基于混合磁芯原理的高频电压耦合器的制作方法

本实用新型属于电力电子器件应用技术领域，尤其涉及一种基于混合磁芯原理的高频电压耦合器。

背景技术：

在高压放电领域经常将高频电压信号通过高频变压器耦合到被试设备上。如图1所示。在这种应用场合中，要求耦合变压器的励磁阻抗远大于负载阻抗。

变压器的励磁阻抗包括铁心电感和涡流电阻两部分，如图2所示。其中，Ld和Rd分别为励磁阻抗的电感和电阻分量，二者均为磁通密度B的非线性函数。

提高耦合变压器励磁阻抗的有效方法是选择磁导率较高和涡流电阻较大的磁芯材料。在某些特殊场合中希望一只耦合器可以变送多种频率信号。但是，多数磁芯材料的使用限制不仅有最高频率要求，而且还有最低频率要求，即带宽限制。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种基于混合磁芯原理的高频电压耦合器，该基于混合磁芯原理的高频电压耦合器单一变压器即可满足多种频率信号耦合，从而体积和价格最少。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于混合磁芯原理的高频电压耦合器，包括：依次串联连接的高压电源充电端子、电子开关和电压耦合器，此高压电源充电端子和电子开关的接点与接地之间设置有一放电电容，此电子开关和电压耦合器的接点与接地之间设置有一电阻，所述耦合变压器进一步包括磁芯、初级线圈和用于连接被测试设备两端的次级线圈，所述磁芯由上半圆磁环和下半圆磁环组成，所述上半圆磁环为硅钢片半圆磁环、铁氧体半圆磁环、非晶态磁芯半圆磁环和铁基纳米晶合金半圆磁环中的一种，所述下半圆磁环为硅钢片半圆磁环、铁氧体半圆磁环、非晶态磁芯半圆磁环和铁基纳米晶合金半圆磁环剩余三种的一种。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型基于混合磁芯原理的高频电压耦合器，其MOSFET电子开关上升前沿可加速至3ns，扩宽了应用范围，且采用来自耦合变压器和主电路取能单元前后双脉冲注入功率，无需额外供电电源，既大大减少了电子开关驱动电路体积，又加速了电子开关上升前沿，电子开关驱动电路所需功率大幅减小，尤其适合阵列MOSFET电子开关。

附图说明

附图1为高频电压耦合器结构示意图；

附图2（a）为现有U型磁芯结构示意图；

附图2（b）为现有磁芯励磁阻抗分量示意图；

附图3为本实用新型高频电压耦合器中磁芯结构示意图一；

附图4为本实用新型高频电压耦合器中磁芯结构示意图二；

附图5（a）为本实用新型磁芯励磁阻抗分量示意图一；

附图5（b）为本实用新型磁芯励磁阻抗分量示意图二。

以上附图中：1、方波发生器；2、推挽电路；3、高压MOS管；4、加速网络单元；5、耦合变压器；6、驱动支路；7、驱动小信号单元；71、滤波模块；72、MOS管；73、第一二极管；8、功率管单元；81、功率管；9、主电路取能单元；91、存储电容；92、第二二极管；93、限流电阻。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：一种基于混合磁芯原理的高频电压耦合器，包括：依次串联连接的高压电源充电端子1、电子开关2和电压耦合器3，此高压电源充电端子1和电子开关2的接点与接地之间设置有一放电电容，此电子开关2和电压耦合器3的接点与接地之间设置有一电阻，所述耦合变压器4进一步包括磁芯、初级线圈和用于连接被测试设备两端的次级线圈，所述磁芯由上半圆磁环和下半圆磁环组成，所述上半圆磁环为硅钢片半圆磁环、铁氧体半圆磁环、非晶态磁芯半圆磁环和铁基纳米晶合金半圆磁环中的一种，所述下半圆磁环为硅钢片半圆磁环、铁氧体半圆磁环、非晶态磁芯半圆磁环和铁基纳米晶合金半圆磁环剩余三种的一种。

图3为A+B型混合磁芯模型，图4为AB型混合磁芯模型；这两种混合磁芯对应的数学模型分别如图5（a）和5（b）所示。在A+B型混合磁芯设计中，两种磁芯的等值阻抗不同，存在电压分配不均匀现象；在AB型混合磁；

其中，LA和RA分别为A型磁芯对应励磁阻抗的等值电感和电阻分量，LB和RB分别为B型磁芯对应励磁阻抗的等值电感和电阻分量。

采用上述基于混合磁芯原理的高频电压耦合器时，其单一变压器即可满足多种频率信号耦合，从而体积和价格最少，基于混合磁环的励磁阻抗数学模型可研究其对不同频率信号的响应特性，便于定量计算和精细化设计。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。