CN107165758A - 一种强流脉冲电子束源光遥控点火驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强流脉冲电子束源光遥控点火驱动器，包括震荡模块、升压模块、整流模块、稳压模块、触发主回路；所述震荡模块包括直流电源E及三极管VT、光敏电阻R1及可调电阻R；所述升压模块包括铁芯T1、线圈L1、L2、L3和L4，所述线圈L1、L2、L3和L4均套设于铁芯T1上；所述整流模块包括二极管D1、光敏电阻R2、触发管DB3以及晶闸管SCR；所述稳压模块包括电容C1、C2、二级管D2和稳压二极管VD；所述触发主回路包括充电电容C、铁芯T2以及线圈L5、L6，所述线圈L5、L6套设于铁芯T2上。本发明体积更小，安全性更高，并且能够可靠、稳定地输出电压。

Description

一种强流脉冲电子束源光遥控点火驱动器

技术领域

本发明涉及一种点火驱动装置，尤其涉及一种强流脉冲电子束源光遥控点火驱动器。

背景技术

电火花开关是冲击电压发生器、冲击电流发生器、强流脉冲电子束等一些高能设备中最的关键部件之一，其性能对高能设备的性能起着重要的作用。场畸变开关由于工作范围大，寿命长通常作为高能设备的触发开关。

现有电火花开关因为其结构简单、容易操作等优点在高电压设备和电力电子系统中应用广泛，且种类繁多。最简单的电火花开关由两个球头电极和绝缘气体组成的两电极开关，利用过电压原理导通。如果需要对开关导通进行精确控制则需要用到触发驱动。电触发和激光触发驱动是控制电火花开关导通的两种主要方式。激光触发驱动具有延时、抖动小的特点，但是其附属设备多，结构复杂，成本较高。在高压发生器中主要使用的是电触发驱动；但现有的电出发驱动体积大，其元气件的性能受脉冲大电流的干扰或者影响，甚至受过电压威胁而绝缘击穿等，并且稳定性差，安全程度较低，这严重限制了其在高能设备中的应用。因此需要开发一种成本低，稳定性，安全程度、隔离效果等更好的电火花开关。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种强流脉冲电子束源光遥控点火驱动器，体积更小，安全性更高，并且能够可靠、稳定地输出电压。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种强流脉冲电子束源光遥控点火驱动器，包括震荡模块、升压模块、整流模块、稳压模块、触发主回路；其特征在于：所述震荡模块包括直流电源E及三极管VT、光敏电阻R1及可调电阻R；所述升压模块包括铁芯T1、线圈L1、L2、L3和L4，所述线圈L1、L2、L3和L4均套设于铁芯T1上；所述整流模块包括二极管D1、光敏电阻R2、触发管DB3以及晶闸管SCR；所述稳压模块包括电容C1、C2、二级管D2和稳压二极管VD；所述触发主回路包括充电电容C、铁芯T2以及线圈L5、L6，所述线圈L5、L6套设于铁芯T2上；

所述直流电源E的正极经开关S后与三极管VT的发射极相连，三极管VT的基极经线圈L1、光敏电阻R1和可调电阻R后与直流电源的负极相连；该三级管VT的集电极经线圈L2后与直流电源E的负极相连；线圈L3的一端与二极管D1的正极相连，二极管D1的负极同时与充电电容C的一端和晶闸管SCR的阳极相连，该充电电容C的另一端与线圈L5的一端相连；线圈L4的一端与二极管D2的正极相连，该稳压二极管D的负极与电容C1的一端相连，所述稳压二极管VD与电容C1并联；同时，二极管D2的负极经光敏电阻R2和触发管DB3后与晶闸管SCR的控制极相连，所述电容C2与触发管DB3并联；

线圈L3、L4、L5的另一端、电容C1的另一端、以及晶闸管SCR的阴极相连在一起。

本强流脉冲电子束源光遥控点火驱动器，可采用低压电池E作为点火驱动器的电源，依次通过光控制产生自激震荡完成高频逆变，然后升压整流，对高压大电容充电，在外部光触发控制晶匝管的门极导通时，充电电容对高压脉冲变压器原边放电，则在高压脉冲变压器副边产生一上万伏特的高压点火脉冲。用此高压点火脉冲去激励某间隙，可以控制其导通。

外部光触发控制晶匝管的门极导通的电路，采用稳压二极管进行稳压，使得从光控制信号给出到DB3动作的延迟时间稳定，抑制了驱动器和高能火花开关的抖动。

当需要开关动作时，首先光敏电阻R1控制低压自震和高频逆变，完成高压电容C的充电，然后光敏电阻R2控制高压电容C2的充电和DB3的触发；这两个光敏电阻相互配合，能有效利用的电池E的电能。

