓并傳送到控制模塊I ;
浪涌形成模塊3，用于根據(jù)脈沖峰值電壓及PFM信號(hào)生成輸出脈沖波形；以及 極性轉(zhuǎn)換模塊4，用于根據(jù)極性控制信號(hào)控制輸出脈沖波形的輸出的極性。調(diào)壓模塊包括
整流模塊U2，用于將工頻電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓；
分壓分流電阻網(wǎng)絡(luò)，用于對(duì)整流模塊U2輸出的直流電壓進(jìn)行分壓，分壓后的直流電壓經(jīng)過(guò)IGBT控制管給高壓電容Cl充電；
第一 IGBT控制管，控制分壓后的直流電壓對(duì)高壓電容充電的電壓和電流；
第一隔離模塊，將PWM信號(hào)進(jìn)行電氣隔離并將電氣隔離后的PWM信號(hào)傳送到第一 IGBT驅(qū)動(dòng)模塊；
第一 IGBT驅(qū)動(dòng)模塊，根據(jù)電氣隔離后的PWM信號(hào)生成相應(yīng)的第一 IGBT柵極控制信號(hào)輸送到第一 IGBT控制管的柵極；以及高壓電容Cl，用于提供脈沖峰值電壓。浪涌形成模塊3包括
第二 IGBT控制管，用于對(duì)脈沖峰值電壓進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，形成脈沖信號(hào)；
第二隔離模塊，將PFM信號(hào)進(jìn)行電氣隔離并將電氣隔離后的PFM信號(hào)傳送到第二 IGBT驅(qū)動(dòng)模塊；以及
第二 IGBT驅(qū)動(dòng)模塊，根據(jù)電氣隔離后的PFM信號(hào)生成相應(yīng)的第二 IGBT柵極控制信號(hào)輸送到第二 IGBT控制管的柵極。極性轉(zhuǎn)換模塊4為雙刀雙擲繼電器。如圖2所示，工頻電壓AC220V升壓后直接通過(guò)整流模塊U2整流，可得到高達(dá)IOOOv直流電壓，分壓分流電阻網(wǎng)絡(luò)由十只金屬膜電阻兩兩并聯(lián)，各個(gè)并聯(lián)電阻再串聯(lián)，該方式可承受千伏高壓和十多安培的充電電流，當(dāng)大電流通過(guò)分壓分流電阻網(wǎng)絡(luò)時(shí)，由于電阻的作用，必然在電阻上會(huì)有能量消耗，轉(zhuǎn)化為熱量，這種串并方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)充電的分流和分壓的作用，從而對(duì)高壓電容Cl的高速充電提供了很高的可靠性。高壓電容Cl采用高壓油浸電容，可以承受上千伏的高壓，而且防爆。分壓分流電阻網(wǎng)絡(luò)和第一 IGBT控制管Ql的源極連接，第一 IGBT控制管Ql的漏極與高壓電容Cl連接，通過(guò)第一 IGBT控制管Ql的柵極輸入的第一 IGBT柵極控制信號(hào)控制給高壓電容Cl的充電電壓和電流。由于回路的充電時(shí)間常數(shù)τ= (RfR10+RQl)Cl
故其充電時(shí)間常數(shù)由第一 IGBT控制管Ql的動(dòng)態(tài)阻抗決定。第一 IGBT控制管Ql的阻抗受PWM信號(hào)控制，第一隔離模塊Ul進(jìn)行光電隔離，通過(guò)達(dá)林頓管Q2射隨后控制第一 IGBT控制管Ql，其PWM信號(hào)占空比由控制模塊I給出。檢測(cè)模塊5檢測(cè)到的脈沖峰值電壓小于等于預(yù)先設(shè)定電壓的50%時(shí)，控制模塊I輸出的PWM1信號(hào)占空比為100% ;檢測(cè)模塊5檢測(cè)到的脈沖峰值電壓大于預(yù)先設(shè)定電壓的50%且小于等于預(yù)先設(shè)定電壓的70%時(shí)，控制模塊I輸出的PWM信號(hào)占空比為50% ;檢測(cè)模塊5檢測(cè)到的脈沖峰值電壓大于預(yù)先設(shè)定電壓的70%且小于等于預(yù)先設(shè)定電壓的90%時(shí)，控制模塊I輸出的PWM信號(hào)占空比為25% ;檢測(cè)模塊5檢測(cè)到的脈沖峰值電壓大于預(yù)先設(shè)定電壓的90%且小于等于預(yù)先設(shè)定電壓的100%時(shí)，控制模塊I輸出的PWM信號(hào)占空比為10% ;檢測(cè)模塊5檢測(cè)到的脈沖峰值電壓大于預(yù)先設(shè)定電壓時(shí)，控制模塊I輸出的PWM信號(hào)占空比為0%。選用高速的CPU保證了控制速度。選用高精度的ADC保證了控制精度。