专利名称：阴极材料发射性能测量用电脉冲装置的制作方法
一种阴极材料发射测量用电脉冲装置属于材料性能检测领域。
阴极材料的发射特性是阴极材料的一种重要性能，目前尚未有测量阴极材料的脉冲发射特性的产品，某些单位自制的这些测量装置往往采用交流手动调压器调压，斩波电路主要用真空电子管作为开关元件，需有预热时间，还要有水冷系统，耗能高，不易于与计算机连接自动读取数据并作图。
本发明的目的在于提供一种完善上述不足的、阴极材料发射测量用电脉冲装置。
本发明的技术方案参见图1-3。该电源装置包括有高压可控整流滤波电路，矩形脉冲发生电路和故障检测电路，特征在于所述的高压可控整流滤波电路依次由升压变压器1、控制端由与电压给定电路3输出端相连的可控整流电路2及依次相连的滤波电路4构成；所述的矩形脉冲发生电路包括有输出端与矩形脉冲发射材料测试台10相连、一个输入端与滤波电路4的输出端相连、而另一输入端与驱动电路6的输出端相连的斩波电路5，输出端与驱动电路6相连的脉冲控制电路7；故障检测电路包括有从矩形脉冲发射材料测试台10取得信号的取样电路8，输入端与取样电路8相连而输出端与脉冲控制电路7输入端相连的电压电流检测电路9；其中可控整流电路2输入端、驱动电路6输入端均备有接至计算机的D/A接口，电压电流检测电路9备有接至计算机的A/D接口。
根据前述的阴极材料发射测量用电脉冲装置中的电路5，特征在于所述的斩波电路5为由绝缘栅双晶体管(IGBT)Q3、串接在Q3集射极间的电阻R9和电容C7组成，Q3的发射极接经滤波的直流电源负极，集电极接测试台。
根据前述的阴极材料发射测量用电脉冲装置中的发生与控制电路7，特征在于所述的脉冲发生与控制电路7由芯片(SG3525)Q1及外围电路构成，外围电路中分压电路由电阻R1，电位器W1与电阻R2依次串联构成，芯片Q1的16脚接R1的另一端，芯片Q1的2脚接电位器W1的中点，芯片Q1的1脚与9脚连接后接滤波电容C3的一端，电容C3的另一端接地，芯片Q1的5脚分别接C1及R3的一端，电容C1的另一端接地，电阻R3的另一端接芯片Q1的7脚，芯片Q1的6脚连电位器W2后接地，芯片Q1的8脚接电容C2后接地，芯片Q1的10脚连接电压电流检测电路9输出端，芯片Q1的11、12、14脚接地，芯片Q1的14脚还连电容C4后接芯片Q1的16脚，其中偏置电路由电阻R4及R5组成，电阻R4及R5的一端分别接芯片Q1的13脚和15脚，R4及R5的另一端相连后接三极管BT1的基极，三极管BT1的发射极连电阻R5的一端及芯片Q1的15脚并接外部电源正极，三极管BT1的集电极接限流电阻R6的一端、R6的另一端接稳压管DZ1的负极与电阻R7的相连点、即驱动电路6的一个输入端芯片Q2的14脚，稳压管DZ1的正极与R7的另一相连点接芯片Q1的11脚及驱动电路6的另一个输入端芯片Q2的13脚。
根据前述的阴极材料发射测量用电脉冲装置中的驱动电路6，特征在于所述的驱动电路6由芯片(M57962L)Q2及外围电路构成，电容C5与C6串联后与串联后的电源VEE、VCC并联，C5与C6、VEE与VCC的相互间的串联点接稳压管DZ3的正极和绝缘栅极双晶体管Q3的发射极，C5与C6、VEE与VCC的并联的一端、即电源正极端接芯片Q2的6脚，而另一并联端、即电源负极端接芯片Q2的4脚，两只反向串联的稳压管DZ3和DZ4并接在绝缘栅极双晶体管Q3的栅极和发射极，芯片Q2的过流检测端1脚接稳压管DZ2正极、并顺次连接二级管D1后连绝缘栅极双晶体管Q3的集电极，稳压管DZ2负极接芯片Q2的6脚，两只反向串联的稳压管DZ3和DZ4并接在绝缘栅极双晶体管Q3的栅极和发射极，稳压管DZ4的正极依次连接电阻R8后接芯片Q2的5脚。本发明的阴极脉冲发射测量用脉冲电源装置，用三相全控整流电路获得直流0-1000V的可调电压，并用绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为开关元件来获得可变频率和脉冲宽度的可靠性高，无须预热及水冷，易于与计算机连接自动读取数据作图的效果。由于计算机配置了专用的数据处理软件，使功能齐全，界面友好，使用快捷、方便。