进一步地，所述直流电源E采用5V稳压直流电源；三极管VT采用硅三极管3AX81，可调电阻R选用91～470Ω可调电阻；光敏电阻R1采用5539光敏电阻。

进一步地，所述铁芯T1采用E型5×7铁芯；线圈L1采用Φ0.17mm高强度漆包线，匝数为30匝；线圈L2采用Φ0.17mm高强度漆包线，匝数为60匝；线圈L3采用Φ0.06mm高强度漆包线，匝数为3500匝；线圈L4采用Φ0.06mm高强度漆包线，匝数为3500匝。

进一步地，所述二极管D1采用2DG系列高压硅粒，其反压要求大于250V；电容C2采用275J的金属膜电容；晶闸管SCR采用kp20A晶闸管。

进一步地，所述电容C1采用275J的金属膜电容；稳压二级管VD采用51V的稳压二极管。

进一步地，所述充电电容C采用容量在0.47～0.68uF，耐压大于160v的电容；铁芯T2采用40mm长的磁棒作为铁芯；线圈L5采用Φ0.41mm高强度漆包线，匝数为17匝；线圈L6采用Φ0.06mm高强度漆包线，匝数为1500匝。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：结构简单，整体体积小巧，能够在紧凑型高压发生器中使用，适用范围更广；采用的元器件简单，从而使整体成本更低；通过高压光（强流脉冲电子束源光）即可对整个驱动器进行控制以驱动点火，安全程度更高，并且输出电压稳定性更好。

附图说明

图1为本发明的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例：参见图1，一种强流脉冲电子束源光遥控点火驱动器，包括震荡模块、升压模块、整流模块、稳压模块、触发主回路。其中，所述震荡模块包括直流电源E及三极管VT、光敏电阻R1及可调电阻R；所述升压模块包括铁芯T1、线圈L1、L2、L3和L4，所述线圈L1、L2、L3和L4均套设于铁芯T1上；所述整流模块包括二极管D1、光敏电阻R2、触发管DB3以及晶闸管SCR；所述稳压模块包括电容C1、C2、二级管D2和稳压二极管VD；所述触发主回路包括充电电容C、铁芯T2以及线圈L5、L6，所述线圈L5、L6套设于铁芯T2上。

所述直流电源E的正极经开关S后与三极管VT的发射极相连，三极管VT的基极经线圈L1、光敏电阻R1和可调电阻R后与直流电源的负极相连；该三级管VT的集电极经线圈L2后与直流电源E的负极相连。线圈L3的一端与二极管D1的正极相连，二极管D1的负极同时与充电电容C的一端和晶闸管SCR的阳极相连，该充电电容C的另一端与线圈L5的一端相连。线圈L4的一端与二极管D2的正极相连，该稳压二极管D的负极与电容C1的一端相连，所述稳压二极管VD与电容C1并联；对C1电容的电压进行稳定,使得R2光电阻导通时，对C2充电的时间常数保持稳定。同时，二极管D2的负极经光敏电阻R2和触发管DB3后与晶闸管SCR的控制极相连，所述电容C2与触发管DB3并联；使给出触发信号到晶匝管SCR得到触发的时间延迟保持稳定，以减少信号的不同步。

线圈L3、L4、L5的另一端、电容C1的另一端、以及晶闸管SCR的阴极相连在一起。线圈L6的两端作为触发主回路的高压输出端，进行点火电压输出。

具体实施时，所述直流电源E采用5V稳压直流电源；三极管VT采用硅三极管3AX81，，以改善低电压下的压降特性；可调电阻R选用91~470Ω可调电阻；光敏电阻R1采用5539光敏电阻。所述铁芯T1采用E型5×7铁芯；线圈L1采用Φ0.17mm高强度漆包线，匝数为30匝；线圈L2采用Φ0.17mm高强度漆包线，匝数为60匝；线圈L3采用Φ0.06mm高强度漆包线，匝数为3500匝；线圈L4采用Φ0.06mm高强度漆包线，匝数为3500匝。所述二极管D1采用2DG系列高压硅粒，其反压要求大于250V；电容C2采用275J的金属膜电容；晶闸管SCR采用kp20A晶闸管。所述电容C1采用275J的金属膜电容；稳压二级管VD采用51V的稳压二极管。所述充电电容C采用容量在0.47~0.68uF，耐压大于160v的电容；铁芯T2采用40mm长的磁棒作为铁芯；线圈L5采用Φ0.41mm高强度漆包线，匝数为17匝；线圈L6采用Φ0.06mm高强度漆包线，匝数为1500匝。采用上述结构，能够进一步地减小整个驱动器的体积，从而使适用范围更广。

