一种瞬变电磁法脉冲电流发射电路制造技术

本发明专利技术涉及一种瞬变电磁法脉冲电流发射电路，尤其是适用于磁性源的多匝线圈发射装置的发射电流控制电路。通过主电源与Buck ZCS-PWM变化器相连接，通过所述Buck ZCS-PWM变化器控制发射线圈两端电压以实现控制上升沿与平顶段电流；Buck ZCS-PWM变化器与H桥电路相连接以实现控制电流流向进而实现发射电流波形为双极性梯形波；H桥电路与发射线圈相连接，H桥电路的上下桥臂与发射线圈相连接处各接入一个阻断二极管，利用阻断二极管阻止发射线圈的电流流向H桥电路的上下桥臂，阻断消除电流在电路的寄生电容与发射线圈之间发生谐振；发射线圈两端并联接入控制电流下降沿的馈能恒压钳位电路，提高电流下降沿的钳位电压，缩短下降沿时间。

【技术实现步骤摘要】
一种瞬变电磁法脉冲电流发射电路
本专利技术涉及一种瞬变电磁法脉冲电流发射电路，尤其是适用于磁性源的多匝线圈发射装置的发射电流控制电路。
技术介绍
磁性源电磁法仪器通常采用H桥电路作为发射装置的功率变换主回路，负载为感性，为减小负载电阻的功率损耗通常采用大电感、小电阻的线圈负载，尤其在航空电磁法、井下电磁法等特殊场合对线圈的尺寸有所限制，实际上大多采用多匝小线圈。因此，对于磁性源电磁法发射机的功率变换电路提出了特殊的要求。由于负载线圈电阻比较小，因此，在输出电流脉冲平顶阶段保持电流稳定在某一固定值时，需要的供电电压较小。但电流脉冲上升沿与下降沿的时间受供电电压影响特别大，供电电压过小会使上升沿与下降沿时间大到无法忍受，现在国内外普遍采用提高供电电压，在电流脉冲上升沿阶段和平顶阶段均利用H桥电路上桥臂开关管进行PWM(脉宽调制)硬开关控制技术和负载线圈的电流记忆效应，实现输出电流的可控。但是这种控制技术增加了功率变换电路产生电磁干扰的强度，并且增大了桥路开关器件的开关损耗，由于设备多用于直升飞机上，飞机提供的功率有限，所以减小开关损耗很有必要；而且，由于现有的电路都是采用H桥电路开关器件并联反向二极管作为续流通路，其下降沿控制电源与供电电源为同一个电源，电压太小，并且由于电路中存在电容，电流会在电容与电感中形成震荡，所以使得下降沿过冲电流大且关断电流拖尾严重，关断时间长。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种瞬变电磁法脉冲电流发射电路，解决H桥电路上桥臂的开关管进行PWM硬开管技术控制两端电压开关损耗大；H桥电路关断后下降沿电流反向过冲大，震荡拖尾时间长，影响接收机数据采集的问题。本专利技术是这样实现的，一种瞬变电磁法脉冲电流发射电路，包括：主电源、BuckZCS-PWM变化器、H桥电路、四个阻断二极管、发射线圈以及馈能恒压钳位电路；主电源与BuckZCS-PWM变化器(降压式零电流开关脉宽调制)相连接，通过所述BuckZCS-PWM变化器控制发射线圈两端电压以实现控制上升沿与平顶段电流；BuckZCS-PWM变化器与H桥电路相连接以实现控制电流流向进而实现发射电流波形为双极性梯形波；H桥电路与发射线圈相连接，H桥电路的上下桥臂与发射线圈相连接处各接入一个阻断二极管，利用阻断二极管阻止发射线圈的电流流向H桥电路的上下桥臂，阻断消除电流在电路的寄生电容与发射线圈之间发生谐振；发射线圈两端并联接入控制电流下降沿的馈能恒压钳位电路，提高电流下降沿的钳位电压，缩短下降沿时间。本专利技术进一步地，ZCS-PWM变化器与H桥电路之间并联滤波电路，对电压进行滤波。本专利技术进一步地，主电源连接主开关管V1后输出，谐振电感Lr和谐振电容Cr以及辅助开关管Va串联后在辅助开关管Va上反并联二极管DVa，构成BuckZCS-PWM变化器，H桥电路并联在谐振电容Cr以及辅助开关管Va串联结构上。本专利技术进一步地，一开关器件V2、开关器件V3、开关器件V4、以及开关器件V5上分别反并联二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5构成H桥电路，发射线圈通过一端依次串联连接二极管D10、电容C3与二极管D13后形成放电回路，发射线圈通过另一端依次串联连接二极管D11、电容C3与二极管D12后形成放电回路，电容C3串联馈能恒压钳位电路后与一电容C1并联，电容C1并联在主电源上。本专利技术进一步地，馈能恒压钳位电路为串联在一起的开关J1和电阻R1，开关J1上反并联二极管D1。本专利技术与现有技术相比，有益效果在于：本专利技术将原有利用H桥电路上桥臂的开关管进行PWM硬开管技术控制发射线圈两端电压的功能分离出来，在H桥电路前端接入BuckZCS-PWM控制电路来控制发射线圈两端电压，而只用H桥电路来控制电流流向，实现开关管的软开关，减小开关管的开关损耗，提高发射电路的功率。在发射线圈两端并联接入馈能恒压钳位电路，提高电流下降沿钳位电压，缩短下降沿时间。在负载线圈与H桥电路上下桥臂之间接入阻断二极管，消除电流在电路中的寄生电容与负载电感的谐振，进而减小下降沿电流的过冲与震荡。