PFM信號(hào)形成機(jī)理如下可通過(guò)預(yù)先設(shè)定的輸出脈沖波形參數(shù)改變輸出脈沖波形的頻率，進(jìn)而得到設(shè)定的輸出。如圖5所示，其中tl為單個(gè)脈沖寬度，t4是串脈沖總寬度，UA為工頻直流電壓，Us為脈沖峰峰值，t5為脈沖間歇時(shí)間。如圖3所示，脈沖信號(hào)的地線采用懸浮地FGND，懸浮地的電位的變化范圍為供電范圍，這種接法可以將第二 IGBT控制管Q3使用N型管，N型管有更高的耐壓，同時(shí)為第二IGBT控制管Q3提供工作電源。PFM信號(hào)經(jīng)過(guò)第二隔離模塊加載到第二 IGBT驅(qū)動(dòng)模塊，第 二 IGBT驅(qū)動(dòng)模塊為達(dá)林頓管，達(dá)林頓管的高增益為第二 IGBT控制管提供足夠的驅(qū)動(dòng)電流和電壓，使第二 IGBT控制管能正常開(kāi)啟和工作，回路低的分布電容和電感為電路形成頻率較高的脈沖成為了可能。受控的第二 IGBT控制管Q3可產(chǎn)生出大電流，高電壓的瞬態(tài)脈沖。如圖4所示，第二 IGBT控制管Q3通過(guò)和極性轉(zhuǎn)換電路連接后，直接加載在人工網(wǎng)絡(luò)上，人工網(wǎng)絡(luò)和工頻電源并聯(lián)，被測(cè)試樣品DUT和人工網(wǎng)絡(luò)輸出端并聯(lián)，人工網(wǎng)絡(luò)模擬車載的線束，工頻電源模擬被測(cè)DUT供電電壓。浪涌脈沖(即輸出脈沖波形)形成的工作原理如下
控制模塊I根據(jù)通過(guò)鍵盤(pán)輸入模塊7的脈沖的要求輸出相應(yīng)的PFM信號(hào)，鍵盤(pán)輸入模塊7可以是IXD液晶觸摸屏，通過(guò)第二隔離模塊U3光電隔離，PFM信號(hào)加載在第二 IGBT控制管Q3的柵極，脈沖信號(hào)幅值由高壓電容Cl加以限制。由于人工網(wǎng)絡(luò)具有很小的輸入阻抗和回路分布感抗的原因，瞬間在這個(gè)回路可產(chǎn)生二十多安培的沖擊電流，高達(dá)千伏的瞬態(tài)電壓，故對(duì)半導(dǎo)體器件的耐壓，通流能力是個(gè)考驗(yàn)。充分利用脈沖開(kāi)關(guān)管的特性，保證電路長(zhǎng)時(shí)間工作在高電壓、大電流的電磁環(huán)境中。本發(fā)明在控制模塊I的管理之下，互相協(xié)調(diào)工作，在制造成本，可靠性，易操作性和通用性上比以前的試驗(yàn)器有較大的優(yōu)勢(shì)。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。
權(quán)利要求
1.一種浪涌沖擊試驗(yàn)裝置，包括用于顯示輸出脈沖波形和輸出脈沖波形參數(shù)的顯示模塊(6)，其特征在于，還包括 鍵盤(pán)輸入模塊(7 )，用于設(shè)定輸出脈沖波形參數(shù)并傳送給控制模塊(I)， 控制模塊(1)，用于根據(jù)輸出脈沖波形參數(shù)和從檢測(cè)模塊(5)輸入的脈沖峰值電壓生成相應(yīng)的PWM信號(hào)和PFM信號(hào)，將PWM信號(hào)輸出到調(diào)壓模塊(2)，將PFM信號(hào)輸出到浪涌形成模塊(3 )，輸出極性控制信號(hào)到極性轉(zhuǎn)換模塊(4 ); 調(diào)壓模塊(2 )，用于根據(jù)PWM信號(hào)生成相應(yīng)的脈沖峰值電壓； 檢測(cè)模塊(5 )，用于檢測(cè)脈沖峰值電壓并傳送到控制模塊(I); 浪涌形成模塊(3)，用于根據(jù)脈沖峰值電壓及PFM信號(hào)生成輸出脈沖波形；以及 極性轉(zhuǎn)換模塊(4)，用于根據(jù)極性控制信號(hào)控制輸出脈沖波形的輸出的極性。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種浪涌沖擊試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的調(diào)壓模塊(2)包括 整流模塊U2，用于將工頻電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓； 分壓分流電阻網(wǎng)絡(luò)，用于對(duì)整流模塊U2輸出的直流電壓進(jìn)行分壓，分壓后的直流電壓經(jīng)過(guò)IGBT控制管給高壓電容Cl充電； 第一 IGBT控制管，控制分壓后的直流電壓對(duì)高壓電容充電的電壓和電流； 