一种恒压双钳位快速关断电路的制作方法

本发明涉及瞬变电磁仪，具体为一种恒压双钳位快速关断电路。

背景技术：

1、瞬变电磁法探测主要包含瞬变电磁仪发射机和接受机，发射机的产生的磁场和接收机的灵敏度对探测效果有很大影响。瞬变电磁法探测的主要过程为：首先发射机输出方波电流到发射线圈，发射线圈产生磁场，地下物体吸收磁场，当线圈中磁场消失时，地下物体由于楞次定律产生磁场维持之前的磁场，对地下物体产生的磁场进行接收分析，从而实现探测。发射机产生的电流波形一般为双极性方波，当波形越接近理想方波时，探测效果就会越好，发射波形关键参数为上升时间、下降时间、波形幅值。要想实现精准探测，就要实现更短的上升时间，更短的下降时间，更大的波形幅值，同时还要考虑设备的尺寸。

2、瞬变电磁法的发射线圈通常由多匝导线绕制，电感量较大，电阻较小，根据电路理论，电感上的电流不能突变。这就导致发射的电流存在较大的上升延迟和关断延迟，因此需要采用合适的电路来加速电流的上升和减小电流的下降时间，从而实现更好的探测效果。

3、同时，瞬变电磁仪发射机关断电路通常需要多种电压隔离供电，例如主电路发射供电一般为12v、钳位电压一般为300v、驱动芯片隔离供电以及控制板供电。若果有多级钳位，那就需要更多的高压供电电源，通常这些电源供电需要对地相互隔离，这就导致一个电路中有多个隔离直流电压源，供电过于复杂。

4、现有技术中，专利公开号为cn116582116a，公开一种基于二级钳位的瞬变电磁仪快速关断电路，能够可以实现更快的关断速度，更小的拖尾电流，对于推动瞬变电磁仪的浅层应用有着很大的作用。但是，现有技术存在，无法提高电流的上升速度，以及供电电路复杂的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于：解决现有的钳位关断电路无法提高上升速度，同时解决供电电路复杂的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种恒压双钳位快速关断电路，包括：发射电路、一级钳位电路、二级钳位电路和多电压供电电路；其中，所述一级钳位电路与所述发射电路中的发射线圈并联；所述二级钳位电路与所述发射电路的桥臂连接；所述多电压供电电路分别与所述发射电路、所述一级钳位电路和所述二级钳位电路连接；以及所述二级钳位电路中包括场效应管q5，导通时，能够提升发射电流的上升速度。

4、优点：在电流发射的前期，将高压施加在发射线圈两端，实现更快的电流上升速度。同时使用变压器解决了电路中多种电压供电以及对地隔离的问题。线圈两端的钳位电路可以吸收关断瞬间产生的电流，发射桥臂两端的钳位电路可以吸收关断中期的电流，线圈两端的电阻可以吸收关断末期电流。本发明可以实现更短的上升时间，更短的关断时间。

5、在本发明的一实施例中，所述发射电路包括场效应管q1、q2、q3、q4和发射线圈；场效应管q1的漏极和场效应管q2的漏极连接，所述发射线圈的一端场效应管q1的源极以及场效应管q4的漏极连接，所述发射线圈的另一端与场效应管q2源极以及场效应管q3的漏极连接；场效应管q4的源极和场效应管q3的源极连接；场效应管q1、q2、q3、q4和所述发射线圈组成h桥电路，以及所述发射线圈包括电感l1、电阻r1、r2；电感l1与电阻r1串联后，再与电阻r2并联。

6、在本发明的一实施例中，所述发射电路包括二极管d7和电容c4和发射线圈；二极管d7与电容c4串联，二极管d7的阴极与场效应管q1的漏极连接，电容c4还与效应管q4的源极连接。

7、在本发明的一实施例中，所述一级钳位电路包括电阻r4、r5、电容c2、c3、二极管d3和d4；电阻r4与电容c2并联后，一端与电阻r2的一端连接，电阻r4与电容c2并联后的另一端与二极管d3的阳极连接；电阻r5与电容c3并联后，一端与电阻r2的一端连接，电阻r5与电容c3并联后的另一端与二极管d4的阴极连接，二极管d4的阳极和二极管d3的阴极均与电阻r2的另一端连接。

