一种多通道脉冲放电测试的驱动电路及测试仪

技术领域

本申请涉及脉冲功率测量技术领域，具体而言，涉及一种多通道脉冲放电测试的驱动电路及测试仪。

背景技术

现有技术中利用分立设备如触发信号发生模块、电源模块和参数采集模块组建测试系统，测试人员分别对分立设备进行独立操作，触发信号发生模块产生触发脉冲，电源模块提供能量输入，参数采集模块完成后级放电信号的采集与转换，测试数据依靠人工进行记录。然而这种方式存在集成化程度低，不便于移动运输以及只能进行单路测试，测试效率低的技术缺陷。

发明内容

本申请的目的在于提供一种多通道脉冲放电测试的驱动电路及测试仪，用以有效的改善现有技术中存在的集成化程度低和测试效率低的技术缺陷。

第一方面，本申请实施例提供了一种多通道脉冲放电测试的驱动电路，包括：信号驱动模块、高压继电器矩阵模块、预处理模块和控制模块，信号驱动模块、高压继电器矩阵模块分别与控制模块连接；信号驱动模块的输出端与被测件电路的输入端连接，信号驱动模块具有多个第一输出端，每个第一输出端对应一个触发通道；高压继电器矩阵模块的输出端与被测件电路的输入端连接，高压继电器矩阵模块具有多个第二输出端，每个第二输出端对应一个高压测试通道；预处理模块的输入端与被测件电路的输出端连接，预处理模块具有多个第三输入端，每个第三输入端对应一个脉冲放电通道。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，还包括：信号发生模块，用于产生触发脉冲，信号发生模块的输入端与AC/DC转换器的输出端连接，信号发生模块的输出端与信号驱动模块的第四输入端连接，信号驱动模块的第五输入端与AC/DC转换器的输出端连接。

结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，信号驱动模块包括：若干路驱动电路，每路驱动电路结构相同，驱动电路包括：驱动单元、第一三极管、第二三极管、第一稳压二极管和第二稳压二极管；驱动单元的第一引脚通过第一电阻分别与第一三极管和第二三极管的基极连接，第一三极管的发射极与第二三极管的发射极连接，第一三极管的集电极与直流电源连接，第一三极管的集电极接地，第一电容具有相对的第一端和第二端，第一端与第一三极管的集电极连接，第二端与第二三极管的集电极连接，第二电阻和第二电容串联连接，第二电阻的第三端与第一三极管的集电极连接，第二电阻的第四端与第二电容的第五端连接，第二电容的第六端接地，第一稳压二极管和第二稳压二极管并联连接，第一稳压二极管和第二稳压二极管的负极接地，第一稳压二极管和第二稳压二极管的正极与第四端连接，将第一三极管的发射极处的输出确定为第六输出端，将第四端处的输出确定为第七输出端；驱动单元的第三引脚与直流电源连接，驱动单元的第二引脚与第三引脚之间通过第三电容连接，且第二引脚的一端接地；驱动单元的第四引脚连接直流电源，驱动单元的第五引脚通过第三电阻与接地端连接，第四电阻具有相对的第七端和第八端，第七端与驱动单元的第六引脚连接，第七端与第五电阻的一端连接，第五电阻的另一端接地，第八端与输入的触发脉冲信号连接，第八端与第六电阻的一端连接，第六电阻的另一端接地。

结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，高压继电器矩阵模块包括：高压电源单元和矩阵单元，矩阵单元用于将高压电源输入信号进行分路处理；矩阵单元包括：若干路高压输出支路，每路高压输出支路结构相同，每路高压输出支路包括：继电器和控制回路，控制回路通过施加电压吸合继电器内部衔铁导通或者关闭控制回路。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，每个继电器具有第八输入端和第九输入端，第八输入端与高压电源单元的高压电源输入信号连接，第九输入端通过第七电阻接地，每个继电器的输出端对应一个第二输出端。

结合第一方面，在第五种可能的实现方式中，预处理模块为电流环模块，用于采集触发后的被测件电路中的电流信号。

结合第一方面，在第六种可能的实现方式中，还包括：释能电路，用于在高压输出断开时释放电路中储存的电能。

结合第一方面，在第七种可能的实现方式中，控制模块通过USB接口、LAN接口或者RS485通信口中的至少一种方式实现与信号驱动模块、高压继电器矩阵模块和预处理模块的通信连接。