图1本发明方框图1、升压电路 2、可控整流电路 3、电压给定电路 4、滤波电路 5、斩波电路 6、驱动电路 7、脉冲控制电路 8、取样电路 9、检测电路 10、阴极材料测试台；图2斩波电路5、驱动电路6及脉冲控制电路7的电路原理图实施例
本发明的构成可参见图1的框图装配。其中1为升压电路，主要由5KVA的380V/1000V的三相变压器构成；2为由可控硅为主组成的三相全桥可控整流电路，输入为1000V三相交流电，输出为0-1000V可调直流电压；3为电压给定电路，输出0-5V直流电压，对应于主回路输出0-1000V的直流电压，并备有D/A接口，可切换为计算机控制；4为电感与电容组成的滤波电路，输出为平滑的直流电。斩波电路5、驱动电路6及脉冲控制电路7结合图2组装调试。
斩波电路5为由绝缘栅双极晶体管(IGBT))Q3及电阻R9和电容C7构成的斩波电路，可把输入的直流信号转换成矩形脉冲。电阻R9和电容C7串联，并接在Q3集射极间，以吸收浪涌电压，防止Q3过电压击穿。驱动电路6输入为5V的脉冲信号，输出为+15V，-8V的脉冲信号，以控制Q3的导通与关断输入端同时备有D/A接口，可由计算机输入不同频率和脉冲宽度的信号。电路中二极管D1负极接Q3的集电极，以取得过流信号；两反向串联的稳压管DZ3和DZ4并接在Q3的栅极和发射极，以保护栅极避免过电压击穿；稳压管DZ2负极接芯片Q2的1脚，DZ2的正极接6脚，限幅在30V，以保护芯片。
脉冲控制电路7可输出频率及脉冲宽度可调的5V矩形脉冲信号，并接受过流信号，即主回路过流或发生短路故障便封锁脉冲。电路7中的芯片Q1的16脚提供了一标准5V电压；调整W1可获得不同的脉冲宽度，调整W2可获得不同的脉冲频率；R4及R5组成的偏置电路为三极管BT1的基极提供脉冲信号，三极管BT1为PNP型3CG12晶体管，发射极接R5及Q1的15端，并接15V电源正端；稳压管DZ1两端输出了经整形的5V脉冲电压，接驱动电路6中的芯片M57962L的14与13端。
8 为用霍尔电流传感器LT5构成的电流取样电路，把主回路的电压，电流信号变为0-5V的电压信号，提供给电压电流检测电路；9为用电压比较器构成的过流检测电路。当发生过流或短路故障时，电路9向脉冲控制电路7提供大于1V的信号，使其封锁脉冲；10为阴极材料测试台，可在阴、阳极间获取0-1000V，≤5A的脉冲测量信号。2设有D/A接口，可由计算机提供0-5V的给定电压；6设有的D/A接口可接受由计算机提供的5V的矩形脉冲；9设有的A/D接口，可由计算机读取电流电压数据。采用前述各部分与计算机装配成的数字化阴极材料脉冲发射检测装置，达到了本发明所设计的目的和要求。
本发明通过D/A和A/D接口接至计算机，可通过计算机控制并方便迅捷准确的读取数据并作图。
权利要求
1.一种阴极材料脉冲发射性能测量用的电脉冲装置，包括有高压可控整流滤波电路，矩形脉冲发生电路和故障检测电路，其特征在于所述的高压可控整流滤波电路依次由升压变压器(1)、控制端由与电压给定电路(3)输出端相连的可控整流电路(2)及依次相连的滤波电路(4)构成；所述的矩形脉冲发生电路包括有输出端与矩形脉冲发射材料测试台(10)相连、一个输入端与滤波电路(4)的输出端相连、而另一输入端与驱动电路(6)的输出端相连的斩波电路(5)，输出端与驱动电路(6)相连的脉冲控制电路(7)；故障检测电路包括有从矩形脉冲发射材料测试台(10)取得信号的取样电路(8)，输入端与取样电路(8)相连而输出端与脉冲控制电路(7)输入端相连的电压电流检测电路(9)；其中可控整流电路(2)输入端、驱动电路(6)输入端均备有接至计算机的D/A接口，电压电流检测电路(9)备有接至计算机的A/D接口。