8、在本发明的一实施例中，所述二级钳位电路包括电阻r3和电容c1；电阻r3和电容c1并联后一端与场效应管q5的漏极连接，另一端与场效应管q3的源极连接，场效应管q5的源极与场效应管q2的漏极连接。

9、在本发明的一实施例中，所述多电压供电电路包括变压器t1、交流电压源u2、二极管的d1、d2、d5和d6；变压器t1中绕组1与交流电压源u2连接；变压器t2中绕组2的一端与二极管d2的阴极连接，二极管d2的阳极与所述二级钳位电路的电容c1的一端连接，变压器t2中绕组2的另一端与电容c1的另一端连接；电压器t1中绕组3的一端与二极管d5的阴极连接，二极管d5的阳极与所述一级钳位电路中的电阻r4和二极管d3的阳极连接，电压器t1中绕组3的另一端与的二极管d6的阳极连接，二极管d6的阴极与所述一级钳位电路中的电阻r5和二极管d4的阴极连接；变压器t1中绕组4的一端与所述发射电路中的场效应管q2和q3组成的桥臂连接，绕组4的另一端与二极管d1的阳极连接，二极管d1的阴极与所述发射电路中的电容c4和二极管d7的阳极连接。

10、在本发明的一实施例中，变压器t1中绕组3的中心抽头与电阻r4和电阻r5连接。

11、在本发明的一实施例中，交流电压源u2通电时，绕组1中产生磁场，绕组2、3和4中产生感应电压，感应电压分别经过二极管d2、d5、d6和d1整流，分别给电容c1、c2、c3和c4充电，实现隔离多电压供电。

12、在本发明的一实施例中，当对所述发射线圈施加磁场，所述发射线圈输出发射电流，场效应管q1、q3导通或场效应管q2、q4导通，使场效应管q5导通，高压施加在所述发射线圈施两端，所述发射电流快速上升，一段时间后，场效应管q5关断，此时由电容c4和所述多电压供电电路中的变压器t1供电。

13、在本发明的一实施例中，当发射完成后，若由场效应管q1、q3导通，引起的发射电流快速上升，此时关断，若由场效应管q2、q4导通，引起的发射电流快速上升，此时关断；以及此时所述一级钳位电路的二极管d3或二极管d4导通，对关断瞬间产生的电流进行吸收；经过短暂延迟后，所述二级钳位电路对关断中末期的电流进行吸收，并将能量存储在电容c1中，以便下一次发射时重复使用，关断末期所述发射线圈的电压逐渐为0，此时由电阻r2进行吸收。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：一级钳位电路可以吸收关断瞬间产生的电流，二级钳位电路主要吸收关断中末期的电流，二级钳位电路的场效应管q5导通时还可以提升发射电流的上升速度。电路的供电使用到了交流电压源和4绕组变压器，从而解决了多种电压供应以及对地电位隔离的问题。

技术特征：

1.一种恒压双钳位快速关断电路，其特征在于，包括：发射电路、一级钳位电路、二级钳位电路和多电压供电电路；其中，所述一级钳位电路与所述发射电路中的发射线圈并联；所述二级钳位电路与所述发射电路的桥臂连接；所述多电压供电电路分别与所述发射电路、所述一级钳位电路和所述二级钳位电路连接；以及所述二级钳位电路中包括场效应管q5，导通时，能够提升发射电流的上升速度。

2.根据权利要求1所述的恒压双钳位快速关断电路，其特征在于，所述发射电路包括场效应管q1、q2、q3、q4和发射线圈；场效应管q1的漏极和场效应管q2的漏极连接，所述发射线圈的一端场效应管q1的源极以及场效应管q4的漏极连接，所述发射线圈的另一端与场效应管q2源极以及场效应管q3的漏极连接；场效应管q4的源极和场效应管q3的源极连接；场效应管q1、q2、q3、q4和所述发射线圈组成h桥电路，以及所述发射线圈包括电感l1、电阻r1、r2；电感l1与电阻r1串联后，再与电阻r2并联。

3.根据权利要求2所述的恒压双钳位快速关断电路，其特征在于，所述发射电路包括二极管d7和电容c4和发射线圈；二极管d7与电容c4串联，二极管d7的阴极与场效应管q1的漏极连接，电容c4还与效应管q4的源极连接。

