高频变压器、脉冲发生器及点火装置的制作方法

本发明涉及一种脉冲发生器，特别涉及一种高频变压器、脉冲发生器及点火装置。

背景技术：

冲击电压发生器是用于电力设备等试品进行雷电冲击电压全波、雷电冲击电压截波和操作冲击电压波的冲击电压试验，检验绝缘性能的系统装置，其中脉冲点火装置在电压同步及截波时间的准确性上起着关键作用。

目前，在市场上，应用的脉冲点火装置虽然可以产生的电压高，但上升沿或下降沿之间的过渡较为平缓，不够陡。这样往往导致冲击电压发生器存在电压同步问题，特别是在做截波试验收，无法截取到理想的时间或者分散性不够理想。这些现象的核心问题在于没有理想的脉冲发生器所致。

技术实现要素：

本发明的实施例的目的在于提供一种高频变压器、脉冲发生器及点火装置，能够在极短的时间内形成高压陡脉冲波，从而能够为脉冲发生器的截波时延控制奠定基础。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供了一种高频变压器，包括：

磁芯；

高压绕组和低压绕组；所述高压绕组和所述低压绕组均缠绕于所述磁芯，并在所述磁芯上串联连接；

其中，所述高压绕组和所述低压绕组均为硅脂线绕组，所述高压绕组和所述低压绕组的匝数之比为24:1。

另外，本发明的实施方式还提供了一种脉冲发生器，包括：直流高压电源、储能模块、高频变压器、igbt组件和如上所述的高频变压器；

其中，所述直流高压电源的电流输出端与所述储能模块的电流输入端电连接、所述储能模块的电流输出端与所述高频变压器的所述高压绕组电连接；

所述igbt组件连接在所述直流高压电源的电流输出端与所述储能模块的电流输入端电连接的线路上。

另外，本发明的实施方式还提供了一种点火装置，包括：如上所述的脉冲发生器。

本发明的实施方式相对于现有技术而言，由于本实施方式的脉冲发生器所采用的变压器包括：磁芯、高压绕组和低压绕组，且高压绕组和低压绕组均缠绕于磁芯上，且依次串联，从而使得变压器在工作时高压绕组与低压绕组均感应出电动势，且大小与绕组匝数以及主磁通的最大值成正比，由于高压绕组与低压绕组的匝数之比为24:1，因此，从直流高压电源输出的电压经本实施方式的高频变压器变压后，可直接输出低压电流。另外，由于高压绕组和低压绕组均采用的为硅脂线绕组，而硅脂线绕组具有耐高温、耐高压和良好的绝缘特性，并在igbt组件的控制下，能够在极短的时间内形成高压陡脉冲波，从而能够为冲击电压发生器的截波时延控制奠定基础。

另外，所述硅脂线绕组包括：导电体、包覆于所述导电体外的硅脂绝缘层。

另外，所述磁芯为封闭的环形结构，包括：内圈、与所述内圈相对的外圈；所述高压绕组和所述低压绕组均套接于所述磁芯的外圈。

另外，所述磁芯为铁氧体磁芯。

另外，所述igbt组件包括：igbt驱动器和绝缘栅双极型晶体管；

所述igbt驱动器具有：信号输入端和信号输出端；

所述绝缘栅双极型晶体管具有：栅极、集电极、发射极；其中，所述栅极与所述igbt驱动器的电信号输出端电连接，所述集电极与所述储能模块的电流输入端电连接，所述发射极与所述直流高压电源的电流输出端电连接。

另外，所述脉冲发生器还包括：

二极管，所述二极管的阴极与绝缘栅双极型晶体管的所述集电极电连接，所述二极管的阳极与所述绝缘栅双极型晶体管的发射极电连接。

另外，所述二极管为碳化硅肖特基二极管。

另外，所述储能模块为储能电容。

附图说明

图1为本发明第一实施方式的高频变压器的结构示意图；

图2为本发明第一实施方式中高压绕组的结构示意图；

图3为本发明第一实施方式中低压绕组的结构示意图；

图4为本发明第二实施方式的脉冲发生器的电路模块框图；

图5为本发明第二实施方式的脉冲发生器的电路原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种高频变压器，如图1所示，包括：磁芯1、高压绕组12和低压绕组13。其中，高压绕组12和低压绕组13均缠绕于磁芯11上，并且，高压绕组12和低压绕组13在磁芯11上串联连接。

此外，在本实施方式中，如图1所示，高压绕组12和低压绕组13均为硅脂线绕组，并且，高压绕组12和低压绕组13的匝数之比为24:1。

通过上述内容不难看出，由于本实施方式的脉冲发生器所采用的变压器包括：磁芯11、高压绕组12和低压绕组13，且高压绕组12和低压绕组13均缠绕于磁芯11上，且依次串联，从而使得本实施方式的变压器在工作时高压绕组12与低压绕组13均感应出电动势，且电动势的大小与绕组匝数以及主磁通的最大值成正比，由于高压绕组12与低压绕组13的匝数之比为24:1，因此，经本实施方式的高频变压器变压后，可直接输出低压电流。另外，由于高压绕组12和低压绕组13均采用的为硅脂线绕组，从而使得变压器具有耐高温、耐高压和良好的绝缘特性。