第一隔離模塊，將PWM信號(hào)進(jìn)行電氣隔離并將電氣隔離后的PWM信號(hào)傳送到第一 IGBT驅(qū)動(dòng)模塊； 第一 IGBT驅(qū)動(dòng)模塊，根據(jù)電氣隔離后的PWM信號(hào)生成相應(yīng)的第一 IGBT柵極控制信號(hào)輸送到第一 IGBT控制管的柵極；以及高壓電容Cl，用于提供脈沖峰值電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種浪涌沖擊試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的浪涌形成模塊(3)包括 第二 IGBT控制管，用于對(duì)脈沖峰值電壓進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，形成脈沖信號(hào)； 第二隔離模塊，將PFM信號(hào)進(jìn)行電氣隔離并將電氣隔離后的PFM信號(hào)傳送到第二 IGBT驅(qū)動(dòng)模塊；以及 第二 IGBT驅(qū)動(dòng)模塊，根據(jù)電氣隔離后的PFM信號(hào)生成相應(yīng)的第二 IGBT柵極控制信號(hào)輸送到第二 IGBT控制管的柵極。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種浪涌沖擊試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的極性轉(zhuǎn)換模塊(4)為雙刀雙擲繼電器Kl。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種浪涌沖擊試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的檢測(cè)模塊(5)檢測(cè)到的脈沖峰值電壓小于等于預(yù)先設(shè)定電壓的50%時(shí)，控制模塊(I)輸出的PWM信號(hào)占空比為100% ;檢測(cè)模塊(5)檢測(cè)到的脈沖峰值電壓大于預(yù)先設(shè)定電壓的50%且小于等于預(yù)先設(shè)定電壓的70%時(shí)，控制模塊(I)輸出的PWM信號(hào)占空比為50% ;檢測(cè)模塊(5)檢測(cè)到的脈沖峰值電壓大于預(yù)先設(shè)定電壓的70%且小于等于預(yù)先設(shè)定電壓的90%時(shí)，控制模塊(I)輸出的PWM信號(hào)占空比為25% ;檢測(cè)模塊(5)檢測(cè)到的脈沖峰值電壓大于預(yù)先設(shè)定電壓的90%且小于等于預(yù)先設(shè)定電壓的100%時(shí)，控制模塊(I)輸出的PWM信號(hào)占空比為10% ;檢測(cè)模塊(5)檢測(cè)到的脈沖峰值電壓大于預(yù)先設(shè)定電壓時(shí)，控制模塊(I)輸出的PWM信號(hào)占空比為0%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種浪涌沖擊試驗(yàn)裝置，包括用于顯示輸出脈沖波形和輸出脈沖波形參數(shù)的顯示模塊；鍵盤(pán)輸入模塊，用于設(shè)定輸出脈沖波形參數(shù)并傳送給控制模塊；控制模塊，用于根據(jù)輸出脈沖波形參數(shù)和從檢測(cè)模塊輸入的脈沖峰值電壓生成相應(yīng)的PWM信號(hào)、PFM信號(hào)和輸出極性控制信號(hào)；調(diào)壓模塊，用于根據(jù)PWM信號(hào)生成相應(yīng)的脈沖峰值電壓；檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)脈沖峰值電壓并傳送到控制模塊；浪涌形成模塊，用于根據(jù)脈沖峰值電壓及PFM信號(hào)生成輸出脈沖波形；極性轉(zhuǎn)換模塊，控制輸出脈沖波形的輸出的極性。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)脈沖幅值的調(diào)節(jié)和顯示，操作簡(jiǎn)單、方便；試驗(yàn)脈沖周期可調(diào)；試驗(yàn)脈沖幅度可調(diào)；試驗(yàn)脈沖極性可調(diào)；體積小，成本低。
文檔編號(hào)G01R31/12GK102914732SQ20121040883
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者彭俊 申請(qǐng)人:武漢神動(dòng)汽車電子電器有限公司