2.根据权利要求1所述的一利阴极材料脉冲发射性能测量用的电脉冲装置，其特征在于所述的斩波电路(5)为由绝缘栅极双晶体管(IGBT)Q3、串接在Q3集射极间的电阻R9和电容C7组成，Q3的发射极接经滤波的直流电源负极，集电极接测试台。
3.根据权利要求1所述的一种阴极材料脉冲发射性能测量用的电脉冲装置，其特征在于所述的脉冲发生与控制电路(7)由芯片(SG3525)Q1及外围电路构成，外围电路中分压电路由电阻R1，电位器W1与电阻R2依次串联构成，芯片Q1的16脚接R1的另一端，芯片Q1的2脚接电位器W1的中点，芯片Q1的1脚与9脚连接后接滤波电容C3的一端，电容C3的另一端接地，芯片Q1的5脚分别接C1及R3的一端，电容C1的另一端接地，电阻R3的另一端接芯片Q1的7脚，芯片Q1的6脚连电位器W2后接地，芯片Q1的8脚接电容C2后接地，芯片Q1的10脚连接电压电流检测电路(9)输出端，芯片Q1的11、12、14脚接地，芯片Q1的14脚还连电容C4后接芯片Q1的16脚，其中偏置电路由电阻R4及R5组成，电阻R4及R5的一端分别接芯片Q1的13脚和15脚，R4及R5的另一端相连后接三极管BT1的基极，三极管BT1的发射极连电阻R5的一端及芯片Q1的15脚并接外部电源正极，三极管BT1的集电极接限流电阻R6的一端、R6的另一端接稳压管DZ1的负极与电阻R7的相连点、即驱动电路(6)的一个输入端芯片Q2的14脚，稳压管DZ1的正极与R7的另一相连点接芯片Q1的11脚及驱动电路(6)的另一个输入端芯片Q2的13脚。
4.根据权利要求1所述的一种阴极材料脉冲发射性能测量用的电脉冲装置，其特征在于所述的驱动电路(6)由芯片(M57962L)Q2及外围电路构成，电容C5与C6串联后与串联后的电源VEE、VCC并联，C5与C6、VEE与VCC的相互间的串联点接稳压管DZ3的正极和绝缘栅极双晶体管Q3的发射极，C5与C6、VEE与VCC的并联的一端、即电源正极端接芯片Q2的6脚，而另一并联端、即电源负极端接芯片Q2的4脚，两只反向串联的稳压管DZ3和DZ4并接在绝缘栅极双晶体管Q3的栅极和发射极，芯片Q2的过流检测端1脚接稳压管DZ2正极、并顺次连接二级管D1后连绝缘栅极双晶体管Q3的集电极，稳压管DZ2负极接芯片Q2的6脚，两只反向串联的稳压管DZ3和DZ4并接在绝缘栅极双晶体管Q3的栅极和发射极，稳压管DZ4的正极依次连接电阻R8后接芯片Q2的5脚。
全文摘要
阴极材料发射测量用电脉冲装置属材料性能检测领域,包括高压可控整流滤波电路,矩形脉冲发生电路和故障检测电路。高压可控整流滤波电路依次由升压变压器、与电压给定电路相连的可控整流电路、及依次相连的滤波电路构成;矩形脉冲发生电路包括与矩形脉冲发射材料测试台相连、并与滤波电路相连、还与驱动电路相连的斩波电路,及与驱动电路相连的脉冲控制电路;故障检测电路包括与斩波电路相连的取样电路,与取样电路及与脉冲控制电路相连的检测电路构成;可控整流电路和驱动电路均有接至计算机的D/A接口,电压电流检测电路有接至计算机的A/D接口。本装置具有可变频率和脉宽的高可靠性,无须预热及水冷,易与计算机连接,并可自动读取数据作图等特点。
文档编号G01N27/62GK1357971SQ0113866
公开日2002年7月10日 申请日期2001年12月29日 优先权日2001年12月29日
发明者苏学宽, 侯建平, 王义曼, 聂祚仁, 周美玲 申请人:北京工业大学