80kV可调节高压脉冲方波脉冲电源的研制.pdfVIP

第 25卷第 1O期 强 激 光 与 粒 子 束 Vo1．25，No．10 2013年 10月 HIGH POW ER LASER AND PARTICLE BEAM S Oct．，2013 文章编号 ： 1001—4322(2013)10—2742—05 80kV可调节高压脉冲方波脉冲电源的研制 李亚维， 丁明军， 马成刚， 刘云涛， 谢 敏 (中国工程物理研究院流体物理研究所，四川 绵阳621900) 摘 要 ： 研制 了80kV可调节高压脉冲方波 电源系统 以对 ZnO样 品特性进行测试 ，实现电源输 出脉宽、 重复频率、运行时间可调 。系统采用人工形成线、脉冲变压器加可调节负载 电阻等技术路线，实现 了高压方波 脉冲的输 出；采用高速数据 I／0卡产生序列脉冲信号控制两个火花 间隙开关的通断，对人工形成线形成 的方 波进行截尾 ，实现 了输 出方波宽度可调 ；利用 Labview 中的图形化控件 ，编写友好简洁的计算机控制界面；采用 光 电隔离、光纤传输和供 电隔离等一系列措施 ，提高触发控制系统的抗干扰能力 。实验结果表 明，最终电源输 出电压幅值超过 8OkV，输出方波脉冲宽度超过 25 s，脉冲前沿小于 0．7 s，并且输出电压幅值可调，脉冲宽 度在输 出范围内可连续调节 。利用该 电源对 ZnO压敏 电阻样 品进行 了测试 ，得到了较好 的ZnO压敏电阻非 线性伏安特性 曲线 。 关键词 ： ZnO压敏 电阻； 连续可调 ； 测试 ； 控制 ； 脉冲方波 电源 中图分类号 i TN244 文献标志码 ： A doi：10．3788／HPLP2742 Zn0压敏电阻是一种多功能新型陶瓷材料，是以Zn0为主体 ，添加若干其他氧化物 (主要为过渡金属氧 化物)改性的烧结体材料 ，由于它具有性价比高、非欧姆特性优 良、响应时间快 (20～50ns)、漏 电流小、通流 容量大等优点，因此广泛应用于电子设备和电力系统及其他领域[1]。为了测试 ZnO压敏电阻的性能，常需 要不同幅度或宽度的高压脉冲信号，但许多高压脉冲发生器产生的脉冲幅度和宽度不可调 ，或幅度和宽度不能 同时可调口]。需要研制一种幅值和脉宽同时可调的高压脉冲电源。本文设计 了一种可调节高压脉冲方波电 源 ，通过计算机编程调节 ，可以方便实现电源输出脉冲的幅值和脉宽调节。 1 主要技术指标及工作原理 一 可调节高压脉冲方波电源的主要技术要求：输入电压交流 220×(1±5 )V；输出电压幅值大于 80kV；输 出脉冲宽度大于 25 s；输出脉冲前沿不大于 1 S；输 出脉冲极性正；负载特性需阻容性负载，其 中阻抗 2kQ， 容抗不大于 100pF；高压脉冲电压输出脉冲电压范围可调 ；高压脉冲电源输出脉冲宽度范围可调 。 由于该可调节高压脉冲方波电源输出脉冲宽度比较宽，所以在脉冲形成部分采用脉冲形成线 (PFN)[5-63， 其基本工作原理如图 1所示 。主要包括直流高压 电源 (HV)、脉冲形成线 PFN、开关管 S和 S、高压脉冲变压 器 (TXI)、可调节负载电阻(R．)等 。另外 ，为了监测输出脉冲和控制电源系统的运行 ，系统 中还包括电压电流 测试探头及计算机控制系统或手动控制系统等。ZnO压敏 电阻样品安放在样 品室 中，与负载电阻串联或并 联 ，并且需要采用变压器油绝缘。 。0 Fig．1 Configurationofadjustablehigh—voltagerectanglewavepulsedpowersupply 图 1 可调节高压脉冲方波 电源 电路原理图 可调节高压脉冲方波电源的基本工作原理 ：首先直流高压 电源HV给脉冲形成线PFN充电到设定 电压 ， * 收稿 日期 ：2013—01—21； 修订 日期 ：2013-07—08 作者简介 ：李亚维 (198O一)，女 ，硕士，工程师 ，从事脉冲功率及其测控技术研究；liyawe