一种可调脉宽的双脉冲发生器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种双脉冲发生器。
【背景技术】
[0002]电力电子电路的设计和调试时，首先要对电力电子器件(IGBT、MOSFET、JFET等)进行选型。选型的主要依据是厂商提供的数据手册，但这些数据是基于一些特定的测试电路得来的，与实际应用电路有很大差别。因此，在使用之前，需要通过双脉冲测试得到器件在具体电路中的各类指标，以评估主回路和驱动电路的整体性能。
[0003]进行双脉冲测试的前提是得到脉宽可调的双脉冲信号。为了达到测试目的而又不损坏器件，双脉冲信号具有如下特点，第一个脉冲脉宽较大(10?50us)，第二个脉冲脉宽较小(3?8us)，两个脉冲之间的间隔与第二个脉冲的脉宽接近(3?10us)。为了控制开通过程中主电路电流的大小，两个脉冲的脉宽及间隔要能够连续地进行调节。
[0004]目前，得到双脉冲信号的方式主要有两种:一种是利用信号发生器得到；另一种是利用DSP等可编程控制器编程得到。
[0005]信号发生器可以输出精度较高的双脉冲信号，比如，Agilent-33522, Wonder Wave等任意波形发生器可以产生双脉冲信号；MFS-2A、BS1520A等则是专用的双脉冲信号发生器。但采用信号发生器的缺点主要是，要得到符合上述要求的双脉冲信号需要较为复杂的设置，许多信号发生器甚至无法实现；信号发生器大多体积较大，并且要交流供电，使用很不方便；信号发生器价格昂贵，限制了其推广使用。
[0006]利用可编程控制器也可以得到精度较高的双脉冲信号，该方式可以就近利用电力电子电路上的控制器，无需外接电路。但其主要缺点是需要通过编程来实现双脉冲输出及脉宽调节，技术复杂不利于推广；且每次调节脉宽均得修改代码并重新烧写，极为不便；即使可以通过外接旋钮等方式方便地进行脉宽调节，也无法实现连续、平滑地调节。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提出一种双脉冲信号发生器。本发明无需编程，可以方便地调节输出信号的脉宽；通过简单的开关切换，可以实现双脉冲信号与单脉冲信号的切换，及周期性信号与非周期性信号的切换。本发明仅需修改电容、电阻等无源器件的值，便可随意修改脉宽、频率的范围，原理简单，可扩展性强；成本低廉，工作可靠。
[0008]为达到上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0009]本发明主电路共包括三个部分:单脉冲发生电路、延时电路和双脉冲发生电路。三部分电路按照信号流经的顺序依次串联，即单脉冲发生电路产生周期性或非周期性的单脉冲信号；单脉冲信号输入到延时电路，产生4路单脉冲信号；4路单脉冲信号输入到双脉冲发生电路，产生双脉冲信号。
[0010]所述的单脉冲发生电路包含非周期性脉冲发生电路和周期性脉冲发生电路。非周期性脉冲发生电路的输出端口和周期性脉冲发生电路的输出端口并联，采用第一开关切换，所述的第一开关也是双脉冲发生器输出非周期性脉冲信号和周期性脉冲信号的切换开关。非周期性脉冲发生电路由复位开关电路和单稳态触发器构成；周期性脉冲发生电路由RC电路和施密特触发器构成。在周期性脉冲输出条件下，调节电位器的值便可以实现对频率和脉宽的调节。
[0011]所述的延时电路按照信号流经的先后顺序分为反相电路、延时电路一、延时电路二和延时电路三，反相电路、延时电路一、延时电路二和延时电路三依次串联。反相电路由1路施密特触发器构成。延时电路一、延时电路二和延时电路三的结构相同，均包括1个RC延时电路和2路施密特触发器。电位器、2个电阻和电容依次串联构成RC延时电路，延时的时间可以通过电位器进行调节；第1路施密特触发器的输入端连接输入信号，第1路施密特触发器的输出端串接反向二极管，连接到RC延时电路中电阻和电位器的连接点，控制电容的充放电；第2路施密特触发器的输入端直接连接到电阻和电位器的连接点，亦即二极管的阳极，随着电容的充放电，输出不同电平的信号。延时电路的信号变换过程如下，首先通过反相电路将单脉冲发生电路生成的单脉冲信号反相；再经过延时电路一中的第1路施密特触发器得到信号A，第2路施密特触发器得到信号B ;信号B输入到延时电路二，经过第1路施密特触发器得到信号，第2路施密特触发器得到信号B2;信号B 2输入延时电路三，经过第1路施密特触发器得到信号C，第2路施密特触发器得到信号D。
