[实用新型]一种基于薄膜开关的全自动方波发生器

说明书

技术领域

本实用新型属于脉冲功率装置，具体涉及一种全自动快沿方波发生器。 

背景技术

在高电压、脉冲功率技术、电力系统及电磁脉冲效应等研究领域，由于电流电压等级较高，脉冲波形上升沿快，针对这些脉冲的测试一般没有标准的探测器件，需要根据具体波形和环境设计测量器件，在使用前需要对这些器件进行标定。对高电压、大电流而言，如果对分压器、分流器、罗科夫斯基线圈等测量系统进行方波响应校验，要求方波源不但要有快前沿，而且要有高幅值。 

常见的方波发生器输出电压5V－2kV之间，通常采用半导体开关或者水银开关构成方波形成电路，由于器件性能的限制，输出电压2kV以上的高电压方波发生器在国内市场上未见产品出售，而低电压方波发生器并不能完全满足测量器件标定要求。 

高电压方波发生器通常采用气体开关或者薄膜开关作为放电开关。输出电压达到10kV。气体开关性能受气压影响较大，在低压时前沿较慢。另外由于需要气瓶、充气控制等附属系统，使得整个发生器体积较大，使用不方便。薄膜开关优点是前沿快，但是由于薄膜为消耗品，每次击穿后需要更换，严重影响使用效率，目前未见成品基于薄膜开关的方波发生器。 

发明内容

为克服薄膜开关换膜不方便、使用效率低的技术问题，本实用新型提出一种基于薄膜开关的全自动方波发生器。 

本实用新型的技术解决方案是： 

一种基于薄膜开关的全自动方波发生器，包括触发单元15，输出传输线5，依次连接的高压直流电源13、充电电阻6、第一同轴传输线1的芯线、第二同轴传输线3的芯线、薄膜开关4、第二同轴传输线3的皮线、负载电阻2、第一同轴传输线1的皮线、接地端子；所述输出传输线5的芯线和皮线分别与负载电阻2的两端连接；其特殊之处在于： 

还包括低压直流电源22、PLC模块11、供膜单元、电磁铁12； 

所述供膜单元包括带转轴绝缘膜14、步进电机20、卷膜装置；所述步进电 机在PLC模块驱动下驱动卷膜装置转动，所述带转轴绝缘膜的自由端被转动的卷膜装置带动后穿过薄膜开关的两电极之间； 

所述低压直流电源向PLC模块、触发单元和电磁铁供电； 

所述触发单元在PLC模块控制下刺穿绝缘膜； 

所述电磁铁在PLC模块控制下驱动触发单元压紧或松开薄膜开关的两电极； 

所述PLC模块控制高压直流电源的通断。 

还包括机箱10； 

所述机箱前面板上设置有触摸屏8和按钮9；所述触摸屏8和按钮9用于控制PLC模块； 

所述触发单元15，高压直流电源13、充电电阻6、薄膜开关4、低压直流电源、PLC模块、供膜单元、电磁铁均设置在机箱内； 

所述机箱后面板上设置有两个电缆充电接口17，所述两个电缆充电接口分别连接外部的第一同轴传输线1和第二同轴传输线3。 

所述接地端子21和输出传输线5设置在机箱后面板上。 

本实用新型的有益效果： 

1、本实用新型通过自动换膜结构设计、PLC总体控制结合，实现了全自动换膜、充电、触发，解决了薄膜开关换膜不方便，使用效率低的问题。 

2、本实用新型提出的基于薄膜开关的全自动方波发生器能够实现触摸屏控制全自动换膜，人机界面友好，操作方便。 

附图说明

图1是方波发生器电路原理图； 

图2是基于薄膜开关的全自动方波发生器布局图； 

图3是自动换膜结构示意图； 

附图标记为： 

1-第一同轴传输线，2-负载电阻，3-第二同轴传输线，4-薄膜开关，5-输出传输线，6-充电电阻，8-触摸屏，9-按钮，10-机箱，11-PLC模块，12-电磁铁，13-高压直流电源，14-带转轴绝缘膜，15-触发单元，16-220V电源接口，17-电缆充电接口，18-薄膜开关阴极，19-输出传输线接口，20-步进电机，21-接地端子，22-低压直流电源。 

具体实施方式

薄膜开关工作原理是： 

开关两电极之间采用厚度为几十微米量级的绝缘膜(聚丙烯、聚酯等)作为绝缘材料，在充电过程中绝缘膜不击穿，待充电完成后，由触发单元将绝缘膜戳破，绝缘膜失去绝缘能力，开关快速放电。由于开关体积紧凑，电感小，因此可以产生快前沿脉冲。 

本实用新型设计了一种自动换膜、充电和触发的结构，包括1个电磁铁、一个步进电机、一台高压直流电源模块、1个触发单元和一台低压直流模块组合工作。