结合第一方面，在第八种可能的实现方式中，还包括：屏蔽层模块，高压电源单元与低压电路通过屏蔽层模块进行隔离。

第二方面，本申请实施例提供了一种多通道脉冲放电测试仪，包括箱体和第一方面及结合第一方面任一种可能的实现方式中的多通道脉冲放电测试的驱动电路，多通道脉冲放电测试的驱动电路设置于箱体内，箱体设置有防撞件。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：一方面，本申请中的技术方案通过将信号驱动模块、高压继电器矩阵模块、预处理模块和控制模块集成于多通道脉冲放电测试仪内部，并且显示屏、键盘、触摸屏和线缆一体化集成，提高了集成化程度。另一方面，本申请方案中的信号驱动模块、高压继电器矩阵模块、预处理模块和控制模块通过通信接口连接，可以实现一键自动测试，并且区别于一般分立仪器只能单独进行测试，本申请文件中的多通道脉冲放电测试的驱动电路支持多通道任意选通组合，实现多个测试通道测试，提高测试效率。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种多通道脉冲放电测试的驱动电路的电路结构图；

图2为本申请实施例提供的一种驱动电路的电路结构图；

图3为本申请实施例提供的一种高压继电器矩阵模块的电路结构图；

图4为本申请实施例提供的一种多通道脉冲放电测试仪的示意图。

标号：10-多通道脉冲放电测试的驱动电路，110-信号驱动模块，120-高压继电器矩阵模块，130-预处理模块，140-控制模块，150-信号发生模块，160-AC/DC转换器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1，本申请实施例提供了一种多通道脉冲放电测试的驱动电路，包括：信号驱动模块、高压继电器矩阵模块、预处理模块和控制模块，信号驱动模块、高压继电器矩阵模块分别与控制模块连接；信号驱动模块的输出端与被测件电路的输入端连接，信号驱动模块具有多个第一输出端，每个第一输出端对应一个触发通道；高压继电器矩阵模块的输出端与被测件电路的输入端连接，高压继电器矩阵模块具有多个第二输出端，每个第二输出端对应一个高压测试通道；预处理模块的输入端与被测件电路的输出端连接，预处理模块具有多个第三输入端，每个第三输入端对应一个脉冲放电通道。通过设置一个信号驱动模块、高压继电器矩阵模块和预处理模块分别对应多个触发通道、高压测试通道和脉冲放电通道，可以实现分时复用，并且各个通道一致性好。

详细地，控制模块可以为单片机、DSP或者FPGA等微处理装置，也可以为个人电脑(Personal Computer，PC)、平板电脑、智能手机、个人数字助理(Personal DigitalAssistant，PDA)等。在本申请实施例中，控制模块还包括显示屏，用于实时显示测试结果。

作为一种可能的实施方式，多通道脉冲放电测试的驱动电路还包括：信号发生模块，用于产生触发脉冲，信号发生模块的输入端与AC/DC转换器的输出端连接，信号发生模块的输出端与信号驱动模块的第四输入端连接，信号驱动模块的第五输入端与AC/DC转换器的输出端连接。在本申请实施例中，输入的220V交流电压源经过AC/DC转换器由交流电转换成直流电后再对信号发生模块和信号驱动模块供电。

请参阅图2，信号驱动模块包括：若干路驱动电路，每路驱动电路结构相同，驱动电路包括：驱动单元、第一三极管、第二三极管、第一稳压二极管和第二稳压二极管；驱动单元的第一引脚通过第一电阻分别与第一三极管和第二三极管的基极连接，第一三极管的发射极与第二三极管的发射极连接，第一三极管的集电极与直流电源连接，第一三极管的集电极接地，第一电容具有相对的第一端和第二端，第一端与第一三极管的集电极连接，第二端与第二三极管的集电极连接，第二电阻和第二电容串联连接，第二电阻的第三端与第一三极管的集电极连接，第二电阻的第四端与第二电容的第五端连接，第二电容的第六端接地，第一稳压二极管和第二稳压二极管并联连接，第一稳压二极管和第二稳压二极管的负极接地，第一稳压二极管和第二稳压二极管的正极与第四端连接，将第一三极管的发射极处的输出确定为第六输出端，将第四端处的输出确定为第七输出端；驱动单元的第三引脚与直流电源连接，驱动单元的第二引脚与第三引脚之间通过第三电容连接，且第二引脚的一端接地；驱动单元的第四引脚连接直流电源，驱动单元的第五引脚通过第三电阻与接地端连接，第四电阻具有相对的第七端和第八端，第七端与驱动单元的第六引脚连接，第七端与第五电阻的一端连接，第五电阻的另一端接地，第八端与输入的触发脉冲信号连接，第八端与第六电阻的一端连接，第六电阻的另一端接地。

具体地，信号驱动模块包括若干路驱动电路，具体的通道数可根据具体的信号驱动模块的类型确定。在本申请实施例中，信号驱动模块包括4路驱动电路。第一电容为可充电电容，具有正负极，其中，第一端为正极，第二端为负极。驱动电路包括MOS驱动IC和外部阻容器件，MOS驱动IC为驱动10V电压推挽得到±5V触发脉冲；第一三极管和第二三极管为两个参数相同的三极管，两者构成推挽电路，各负责正负半周波形的放大，并在输出端加上二极管稳压。

