[实用新型]一种冲激电流发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种冲激电流发生器，尤其是一种输出电流仅由电感泄能形成的高峰值长持续时间冲激电流发生器，它主要用于模拟雷电直接效应或其他类似高能电流效应的试验。

背景技术

随着人类社会的日趋信息化，信息技术产品快速渗透到国民经济、国防安全和人民生活的各个方面，在用产品的数量快速增加。

现代信息技术产品的基础是集成电路芯片，在芯片集成度越来越高，功能越来越强大的同时，它内部的线条和线条的间距却越来越细微，结果导致它耐受浪涌电流/电压的能力越来越低，对电冲激更加敏感。因此由于浪涌电流/电压导致的损坏事件也呈快速上升的趋势。而信息和网络产品是现代社会的大脑和神经，它们的故障所带来的经济，政治，或军事损失往往很大。这一客观形势推动了防雷和防过电压技术和产品的迅速发展，在这个技术领域中模拟雷电直接效应的冲激电流发生器占有重要地位。

依据技术标准GB18802.1/IEC61643-1/的规定，模拟雷电直接效应的冲激电流发生器的输出电流应符合以下要求：峰值Ip为规定值的±10％，峰点时间t_f≤50μS，电荷量Q＝0.5I_p(AS)，(Ip-kA)，比能W/R＝0.25I_p²(KJ/Ω)，(Ip-kA)，目前都用峰点时间t_f≤50μS，半峰值时间大体为350μS的指数下降电流波作为这样的冲激电流。产生这种冲激电流的波形电路，以前都采用所谓“Crowbar电路”见附图1的电路原理图和附图2的Crowbar电路工作波形图。

Crowbar电路的工作过程是这样的：首先给储能电容C充电，在t_o时刻使球隙G1点火导通，电容C通过电感L₁，L₂的放电电流同时流过试样DUT，这个电流从0开始上升，电容C的电场能量转变为电感的磁场能量。L₂是主电感，L₁用来校正波形，它远小于L₂。当电容C放电时，L₂两端电压为A(+)，B(-)。在t₁时刻，电容C的电荷全部放完，C上的电压降到0，于是电感产生反电势，L₂上的电压变为A(-)，B(+)，这个电压推动电流继续流动，电感的磁场能量开始泄放。就在这时，使球隙G2点火导通，G2将电容C短路(故名Crowbar)，这样L₂-DUT构成一个简单的“电感-电阻”泄放电路，放电过程取决于时间常数(L₂/r)(这个r是指包括DUT等效电阻在内的电感泄能回路电阻)。从上面的分析可以看出，电场能量转变为磁场能量过程中的电流，就是DUT电流的波前时间。

Crowbar电路有两个主要缺点：第一，它只适用于导通时等效阻抗很低的气体放电管和空气间隙等元器件，当被试负载为压敏电阻器时，因其导通时等效阻抗高，输出电流波形严重偏离规定值；第二，它的工作电压很高，例如当输出10/350-100kA时要求充电电压100kV，球隙G1触发回路200kV，球隙G2为300kV。

下面举一例说明用Crowbar电路试验压敏电阻器时所面临的困难：例1，被试负载为压敏电阻器，要求电流峰值Ip＝20kA，在试验电流下被试压敏电阻器的等效阻抗约0.3Ω。采用附图1的Crowbar电路：(1)，计算电感L2

电感L2经被试负载的泄放电流 i ( t ) = I P · exp ( - t r L ) ]]>估算电流i(t)回路中的电阻r，它是被试物等效电阻(约0.3Ω)，电感L2的电阻(假定为0.02Ω)，以及间隙G2的等效电阻，连接线电阻和接点电阻等的总和，这里假定r＝0.35Ω。因为电流的半峰值时间约为350μS，即t＝350μS时i(t)＝0.5Ip。