一种脉冲高压负载电路及工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种脉冲高压负载，具体涉及一种脉冲高压负载电路及工作方法。
【背景技术】
[0002]目前，良好的脉冲高压负载在高压电源动态测试环节中有着举足轻重的地位，要求能够同时承受高压电源冲击的同时，产生稳定的等幅的高频负载波形。脉冲高压负载的性能不仅直接影响测试设备的测试准确度和可靠性，还对设备自身的安全性和测试人员的安全性造成一定的影响。
[0003]根据脉冲高压负载箱的测试方案，目前主要有多电平驱动方式和脉冲变压器隔离驱动方式两种类型:
直接驱动方式是采用高压器件进行电路设计，通过提高器件的耐压值来解决高压击穿问题，该方案的特点是设计受限于高压器件的发展，对于高压电源的测试环境有一定的局限性，并且操作安全性比较差。脉冲变压器隔离驱动方式采用多级功率开关串联方式，开关驱动采用脉冲变压器浮动供电方式，这种方式可以轻松解决高电压的隔离问题，但是存在脉冲变压器设计复杂，测试波形差，测量误差大等缺点，不适合扩展应用和频率较高的场口 ο
【发明内容】
[0004]本发明针对上述问题，提出一种脉冲高压负载电路及工作方法。
[0005]根据本发明的一个方面，提供了一种脉冲高压负载电路，包括:隔离电源、死区互补PWM发生单元、高端信号隔离单元、低端信号隔离单元、若干高端信号隔离驱动单元、若干低端信号隔离驱动单元及与若干开关模块；所述若干开关模块分别对应若干高端信号隔离驱动单元和若干低端信号隔离驱动单元；所述隔离电源分别连接高端信号隔离单元、低端信号隔离单元、若干高端信号隔离驱动单元、若干低端信号隔离驱动单元；所述若干开关模块分别连接若干高端信号隔离驱动单元和若干低端信号隔离驱动单元；所述高端信号隔离单元分别连接若干高端信号隔离驱动单元；所述低端信号隔离单元分别连接若干低端信号隔离驱动单元；所述若干开关模块依次连接；连接第一个高端信号隔离驱动单元的开关模块连接被测电源的高电位输出点LH，连接最后一个高端信号隔离驱动单元的开关模块连接中间点LP，连接最后一个低端信号隔离驱动单元的开关模块连接被测电源的低电位输出
LL。
进一步地，所述死区互补PWM发生单元包括:PWM信号产生单元、死区互补PWM信号产生单元及PWM信号变换单元；所述PWM信号产生单元包括:高频时钟发生器Yl、CPU芯片U24、电阻R41、电阻R43、三极管SI及电磁开关Kl ;所述高频时钟发生器Yl连接CPU芯片U24的GP5管脚；所述电阻R41 —端连接CPU芯片U24的GP4管脚，另一端分别连接电阻R43、三极管SI基极；所述电阻R43另一端和三极管SI发射机分别连接地；所述三极管SI集电极连接电磁开关Kl第四管脚；所述电磁开关Kl第五管脚连接电源VCC;所述电磁开关Kl第三管脚连接外部PWM信号ExPWM ;所述电磁开关Kl第二管脚连接CPU芯片U24管脚GPl ;所述所述电磁开关Kl第一管脚连接PWM信号InPWM ;所述CPU芯片U24的管脚VDD连接电源VCC ;所述CPU芯片U24的管脚GPO连接占空比设置信号DutySet ;所述CPU芯片U24的管脚GPl连接频率设置信号FreqSet ;所述死区互补PWM信号产生单元包括:或非门U21、电阻R70、电阻R71、电阻R72、电阻R73、三极管S2、电容C48及电容C49 ;所述电阻R72一端连接PWM信号InPWM，另一端连接三极管S2基极；所述电阻R71 —端连接电源VDD，另一端分别连接三极管S2集电极、U21的管脚Al、B1、B4及电阻R70 ;所述三极管S2的发射机连接地；所述U21的管脚VDD连接电源VDD ;所述U21的管脚VSS连接地；所述U21的管脚A4分别连接电容C48和电阻R70 ;所述电容C48的另一端连接地；所述U21的管脚Yl分别连接管脚B3和电阻R73 ;所述电阻R73另一端分别连接U21的管脚A3和电容C49 ;所述电容C49另一端连接地；所述PWM信号变换单元包括:缓冲器U25、定时器U27、电容C32、二极管D98、电阻R42、电阻R46、电容C36及电容C37 ;所述缓冲器U25管脚Al连接PWM信号InPWM ;所述U25管脚Y2连接PWM输出信号PWM-Meas ;所述U25管脚A6连接PWM信号InPWM ;所述电容C32 —端连接管脚Y6，另一端分别连接管脚A5、电阻R42及二极管D98负极；所述电阻R42和二极管D98正极分别连接地；所述U27管脚TRI和管脚OUT分别连接U25管脚Y5和A4 ;所述电阻R46 —端连接电源VCC，另一端连接U27管脚DIS、U27管脚THR及电容C36 ;所述电容C36另一端连接地；所述电容C37 —端连接U27管脚C0NT，另一端连接地。