作为一种可能的实施方式，驱动电路中的驱动单元选择IR2110S，IR2110S为中小功率变换装置中驱动器件的首选器件,是一种双通道、栅极驱动、高压高速功率器件的单片式集成驱动模块，第一三极管和第二三极管的型号为TIP41C，第一稳压管和第二稳压二极管的型号为IN4733A。

请参阅图3，作为一种可能的实施方式，高压继电器矩阵模块包括：高压电源单元和矩阵单元，矩阵单元用于将高压电源输入信号进行分路处理；矩阵单元包括：若干路高压输出支路，每路高压输出支路结构相同，每路高压输出支路包括：继电器和控制回路，控制回路通过施加电压吸合继电器内部衔铁导通或者关闭控制回路。

具体地，每个继电器具有第八输入端和第九输入端，第八输入端与高压电源单元的高压电源输入信号连接，第九输入端通过第七电阻接地，每个继电器的输出端对应一个第二输出端。

高压继电器矩阵模块包括：高压电源单元和矩阵单元，高压电源单元的输出范围为0至6000V，矩阵单元包括若干路高压输出支路，每路高压输出支路包括：继电器和控制回路，施加12V电压吸合继电器内部衔铁导通或者关闭控制回路，即在多个测试通道之间可以任意选通和组合，保证测试通道数量，从而可以实现单通道数或者多通道数之间的切换。

作为一种可能的实施方式，多通道脉冲放电测试的驱动电路还包括：电压信号采集模块，用于实时采集高压继电器矩阵模块后的高压输出信号，以实时监测电压值处于正常范围内。

作为一种可能的实施方式，预处理模块为电流环模块，用于采集触发后的被测件电路中的电流信号。

作为一种可能的实施方式，多通道脉冲放电测试的驱动电路还包括：释能电路，用于在高压输出断开时释放电路中储存的电能。具体地，释能电路的电路结构与矩阵单元中的若干路高压输出支路对应的电路结构相似，一路输出高压，一路接地释放被测件电路上存储的能量。控制模块中配置急停开关，实现高压一键断开，高压输出断开时即停止测试时，单刀双掷开关自动接入释能电路，通过释能电路中的释能电阻释放外部电路中储存的能量。

作为一种可能的实施方式，多通道脉冲放电测试的驱动电路还包括：波形数据采集模块，用于采集被测件电路中放电时的脉冲波形数据，波形数据采集模块与预处理模块连接，实现测试过程中数据自动采集，并且控制模块对波形数据采集模块采集到的放电脉冲波形数据和电压信号采集模块采集的电压数据进行自动处理和自动存储。

作为一种可能的实施方式，控制模块通过USB接口、LAN接口或者RS485通信口中的至少一种方式实现与信号驱动模块、高压继电器矩阵模块和预处理模块的通信连接。通过USB接口、LAN接口或者RS485通信口中的至少一种方式进行通信，可以实现快速稳定的数据传输。

作为一种可能的实施方式，多通道脉冲放电测试的驱动电路还包括：屏蔽层模块，高压电源单元与低压电路通过屏蔽层模块进行隔离。通过对高压继电器矩阵模块中的高压电源单元使用屏蔽层模块进行屏蔽处理，高压输出屏蔽处理之后，高压工作放电时，对外不产生额外的干扰，其中，高压传输采用高压同轴线缆。高压与信号驱动模块、预处理模块及控制模块中的低压进行空间隔离布置，屏蔽层模块隔离高压与低压，使得抗干扰能力强，传输稳定，通道一致性好，精度高。

请参阅图4，本申请还提供了一种多通道脉冲放电测试仪，包括箱体和上述中的多通道脉冲放电测试的驱动电路，多通道脉冲放电测试的驱动电路设置于箱体内，箱体设置有防撞件。

在本申请实施例中，多通道脉冲放电测试仪体积小，重量轻，易于便携；整机尺寸480mm*430mm*180mm，箱体外壳采用铝合金结构，重量为18.3kg。箱体外部边角处有防撞器件，箱体内部的线缆使用线夹与扎带固定，保证整机便携性与抗震性。

综上所述，本申请实施例提供一种多通道脉冲放电测试的驱动电路，包括：信号驱动模块、高压继电器矩阵模块、预处理模块和控制模块，信号驱动模块、高压继电器矩阵模块分别与控制模块连接；信号驱动模块的输出端与被测件电路的输入端连接，信号驱动模块具有多个第一输出端，每个第一输出端对应一个触发通道；高压继电器矩阵模块的输出端与被测件电路的输入端连接，高压继电器矩阵模块具有多个第二输出端，每个第二输出端对应一个高压测试通道；预处理模块的输入端与被测件电路的输出端连接，预处理模块具有多个第三输入端，每个第三输入端对应一个脉冲放电通道。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。