一种大功率高频高压硅堆反向浪涌试验仪
阅读说明：本技术 一种大功率高频高压硅堆反向浪涌试验仪 (Reverse surge tester for high-power high-frequency high-voltage silicon stack ) 是由 许铁华 于 2021-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种大功率高频高压硅堆反向浪涌试验仪,它包括大功率高压直流电源、大功率高压高速电子开关、单/多脉冲产生控制单元、待测试硅堆、示波器,所述大功率高压高速电子开关是多个电子开关模块串联组成,电子开关模块包括驱动电路和IGBT功率模块,待测试硅堆的正极接地且接地的线路上串接有取样电阻,待测试硅堆的正极还通过信号线连接示波器的信号输入端,信号线的输入接点位于取样电阻的前端。优点是设计巧妙,操作方便,对输入的各种波形的高压脉冲进行可控(包括时间和次数可以任意设定)斩波,从而获得反向浪涌试验所需的大功率高压高频脉冲(冲击电流可以达到安培级或数拾安培)。(The invention relates to a high-power high-frequency high-voltage silicon stack reverse surge tester which comprises a high-power high-voltage direct-current power supply, a high-power high-voltage high-speed electronic switch, a single/multi-pulse generation control unit, a silicon stack to be tested and an oscilloscope. The device has the advantages of ingenious design and convenient operation, and can carry out controllable (including time and times which can be set randomly) chopping on the input high-voltage pulses with various waveforms, thereby obtaining high-power high-voltage high-frequency pulses (the impact current can reach ampere level or several amperes) required by a reverse surge test.)
技术领域
本发明涉及高频高压硅堆反向浪涌试验领域，具体涉及一种大功率高频高压硅堆反向浪涌试验仪。
背景技术
目前高压硅堆反向浪涌试验仪，通常通过低频大功率变压器升压可以获得大功率低频（mS级）反向浪涌；对于高频（μS级）大功率反向浪涌，如果也通过此类似的高频大功率变压器升压方式，则很难做到控制浪涌冲击试验的单次或多次冲击要求。如果通过高压状态下LC谐振产生单次正弦波脉冲，或通过恒流源向电容充电形成标准的三角波，则要达到高频就很达到大功率（原因是要高频就要减少LC值，减少LC很难产生大功率）。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种大功率高频高压硅堆反向浪涌试验仪，通过与此完全不同的方式解决高频和大功率、任意次产生冲击脉冲多方面的难题。
本发明的技术方案：
一种大功率高频高压硅堆反向浪涌试验仪，它包括大功率高压直流电源、大功率高压高速电子开关、单/多脉冲产生控制单元、待测试硅堆、示波器，所述大功率高压高速电子开关是多个电子开关模块串联组成，电子开关模块包括驱动电路和IGBT功率模块，驱动电路的输出连接IGBT功率模块的栅极G，相邻之间的电子开关模块是通过上一个IGBT功率模块的发射极E连接下一个IGBT功率模块的集电极C，第一个IGBT功率模块的集电极C连接大功率高压直流电源的正极，最后一个IGBT功率模块的发射极E连接待测试硅堆的负极，待测试硅堆的正极接地且接地的线路上串接有取样电阻，待测试硅堆的正极还通过信号线连接示波器的信号输入端，信号线的输入接点位于取样电阻的前端，单/多脉冲产生控制单元通过光电信号连接大功率高压高速电子开关的所有驱动电路。
所述的单/多脉冲产生控制单元包括光电发射模块，所述每个驱动电路也都安装有光电接收模块，光电发射模块把脉冲信号同时发送给所有的光电接收模块。