附图说明图1为本专利技术实施提供的新型瞬变电磁法脉冲电流发射电路框图；图2为本专利技术实施提供的新型瞬变电磁法脉冲电流发射电路原理图；图3为本专利技术实施提供的输出电流上升沿与平顶段控制电路原理图；图4为本专利技术实施提供的发射电路驱动信号及输出电流波形；图5为本专利技术实施提供的输出电流下降沿控制电路原理图；图6为本专利技术实施提供的去过冲电路原理图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。磁性源电磁法发射电流包括正向输出和负向输出两个极性，参见图1，瞬变电磁法脉冲电流发射电路框图，包括：主电源、BuckZCS-PWM变化器、H桥电路、四个阻断二极管、发射线圈以及馈能恒压钳位电路；参见图1结合图2，主电源U1与BuckZCS-PWM变化器相连接，通过所述BuckZCS-PWM变化器控制发射线圈两端电压以实现控制上升沿与平顶段电流；BuckZCS-PWM变化器与H桥电路相连接以实现控制电流流向进而实现发射电流波形为双极性梯形波；H桥电路与发射线圈相连接，H桥电路的上下桥臂与发射线圈相连接处各接入一个阻断二极管，分别为阻断二极管D6、阻断二极管D7、阻断二极管D8、阻断二极管D9，利用阻断二极管消除电流在电路的寄生电容与发射线圈之间发生谐振；发射线圈两端并联接入控制电流下降沿的馈能恒压钳位电路，提高电流下降沿的钳位电压，缩短下降沿时间。ZCS-PWM变化器与H桥电路之间并联滤波电路，对电压进行滤波。主电源U1提供一个高压，通过BuckZCS-PWM变化器对高压进行软开关降压变换，分别提供发射电流双极性梯形波上升沿与平顶段阶段所需要的电压，降压变换后，通过滤波电路对电压进行滤波，减小电压的纹波与噪声，之后通过H桥电路对所提供电压的方向进行切换以达到在发射线圈中产生双极性电流波形，在电流下降沿阶段BuckZCS-PWM变化器停止工作，所以发射线圈两端正向电压为零，但由于负载线圈为电感，电感内的电流要继续流动，又由于阻断二极管的存在使得电流不能通过开关管的反向二极管进行续流，只有通过与发射线圈并联相接的馈能恒压钳位电路进行续流，馈能恒压钳位电路可以将发射线圈两端的反电压稳定在一个比主电源U1电压更高的电压，加速了电流的下降，缩短了电流下降沿的时间，在发射线圈与H桥电路上下桥臂之间接入阻断二极管，消除电流在电路中的寄生电容与负载电感的谐振，进而减小下降沿电流的过冲与震荡。参见图2，主电源U1连接主开关管V1后输出，主开关管V1后上反并联二极管Dv1，谐振电感Lr和谐振电容Cr以及辅助开关管Va串联后在辅助开关管Va上反并联二极管DVa，构成BuckZCS-PWM变化器，H桥电路并联在谐振电容Cr以及辅助开关管Va串联结构上。开关器件V2、开关器件V3、开关器件V4、以及开关器件V5上分别反并联二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5构成H桥电路，发射线圈通过一端依次串联连接二极管D10、电容C3与二极管D13后形成放电回路，发射线圈通过另一端依次串联连接二极管D11、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种瞬变电磁法脉冲电流发射电路，其特征在于，包括：主电源、Buck ZCS‑PWM变化器、H桥电路、四个阻断二极管、发射线圈以及馈能恒压钳位电路；主电源与Buck ZCS‑PWM变化器相连接，通过所述Buck ZCS‑PWM变化器控制发射线圈两端电压以实现控制上升沿与平顶段电流；Buck ZCS‑PWM变化器与H桥电路相连接以实现控制电流流向进而实现发射电流波形为双极性梯形波；H桥电路与发射线圈相连接，H桥电路的上下桥臂与发射线圈相连接处各接入一个阻断二极管，利用阻断二极管阻止发射线圈的电流流向H桥电路的上下桥臂，阻断消除电流在电路的寄生电容与发射线圈之间发生谐振；发射线圈两端并联接入控制电流下降沿的馈能恒压钳位电路，提高电流下降沿的钳位电压，缩短下降沿时间。

【技术特征摘要】
1.一种瞬变电磁法脉冲电流发射电路，其特征在于，包括：主电源、BuckZCS-PWM变化器、H桥电路、四个阻断二极管、发射线圈以及馈能恒压钳位电路；主电源与BuckZCS-PWM变化器相连接，通过所述BuckZCS-PWM变化器控制发射线圈两端电压以实现控制上升沿与平顶段电流；BuckZCS-PWM变化器与H桥电路相连接以实现控制电流流向进而实现发射电流波形为双极性梯形波；H桥电路与发射线圈相连接，H桥电路的上下桥臂与发射线圈相连接处各接入一个阻断二极管，利用阻断二极管阻止发射线圈的电流流向H桥电路的上下桥臂，阻断消除电流在电路的寄生电容与发射线圈之间发生谐振；发射线圈两端并联接入控制电流下降沿的馈能恒压钳位电路，提高电流下降沿的钳位电压，缩短下降沿时间；ZCS-PWM变化器与H桥电路之间并联滤波电路，对电压进行滤波；主电源连接主开关管V1后输...

【专利技术属性】
技术研发人员：于生宝，姜健，陈旭，孙长玉，王鲲鹏，朱占山，韩哲鑫，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22