具体地说，在本实施方式中，如图2所示，高压绕组12包括：导电体121、包覆于导电体121外的硅脂绝缘层122。同时，如图3所示，低压绕组13包括：另一导电体131、包覆于另一导电体131外的硅脂绝缘层132。而相应的磁芯11为封闭的环形结构，包括：内圈111、与内圈111相对的外圈112。并且，如图1所示，高压绕组12和低压绕组13均套接于磁芯11的外圈112。由此不难看出，借助于高压绕组12的硅脂绝缘层122和低压绕组13的硅脂绝缘层132，可实现两绕组对地的绝缘，以及两绕组之间的绝缘，从而使得本实施方式的变压器具有绝缘性能好，且耐高压的特性。同时，还能省去在高压绕组和低压绕组之间设置绝缘部件。

并且，作为优选地方案，在本实施方式中，如图1所示，部分实施方式中的磁芯11为铁氧体磁芯，相比于其他类型的磁性材料，铁氧体磁芯具有磁导率高、电阻高和涡流损耗小等特点，因此，使得高频变压器具有高电阻和涡流损耗小等优势。

本发明的第二实施方式涉及一种脉冲发生器，如图4和图5所示，包括：直流高压电源2、储能模块、igbt组件5和如第一实施方式所述的高频变压器1。

其中，如图5所示，直流高压电源2的电流输出端21与储能模块的电流输入端31电连接、储能模块的电流输出端32与高频变压器1的高压绕组12电连接，同时，igbt组件5连接在直流高压电源2的电流输出端21与储能模块的电流输入端31电连接的线路上。

通过上述内容不难看出，由于本实施方式的脉冲发生器所采用的变压器包括：磁芯11、高压绕组12和低压绕组13，且高压绕组12和低压绕组13均缠绕于磁芯11上，且依次串联，从而使得本实施方式的变压器在工作时高压绕组12与低压绕组13均感应出电动势，且电动势的大小与绕组匝数以及主磁通的最大值成正比，由于高压绕组12与低压绕组13的匝数之比为24:1，因此，从直流高压电源2输出的电压经本实施方式的高频变压器1变压后，可直接输出低压电流。另外，由于高压绕组2和低压绕组3均采用的为硅脂线绕组，从而使得变压器具有耐高温、耐高压和良好的绝缘特性。并在igbt组件的控制下，能够在极短的时间内形成高压陡脉冲波，从而能够为冲击电压发生器的截波时延控制奠定基础。

另外，由于直流高压电源2与高频变压器1之间串联有储能模块，并且，在本实施方式中，如图5所示，储能模块为储能电容3，借助于储能电容3可通过补偿电抗的方式来改善直流高压电源输出的电压，从而减少电能损耗，提高本实施方式的脉冲发生器的稳定性。

具体地说，在本实施方式中，如图5所示，igbt组件5包括：igbt驱动器51和绝缘栅双极型晶体管52。并且，igbt驱动器51具有：信号输入端511和信号输出端512。

并且，在本实施方式中，如图5所示，绝缘栅双极型晶体管52具有：栅极521、集电极522、发射极523。其中，栅极521与igbt驱动器51的电信号输出端511电连接，同时，集电极522与储能模块的电流输入端31电连接，而发射极523与直流高压电源2的电流输出端21电连接。由此不难看出，将绝缘栅双极型晶体管52作为开关器件，相比采用晶闸管，具有驱动回路简单、开通时间短、重复频率高、承受电流大等特点。利用了igbt的高速开启特性，可形成一个500v左右的陡脉冲波，然后推动高频变压器形成一个上升沿至下降沿为100ns，电压幅度为12kv左右的高压陡脉冲波形。从而使得本实施方式的脉冲发生器相比传统的脉冲发生装置产生的us级的高压脉冲波形，可提升波形的速度，使其能够实现100ns级的高压脉冲波，进而使得本实施方式的脉冲发生器的重复性可实现0.1us的分散性。因此，本实施方式的脉冲发生器从接收控制脉冲起，到最终高压发生脉冲，之间的时间差能够控制在200ns，从而能够为冲击电压发生器的截波时延控制奠定了基础。

其次，由于绝缘栅双极型晶体管的耐压特性不理想，因此，为了避免绝缘栅双极型晶体管被电压击穿，作为优选地方案，如图4和图5所示，本实施方式的脉冲发生器还包括：二极管6，且二极管6的阴极61与绝缘栅双极型晶体管52的集电极522电连接，同时，二极管6的阳极61与绝缘栅双极型晶体管52的发射极523电连接。需要说明的是，本实施方式中所采用的二极管6为碳化硅肖特基二极管。因此，在实际应用时，通过碳化硅肖特基二极管可对施加在绝缘栅双极型晶体管52的集电极522和发射极523之间的电压进行钳位，从而对绝缘栅双极型晶体管6进行保护。

本发明的第三实施方式涉及一种点火装置，本实施方式的点火装置包括：如第二实施方式所述的脉冲发生器。

本发明的实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。