工作过程中，当加载额定的直流电压后，通过光敏电阻R1及可调电阻R给三极管VT提供一个基极电流，三极管VT的集电极电流开始增加，通过线圈L1、L2的耦合，在L1产生感应电动势，此电动势与电源电压叠加，使得基极电流进一步增加，集电极电流也更趋增加，形成强烈反馈，使三极管VT很快进入饱和；此时，三极管VT的集电极电流不再增加，因而线圈L1中感应电动势将减小，三极管VT的基极电流也开始减小，三极管VT开始退出饱合区，集电极电流开始下降，在线圈L1中的感应电动势极性变化，使基极电流进一步减小，如此又形成一个正反馈过程，使三极管VT很快进入截止状态；在L1中的感应电动势极性改变的同时，线圈L2的能量传给线圈L3，待线圈L3中磁能消耗完，三极管VT的基极点位又下降，使三极管VT再次导通，进入一个新的震荡周期；线圈L3感应出的电压经过二极管D1半波整流后对充电电容C进行充电，由稳压管稳定充电电压，当充电电压达到预设值（根据实际工作条件需求设定预设值）并稳定时，通过光敏触发回路导通晶闸管SCR，电容C进行放电，通过升压线圈T5的升压作用在线圈L6产生更高的电脉冲进行点火。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种强流脉冲电子束源光遥控点火驱动器，包括震荡模块、升压模块、整流模块、稳压模块、触发主回路；其特征在于：所述震荡模块包括直流电源E及三极管VT、光敏电阻R1及可调电阻R；所述升压模块包括铁芯T1、线圈L1、L2、L3和L4，所述线圈L1、L2、L3和L4均套设于铁芯T1上；所述整流模块包括二极管D1、光敏电阻R2、触发管DB3以及晶闸管SCR；所述稳压模块包括电容C1、C2、二级管D2和稳压二极管VD；所述触发主回路包括充电电容C、铁芯T2以及线圈L5、L6，所述线圈L5、L6套设于铁芯T2上；

所述直流电源E的正极经开关S后与三极管VT的发射极相连，三极管VT的基极经线圈L1、光敏电阻R1和可调电阻R后与直流电源的负极相连；该三级管VT的集电极经线圈L2后与直流电源E的负极相连；线圈L3的一端与二极管D1的正极相连，二极管D1的负极同时与充电电容C的一端和晶闸管SCR的阳极相连，该充电电容C的另一端与线圈L5的一端相连；线圈L4的一端与二极管D2的正极相连，该稳压二极管D的负极与电容C1的一端相连，所述稳压二极管VD与电容C1并联；同时，二极管D2的负极经光敏电阻R2和触发管DB3后与晶闸管SCR的控制极相连，所述电容C2与触发管DB3并联；

线圈L3、L4、L5的另一端、电容C1的另一端、以及晶闸管SCR的阴极相连在一起。

2.根据权利要求1所述的一种强流脉冲电子束源光遥控点火驱动器，其特征在于：所述直流电源E采用5V稳压直流电源；三极管VT采用硅三极管3AX81，可调电阻R选用91~470Ω可调电阻；光敏电阻R1采用5539光敏电阻。

3.根据权利要求1所述的一种强流脉冲电子束源光遥控点火驱动器，其特征在于：所述铁芯T1采用E型5×7铁芯；线圈L1采用Φ0.17mm高强度漆包线，匝数为30匝；线圈L2采用Φ0.17mm高强度漆包线，匝数为60匝；线圈L3采用Φ0.06mm高强度漆包线，匝数为3500匝；线圈L4采用Φ0.06mm高强度漆包线，匝数为3500匝。

4.根据权利要求1所述的一种强流脉冲电子束源光遥控点火驱动器，其特征在于：所述二极管D1采用2DG系列高压硅粒，其反压要求大于250V；电容C2采用275J的金属膜电容；晶闸管SCR采用kp20A晶闸管。

5.根据权利要求1所述的一种强流脉冲电子束源光遥控点火驱动器，其特征在于：所述电容C1采用275J的金属膜电容；稳压二级管VD采用51V的稳压二极管。

6.根据权利要求1所述的一种强流脉冲电子束源光遥控点火驱动器，其特征在于：所述充电电容C采用容量在0.47～0.68uF，耐压大于160V的电容；铁芯T2采用40mm长的磁棒作为铁芯；线圈L5采用Φ0.41mm高强度漆包线，匝数为17匝；线圈L6采用Φ0.06mm高强度漆包线，匝数为1500匝。