CN111458543A - 采用水银开关控制的pcb板级测试组合波发生器 - Google Patents

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陈文颖
史善哲
赵宇皓
刘清泉
赵明敏
赵鹏
杨志超
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State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种采用水银开关控制的PCB板级测试组合波发生器，属于波形发生装置。本设备包括0‑100V直流电压产生电路、储能电路、水银湿簧开关、组合波形成回路、波形检测设备以及工作平台印刷电路板，其连接关系为：该储能电路输入端接直流电压产生电路，该水银湿簧开关连接储能电路与组合波形成回路，该组合波发生器形成回路的输出端接波形检测设备；该直流电压产生电路给储能电路充电后，储能电路通过水银湿簧开关对组合波形成回路放电产生用于测试PCB板级小型浪涌防护器件的组合波，波形检测设备用于检测产生的组合波。

Description

采用水银开关控制的PCB板级测试组合波发生器
技术领域
本发明属于波形发生器技术领域，特别涉及一种采用水银开关控制的PCB板级测试组合波发生器。
背景技术
随着半导体技术和电子技术的不断发展，电子设备逐渐趋于小型化和高集成化，这使得电子元件电磁敏感度提高，而抗过压能力不断下降。静电放电、开关切换以及操作过压等引起的瞬态过电压(或电流)能够使电子设备、半导体器件造成直接或间接的损伤。浪涌防护器件因其限制过电压能力和电流释放能力被广泛的应用到电路中以保护电路。因此，通过浪涌(冲击)抗扰度测试来检验这些电子设备和防护器件在遭受浪涌(冲击)过电压时的性能，为这些设备的安全使用提供了保证。在电磁兼容EMC领域，由于开关和瞬变过电压引起的单极性电涌模拟发生器称为组合波发生器(CWG)。组合波发生器的标准冲击波由开路电压波形和短路电流波形来定义，开路电压波前时间1.2us，开路电压半峰值时间50us；短路电流波前时间8us，短路电路半峰值时间20us。现有的组合波发生器电压等级一般为二百伏至几十千伏，但PCB板级浪涌防护器件的击穿电压最低可达到几十伏甚至几伏，钳位电压也只有几十伏左右，因此现有组合波发生器不方便用来冲击测试PCB板级这类浪涌防护器件，在低电压等级方面的设计与应用上有待提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，现有组合波发生器不方便用来冲击测试PCB板级这类浪涌防护器件，为了解决该技术问题，本发明提出一种电路简单、性能稳定、安全可靠的低电压PCB板级1.2/50us、8/20us简易测试组合波发生器，此设备以印刷电路板为波形产生平台，可以产生电压(电流)等级为0-100V(50A)、输出阻抗为2Ω的组合波。一种电压等级为0-100V的PCB板级1.2/50us、8/20us测试组合波发生器的设计
本发明为解决以上技术问题，采用如下技术方案：
采用水银开关控制的PCB板级测试组合波发生器，包括0-100V直流电压产生电路、储能电路、水银湿簧开关、组合波形成回路、波形检测设备以及工作平台印刷电路板，其连接关系为：该储能电路输入端接直流电压产生电路，该水银湿簧开关连接储能电路与组合波形成回路，该组合波发生器形成回路的输出端接波形检测设备；该直流电压产生电路给储能电路充电后，储能电路通过水银湿簧开关对组合波形成回路放电产生用于测试低压PCB板级浪涌防护器件的组合波，波形检测设备用于检测产生的组合波。
进一步的，所述PCB板级测试组合波发生器的波形产生平台为印刷电路板。
进一步的，所述0-100V直流电压产生电路为可调直流电压源。
进一步的，所述储能电路包括整流二极管，充电电阻以及高压储能脉冲电容器。
进一步的，所述水银湿簧开关为磁控开关，采用磁铁控制通断。
进一步的，所述组合波形成回路包括一个电感、三个电阻。
进一步的，所述波形检测电路为示波器。
本发明的技术效果：
本发明电路设计简单，搭建便捷，性能稳定，操作便利。
本发明的工作平台为印刷电路板，组合波波形电压等级在0-100V(电流0-50A)，适合测量PCB板级低电压浪涌防护器件。
本发明的开关为水银湿簧开关，灵敏度高，反应迅速，控制便捷，内部填充水银通断簧片几乎无抖动。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
发明人发现，现有的组合波发生器电压等级一般为二百伏至几十千伏，但PCB板级浪涌防护器件的击穿电压最低可达到几十伏甚至几伏，钳位电压也只有几十伏左右，因此现有组合波发生器不方便用来冲击测试PCB板级低电压这类浪涌防护器件，在低电压等级方面的设计与应用上有待提高；同时现有组合波发生器价格较高且体积较大，结构较为复杂，不方便针对PCB板级器件的试验过程。
为了解决上述问题，本发明提出一种电路简单、性能稳定、安全可靠的低电压PCB板级1.2/50us、8/20us简易测试组合波发生器，此设备以印刷电路板为波形产生平台，可以产生电压(电流)等级为0-100V(50A)、输出阻抗为2Ω的组合波。也就是说，本发明是一种电压等级为0-100V的PCB板级1.2/50us、8/20us测试组合波发生器的设计方案。
