[发明专利]线性放大器高压级联装置及方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种线性放大器高压级联装置及方法。

背景技术：

高压放大器是一种高电压幅度输出的信号放大器，幅度一般可达到千伏以上，带宽响应可达10^-4Hz~20kHz，上升速率可达1000V/us，失真率小于1%，分单极和双极放大器。单极放大器只能放大单极性直流或单极性脉冲和其他单极性信号；双极性放大器可放大交流信号、直流信号或任意其他信号，称为双极性放大器。

高压放大器广泛应用于介电谱测试、电力设备绝缘诊断、压电材料驱动等方面。因应用于高精度场合，要求放大器输出电压稳定，输出电压要高，且线性度好，另外还要提供较大电流。高压放大器以往采用高压耐压仪器来实现，这要求器件要有很高的耐压性能，受器件水平限制一般电压不高；或采用低压运算放大器加功率放大级和变压器升压来实现电压提升到千伏的幅值，但变压器不能耦合直流成分，且其耦合的交流分量频率范围也有限，尤其是对低频，超低频介电谱分析，其应用也无法实现。

目前，以美国的TREK公司研制的MODEL 50/12高压放大器为例，其性能参数为：0~                                                kV DC or AC；输出电流范围：0~12mA DC or AC；转换速率高于350V/us的；大信号带宽为1.4kHz，且失真率小于2%；小信号带宽20kHz。该放大器能有效抑制输出电流短路和过电压的发生。

发明内容：

本发明的目的是提供一种通过级联线性高压放大器来实现对正弦波、三角波、梯形波电压幅值线性放大的高压放大器，高压放大器能够实现模块化结构，结构简单，易于拆卸、维护，可应用于高压电力设备的绝缘诊断分析的线性放大器高压级联装置及方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种线性放大器高压级联装置，其组成包括线性放大器高压级联装置，其组成包括:直流电源，其特征是:所述的直流电源由一组直流电源单元模块Vdc1、Vdc2…Vdcn组成，所述的直流电源单元模块Vdc1、Vdc2…Vdcn之间相互绝缘，所述的直流电源单元模块Vdc1、Vdc2…Vdcn分别与一组单元放大器模块电路AP1、AP2…APn之间一一对应相互连接，为单元放大器模块电路AP1、AP2…APn提供直流电源，线性光耦电路输入端VI通过限流电阻R1串联光发射二极管，所述的线性光耦电路输出端VO将单元放大器模块电路输出端之间串联连接，所述的最后一个单元放大器模块电路分别连接输入接地端GND1与输出接地端GND2。

所述的线性放大器高压级联方法，采用线性光耦电路对所有单元放大器模块进行信号传递，各级光耦输入侧光发射二极管串联，绝缘耐压等级由输入输出间的绝缘水平决定，光耦光接收输出侧的各放大器模块相互独立，每个放大器模块都能实现对信号的40倍放大，在各模块输出端进行串级连接，每级放大器单元模块拥有独立的直流电源，各级电源相互绝缘，最终实现对信号的40n倍放大。

所述的线性放大器高压级联方法，直流电源为每个放大器单元电路中高压运放提供工作电压，各级直流电源相互绝缘；光耦隔离电路为放大电路提供电信号隔离，起着绝缘与抗干扰作用，放大器单元模块电路实现一级电压放大功能；市电电源为整个级联放大器电路提供电源电压；每个放大器电路模块能放大电压40倍，通过n级串联级联方法，实现40n倍的电压放大，实现高电压输出。

所述的线性放大器高压级联方法，所述的光耦隔离电路的单极性隔离电路采用1个HCNR200光电耦合器组成的隔离电路，它只能隔离直流信号；所述的光耦隔离电路的双极性隔离电路采用2个HCNR200光电耦合器组成，通过正反互补电路配合，能隔离交流信号，各级直流电源相互绝缘，独立为每一级提供工作电压。

有益效果：

1.本发明的运算放大器通过串级连接的方法实现模块化的高压放大器，单个的放大器模块可实现40倍电压放大，而n个放大器级联后，可实现40n倍电压放大。

本发明克服了以往放大器在高压放大时，器件耐压限制和低压运算大器加功率放大器和变压器升压无法耦合直流低频高压的不足；本放大器结构简单，实现方便，可用于高压电力设备的绝缘诊断分析等场合。