[0012]所述的双脉冲发生电路按照信号流经的先后顺序分为与非逻辑电路和滤波电路；与非逻辑电路和滤波电路依次串联。与非逻辑电路由3路与非门和第二开关构成。第二开关为单刀双掷开关。信号A、B通入第2路与非门产生信号E，信号C、D通入第3路与非门产生信号F ;第二开关的两个输入端分别连接第2路与非门的输出端和电源模块的输出端，将第二开关接到第2路与非门的输出端，则信号E和信号F通入第1路与非门产生双脉冲信号G ;将第二开关接到电源模块的输出端，则高电平信号VH和信号F通入第1路与非门产生单脉冲信号G1;信号G或信号G i通过2路串联的施密特触发器所构成的滤波电路得到最终的双脉冲信号Η或单脉冲信号氏。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的电路结构框图；
[0014]图2是本发明中非周期性脉冲发生电路的原理图；
[0015]图3是本发明中周期性脉冲发生电路的原理图；
[0016]图4a、图4b和图4c分别是延时电路一、延时电路二、延时电路三的原理图；
[0017]图5是与非逻辑电路和滤波电路的原理图；
[0018]图6a、图6b分别是本发明产生双脉冲信号和单脉冲信号过程中的信号简图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】进一步说明本发明。
[0020]图1所示为本发明的电路结构框图，其由单脉冲发生电路、延时电路、双脉冲发生电路构成；具体包括电源、非周期性脉冲发生电路、周期性脉冲发生电路、反相电路、延时电路一、延时电路二、延时电路三、与非逻辑电路和滤波电路及切换开关S:。
[0021]电源输入为12VDC，经过电源模块瓜得到5VDC，为各部分电路供电。以下的叙述用νεε代表5VDC，高电平信号指5V，低电平信号指0V。
[0022]所述的单脉冲发生电路包含非周期性脉冲发生电路和周期性脉冲发生电路。图2所示为非周期性脉冲发生电路的原理图，其由单稳态触发器和复位开关电路构成。单稳态触发器中，定时器1(:2的8脚接电源Va，4脚接高电平，6脚通过第二电容C2接地，并通过第一电位器R2接电源V cc, 5脚通过第三电容C3接地，7脚悬空，2脚接第一施密特触发器U:的输出端作为触发信号的输入端，3脚为输出引脚；复位开关电路中，复位开关S与第一电容Q并联，复位开关S的一端连接V cc,复位开关S的另一端串接第一电阻&接地，并连接到第一施密特触发器Α的输入端。当按压一次复位开关S，第一施密特触发器U i便会产生一个低电平的触发脉冲，使定时器1(:2的3脚输出一个高电平的脉冲信号，这就是非周期性脉冲产生的机理。调节第一电位器&的大小可以调节输出脉冲的脉宽。
[0023]图3所示为周期性脉冲发生电路的原理图，第三电阻R3、第二电位器&和第四电容(:4串联构成RC延时电路。第二施密特触发器U2的输入端连接第四电容C4，第二施密特触发器1]2的输出端连接第三电阻R 3o假设第二施密特触发器U2的初始状态是输入端为低电平，输出端为高电平，则第四电容C4充电，第二施密特触发器U2的输入端电平不断提高，直至达到高电平阈值，第二施密特触发器U2的输出端反转为低电平；电平反转后，第四电容(:4开始放电，直到输入端电压达到低电平阈值，输出端再次反转回高电平。所以，该电路在上电后，会不断产生周期性的脉冲信号，这就是周期性脉冲产生的机理。由于第四电容(:4的充放电时间常数皆为(r3+r4) *C4，所以调节第二电位器&可以调节脉冲宽度和脉冲周期。
[0024]第一开关Si为单刀双掷开关，第一开关S i两个输入端一端连接定时器1(:2的3脚，另一端连接第二施密特触发器1]2的输出端，可以实现周期性信号和非周期性信号的切换。
[0025]所述的延时电路按照信号流经的先后顺序分为反相电路、延时电路一、延时电路二和延时电路三。反相电路、延时电路一、延时电路二和延时电路三依次串联。
[0026]反相电路由1路施密特触发器1]3构成；第三施密特触发器U3的输入端连接开关S ?的输出端，可以将输入信号滤波并反相。
[0027]图4a、图4b和图4c所示分别为延时电路一、延时电路二、延时电路三的原理图。延时电路一中，第四施密特触发器U4的输入端连接反相电路中第三施密特触发器1]3的输出端，第四施密特触发器U4的输出端连接第一二极管阴极；第三电位器R7、第五电阻R5和第六电阻R6、第五电容C5依次串联构成RC延时电路；第一二极管Di的阳极和第五施密特触发器U5的输入端相连，并连接到第五电阻R5和第六电阻R6的连接点上。P ^为第四施密特触发器U4的输入信号，P 12为第四施密特触发器U 4的输出信号，P 13为第五施密特触发器U5的输出信号。假设电路处于稳态，Ρ η为高电平，P 12为低电平，P 13为高电平；若Ρ η跳变为低电平，Ρ12几乎立刻跳变为高电平，第五电容(:5开始充电，直至第五施密特触发器U5的输入端电压达到高电平阈值，P13才跳变为低电平；由此，通过调