4.根据权利要求3所述的恒压双钳位快速关断电路，其特征在于，所述一级钳位电路包括电阻r4、r5、电容c2、c3、二极管d3和d4；电阻r4与电容c2并联后，一端与电阻r2的一端连接，电阻r4与电容c2并联后的另一端与二极管d3的阳极连接；电阻r5与电容c3并联后，一端与电阻r2的一端连接，电阻r5与电容c3并联后的另一端与二极管d4的阴极连接，二极管d4的阳极和二极管d3的阴极均与电阻r2的另一端连接。

5.根据权利要求4所述的恒压双钳位快速关断电路，其特征在于，所述二级钳位电路包括电阻r3和电容c1；电阻r3和电容c1并联后一端与场效应管q5的漏极连接，另一端与场效应管q3的源极连接，场效应管q5的源极与场效应管q2的漏极连接。

6.根据权利要求1所述的恒压双钳位快速关断电路，其特征在于，所述多电压供电电路包括变压器t1、交流电压源u2、二极管的d1、d2、d5和d6；变压器t1中绕组1与交流电压源u2连接；变压器t2中绕组2的一端与二极管d2的阴极连接，二极管d2的阳极与所述二级钳位电路的电容c1的一端连接，变压器t2中绕组2的另一端与电容c1的另一端连接；电压器t1中绕组3的一端与二极管d5的阴极连接，二极管d5的阳极与所述一级钳位电路中的电阻r4和二极管d3的阳极连接，电压器t1中绕组3的另一端与的二极管d6的阳极连接，二极管d6的阴极与所述一级钳位电路中的电阻r5和二极管d4的阴极连接；变压器t1中绕组4的一端与所述发射电路中的场效应管q2和q3组成的桥臂连接，绕组4的另一端与二极管d1的阳极连接，二极管d1的阴极与所述发射电路中的电容c4和二极管d7的阳极连接。

7.根据权利要求6所述的恒压双钳位快速关断电路，其特征在于，变压器t1中绕组3的中心抽头与电阻r4和电阻r5连接。

8.根据权利要求7所述的恒压双钳位快速关断电路，其特征在于，交流电压源u2通电时，绕组1中产生磁场，绕组2、3和4中产生感应电压，感应电压分别经过二极管d2、d5、d6和d1整流，分别给电容c1、c2、c3和c4充电，实现隔离多电压供电。

9.根据权利要求5所述的恒压双钳位快速关断电路，其特征在于，当对所述发射线圈施加磁场，所述发射线圈输出发射电流，场效应管q1、q3导通或场效应管q2、q4导通，使场效应管q5导通，高压施加在所述发射线圈施两端，所述发射电流快速上升，一段时间后，场效应管q5关断，此时由电容c4和所述多电压供电电路中的变压器t1供电。

10.根据权利要求9所述的恒压双钳位快速关断电路，其特征在于，当发射完成后，若由场效应管q1、q3导通，引起的发射电流快速上升，此时关断，若由场效应管q2、q4导通，引起的发射电流快速上升，此时关断；以及此时所述一级钳位电路的二极管d3或二极管d4导通，对关断瞬间产生的电流进行吸收；经过短暂延迟后，所述二级钳位电路对关断中末期的电流进行吸收，并将能量存储在电容c1中，以便下一次发射时重复使用，关断末期所述发射线圈的电压逐渐为0，此时由电阻r2进行吸收。

技术总结
本发明公开了一种恒压双钳位快速关断电路，包括：发射电路、一级钳位电路、二级钳位电路和多电压供电电路；其中，所述一级钳位电路与所述发射电路中的发射线圈并联；所述二级钳位电路与所述发射电路的桥臂连接；所述多电压供电电路分别与所述发射电路、所述一级钳位电路和所述二级钳位电路连接；以及所述二级钳位电路中包括场效应管Q5，导通时，能够提升发射电流的上升速度。通过本发明公开的恒压双钳位快速关断电路，实现了更短的关断时间和上升时间。

技术研发人员：王小明,赵文广,徐斌,倪静怡,郑国强,丁津津,计长安,胡翀,洪伟,程石,潘丽珠
受保护的技术使用者：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21