本发明为解决以上技术问题，采用如下技术方案：
本发明的采用水银开关控制的PCB板级组合波发生器的结构如图1所示，包括0-100V直流电压产生电路、储能电路、水银湿簧开关、组合波形成回路、波形检测设备以及工作平台印刷电路板，其连接关系为：该储能电路输入端接直流电压产生电路，该水银湿簧开关连接储能电路与组合波形成回路，该组合波发生器形成回路的输出端接波形检测设备；该直流电压产生电路给储能电路充电后，储能电路通过水银湿簧开关对组合波形成回路放电产生用于测试低压PCB板级浪涌防护器件的组合波，波形检测设备用于检测产生的组合波。
其中，所述PCB板级测试组合波发生器的波形产生平台为印刷电路板。
其中，所述0-100V直流电压产生电路为可调直流电压源。
其中，所述储能电路包括整流二极管，充电电阻以及高压储能脉冲电容器。
其中，所述水银湿簧开关为磁控开关，采用磁铁控制通断。
其中，所述组合波形成回路包括一个电感、三个电阻。
其中，所述波形检测电路为示波器。
本发明的技术效果：
本发明电路设计简单，搭建便捷，性能稳定，操作便利。
本发明的工作平台为印刷电路板，组合波波形电压等级在0-100V(电流0-50A)，适合测量PCB板级低电压浪涌防护器件。
本发明的开关为水银湿簧开关，灵敏度高，反应迅速，控制便捷，内部填充水银通断簧片几乎无抖动。
本发明的采用水银开关控制的PCB板级组合波发生器结合附图2详细说明如下：
本发明的采用水银开关控制的PCB板级组合波发生器的电路原理图如图2所示，其中，该直流电压源为220V工频交流电压输入，0-100V连续可调直流电压输出；
该储能电路(如图中虚线框Ⅰ)主要由整流二极管D、限流电阻R以及高压储能脉冲电容器C组合。直流电压源经限流电阻R后对储能电容C进行充电，可以调节直流电压源输出电压，使储能电容C上能充电至指定的电压，充电完成后断开直流电压源，所述整流二极管D用来防止储能电路同时充放电造成危害；
该水银湿簧开关为高压磁控开关，外部为密封玻璃管封装，内部用水银填充，使用磁铁控制动簧片吸向静簧片即可控制开关闭合，从而控制电路通断使储能电路向组合波产生回路放电；该开关体积小，灵敏度高，反应迅速，开关通断几乎无抖动；
该组合波产生回路(如图中虚线框Ⅱ)由无感绕线电阻Rm、Rs1、Rs2以及单层空心线圈Lr组合。在水银湿簧开关接通后，电能进行组合波波形形成网络，由于储能电容C、电阻Rm、Rs1、Rs2以及电感Lr的作用下，将在组合波形成网络的输出端输出组合波脉冲波形。其中，Rm＝1.3Ω、Rs1＝10Ω、Rs2＝2Ω、Lr＝10uH、C＝9.4uF。
在输出端开路时，可以得到脉冲电压波形1.2/50us；在输出端短路时，可以得到脉冲电流波形8/20us。输出的脉冲电压幅值范围为0-100V；输出的脉冲电流幅值范围为0-50A。
可见，本发明所述的一种电路简单、性能稳定、安全可靠的低电压PCB板级1.2/50us、8/20us简易测试组合波发生器，此设备以印刷电路板为波形产生平台，可以产生电压(电流)等级为0-100V(50A)、输出阻抗为2Ω的组合波。组合波波形电压等级在0-100V(电流0-50A)，适合测量PCB板级低电压浪涌防护器件。
本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本申请中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本申请所示的实施例，而是要符合与本申请所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.采用水银开关控制的PCB板级测试组合波发生器，其特征在于：包括0-100V电压形成电路、储能电路、水银湿簧开关、组合波形成回路、波形检测设备以及工作平台印刷电路板。所述0-100V电压形成电路给储能电路充电后，储能电路通过水银湿簧开关连接到组合波形成回路以产生用于测试低电压PCB板级浪涌防护器件的组合波，所述波形检测设备连接组合波产生回路输出端对产生组合波进行检测验证。其中，储能电路、水银湿簧开关以及组合波发生回路焊接在印刷电路板上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PCB板级测试组合波发生器的波形产生平台为印刷电路板。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述储能电路包括整流二极管，充电电阻以及高压储能脉冲电容器。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水银湿簧开关为磁控开关，采用磁铁控制通断。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组合波形成回路包括一个单层空心电感、三个无感绕线电阻电阻。
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