[0006]更进一步地，所述高端信号隔离单元、低端信号隔离单元分别包括:光耦U11、电阻R48及电阻R52 ;所述电阻R48设置在光耦Ull输入端，所述电阻R52 —端连接光耦Ull输出端，另一端连接电源VCC。
[0007]更进一步地，所述高端信号隔离驱动单元、低端信号隔离驱动单元分别包括:电阻Rg3、电阻Rg4、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻Ral、电阻Rvce2、电阻R4、稳压二极管D7、双向稳压二极管D12、电阻R6、电阻Ra2、电阻Rvcel3、稳压二极管D15、双向稳压二极管D20、二极管D21、二极管D22、二极管D23、二极管D24、电阻Rgl、电阻Rg2及驱动芯片Ul ;所述驱动芯片Ul的VDC引脚和VCC引脚分别连接电源VCC ;所述驱动芯片Ul的INA引脚和INB引脚分别连接PWM信号；所述电阻Rg3和电阻Rg4分别连接驱动芯片Ul的GL2引脚和GH2引脚；所述二极管Dl正极分别连接电阻Rg3、电阻Rg4、二极管D2负极及驱动单元的Gl输出端；所述二极管Dl负极分别连接二极管D3负极、二极管D4负极及驱动芯片Ul的VIS02引脚；所述二极管D3正极连接驱动芯片Ul的COM2引脚；所述二极管D4正极分别连接电阻Ral和电阻Rvce2 ;所述电阻Ral另一端连接驱动芯片Ul的VCE2引脚；二极管D2正极分别连接电阻R4和稳压二极管D7正极；所述电阻R4另一端连接驱动芯片Ul的ACL2引脚；所述稳压二极管D7负极连接双向稳压二极管D12 ;所述电阻Rgl和电阻Rg2分别连接驱动芯片Ul的GLl引脚和GHl引脚；所述二极管D24正极分别连接电阻Rgl、电阻Rg2、二极管D23负极及驱动单元的G2输出端；所述二极管D24负极分别连接二极管D21负极、二极管D22负极及驱动芯片Ul的VISOl引脚；所述二极管D21正极连接驱动芯片Ul的COMl引脚；所述二极管D22正极分别连接电阻Ra2和电阻Rvcel3 ;所述电阻Ra2另一端连接驱动芯片Ul的VCEl引脚；二极管D23正极分别连接电阻R6和稳压二极管D15正极；所述电阻R6另一端连接驱动芯片Ul的ACLl引脚；所述稳压二极管D15负极连接双向稳压二极管D20。
[0008]更进一步地，所述开关模块包括:场效应管Ql I，稳压二极管D150、电阻R237、电阻R238、电阻R368及电容C238 ;所述场效应管Qll源极分别连接稳压二极管D150正极、电阻R237、电阻R368及电容C238 ;所述场效应管Qll漏极分别连接稳压二极管D150负极、电阻R237另一端及电阻R238 ;所述电阻R238连接电容C238 ;所述Kl和K2分别作为开关模块输入端和输出端。
根据本发明的一个方面，提供了一种脉冲高压负载电路工作方法，包括以下步骤:
SI，PWM控制驱动流程；
S2，被测电源功率控制流程。
[0009]进一步地，所述步骤SI具体为:死区互补PWM发生单元产生的高端信号和低端信号，经过高速信号隔离单元进行一次隔离，并且完成信号分组和信号同步；然后这些同步信号分别进入各级隔离驱动单元，经过信号放大和功率增强后控制开关模块同时开通和关断；其中，高端信号驱动部分与低端信号驱动部分开关状态相反，而且在其状态切换瞬间存在死区，防止开关模块的直通现象。
[0010]更进一步地，所述步骤S2具体为:LH接被测电源的高电位输出点，LL连接被测电源的低电位输出点，负载可以连接在LH和LP之间，也能连接在LP和LL之间；以高端负载为例，当低端开关模块导通时，高端开关模块断开，电流从LH流入负载，从LP流入低端开关模块，由LL回到电源；当高端开关模块导通时，低端开关模块断开，LP点由LH强制拉到电源高电位，保证了驱动波形。
[0011]本发明的优点:
本发明用于高压直流电源动态负载能力测试的设备，该系列设备支持多路脉冲负载，电阻值、内部脉冲频率、占空比可调，并支持外部脉冲同步测试，设备的扩展性强，可支持更高电压和更高频率下测试。
[0012]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0013]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0014]图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的死区互补PWM发生单元原理图；
图3是本发明的高端信号隔离单元、低端信号隔离单元原理图；
图4是本发明的高端信号隔离驱动单元、低端信号隔离驱动单元原理图；
图5是本发明的开关模块原理图。
【具体实施方式】