所述的大功率高压直流电源是可调大功率高压直流电源。
所述的待测试硅堆是高频高压硅堆。
一种采用所述的大功率高频高压硅堆反向浪涌试验仪的试验方法，
1）首先把待测试硅堆接入所述的大功率高频高压硅堆反向浪涌试验仪，待测试硅堆的负极连接大功率高压高速电子开关的最后一个IGBT功率模块的发射极E，待测试硅堆的正极通过信号线连接示波器的信号输入端且待测试硅堆的正极还通过一个取样电阻接地。
2）大功率高压直流电源输入，通过单/多脉冲产生控制单元发出单次指定宽度的脉冲信号或多次指定宽度的脉冲信号，通过光电发射模块发射出去，大功率高压高速电子开关中的每个驱动电路的光电接收模块接收脉冲信号，通过脉冲信号来控制驱动电路，驱动电路的输出连接到IGBT的栅极，达到控制IGBT发射极和集电极之间的导通或断开，从而起到电路在高压状态下的接通/断开作用。
3）每次导通之后，待测试硅堆都会产生反向浪涌，并把斩波信号输送到示波器，示波器上则显示反向浪涌试验所产生的大功率高频反向浪涌电流脉冲波形。
所述的步骤2中单/多脉冲产生控制单元通过发送单次或多次，控制每次试验的脉冲波形次数；选择不同脉冲宽度实现每次脉冲的时间选择。
本发明的优点是设计巧妙，操作方便，通过“采用高压高速大功率IGBT模块控制电路制作的大功率高压高速电子开关，对输入的各种波形的高压脉冲进行可控（包括时间和次数可以任意设定）斩波，从而获得反向浪涌试验所需的大功率高压高频脉冲（冲击电流可以达到安培级或数拾安培）。
附图说明
图1是本发明的示意图。
具体实施方式
参照附图1，一种大功率高频高压硅堆反向浪涌试验仪，它包括大功率高压直流电源1、大功率高压高速电子开关2、单/多脉冲产生控制单元3、待测试硅堆4、示波器5，所述大功率高压高速电子开关2是多个电子开关模块串联组成，电子开关模块包括驱动电路21和IGBT功率模块22，驱动电路21的输出连接IGBT功率模块22的栅极G，相邻之间的电子开关模块是通过上一个IGBT功率模块22的发射极E连接下一个IGBT功率模块22的集电极C，第一个IGBT功率模块22的集电极C连接大功率高压直流电源1的正极，最后一个IGBT功率模块22的发射极E连接待测试硅堆4的负极，待测试硅堆4的正极接地且接地的线路上串接有取样电阻6，待测试硅堆4的正极还通过信号线连接示波器5的信号输入端，信号线的输入接点位于取样电阻6的前端，单/多脉冲产生控制单元3通过光电信号连接大功率高压高速电子开关2的所有驱动电路21。
所述的单/多脉冲产生控制单元3包括光电发射模块7，所述每个驱动电路21也都安装有光电接收模块8，光电发射模块7把脉冲信号同时发送给所有的光电接收模块8。
所述的大功率高压直流电源1是可调大功率高压直流电源。
所述的待测试硅堆4是高频高压硅堆。
一种采用所述的大功率高频高压硅堆反向浪涌试验仪的试验方法，
1）首先把待测试硅堆4接入所述的大功率高频高压硅堆反向浪涌试验仪，待测试硅堆4的负极连接大功率高压高速电子开关2的最后一个IGBT功率模块22的发射极E，待测试硅堆4的正极通过信号线连接示波器5的信号输入端且待测试硅堆4的正极还通过一个取样电阻6接地。
2）大功率高压直流电源1输入，通过单/多脉冲产生控制单元3发出单次指定宽度的脉冲信号或多次指定宽度的脉冲信号，通过光电发射模块7发射出去，大功率高压高速电子开关2中的每个驱动电路21的光电接收模块8接收脉冲信号，通过脉冲信号来控制驱动电路21，驱动电路21的输出连接到IGBT的栅极，达到控制IGBT发射极和集电极之间的导通或断开，从而起到电路在高压状态下的接通/断开作用；单/多脉冲产生控制单元3通过发送单次或多次，控制每次试验的脉冲波形次数；选择不同脉冲宽度实现每次脉冲的时间选择。
3）每次导通过程，待测试硅堆都会获得反向浪涌电流冲击，通过取样电阻把斩波信号输送到示波器，示波器上则显示获得的反向浪涌试验所产生的大功率高频反向浪涌电流脉冲波形。
本发明输入的大功率高压电源，通过多种方式产生，可以是直流高压，也可是交流高压（波形可以是正弦波也可以是三角波或者是矩形波等）。可以从市面上购买现成的高压发生器。高压高速大功率模块控制电路（电子开关），通过专用的控制信号对高速IGBT高压大电流模块进行控制，控制其开关时间和次数。即：控制电子开关的接通时间和次数，以达成浪涌试验的冲击要求。模块的控制信号电路：a)按试验要求产生单次或多次的高频控制脉冲去控制IGBT。b)通过对高压源交流脉冲的上升沿或过零信号的识别，达成同步控制，或任意截取波形的某一部分，形成各种形状波形的浪涌冲击脉冲输出。