[发明专利]一种用于高压脉冲电源的双路输出脉冲发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种脉冲发生器。

背景技术

高压脉冲电源将脉冲能量在时间尺度上进行压缩，以获得在极短时间内的高峰值功率输出。目前高压脉冲电源主要应用于环境污染处理、医学杀菌和材料表面改性等领域。开关对于高压脉冲电源十分重要，其性能将直接影响到输出脉冲的参数。传统的脉冲电源以火花间隙和闸流管等气体开关为主开关，这种开关重复频率低，寿命短，成本高，所以逐渐被大功率半导体开关取代。半导体开关是用脉冲发生器产生的栅极脉冲触发信号来控制的。高压脉冲电源的输出特性跟半导体开关触发信号息息相关。

脉冲发生器已经发展多年，能够产生脉宽、频率等参数不同的触发脉冲。如专利CN201020624806.5的一种PWM脉冲发生器，可以调节输出脉冲的频率、占空比；且该脉冲单元具有记忆功能,当控制器受到干扰不能正常工作时,所述脉冲产生单元仍可以产生之前接收到的脉冲特征数值所对应的脉冲信号,抗干扰性能较好。再如专利CN201020512756.1的多路数字脉冲发生器产生的脉冲有标准的TTL信号,同时输出差分信号传输的数字脉冲输出信号。设计简便,尺寸小,不占空间,成本低廉。专利CN201110388834.0的程控脉冲发生器基于ARM芯片，能够输出十路频率、脉宽和延时可调的功率脉冲信号。电脉冲信号在传输过程中容易受到外界电磁场的干扰，特别是在触发高压脉冲电源时干扰尤其严重。在实践过程中，逐渐产生了一些以光纤传输脉冲触发信号的形式。例如专利CN201110388834.0上进行的改进，使之能够经过光纤输出光脉冲信号。这种形式的触发方式使得半导体开关的触发更加可靠，受到的干扰更小。

发明内容

本发明克服现有技术中电脉冲信号传输易受到干扰，脉冲信号脉宽、延时调节困难、调节范围窄的缺点，提出一种用于高压脉冲电源的双路输出脉冲发生器。

本发明由光脉冲信号触发产生一路同步的电信号和一路延时的电信号，以满足半导体开关的触发要求。本发生器基于ATMEGA48单片机，输入光脉冲信号，输出同步电信号和延时电信号幅值均为5V，输出的延时电信号的延迟时间能够以1μs为步长在1μs-99999μs之间调节，输出延时电信号的脉宽能够以1μs为步长在1μs-99999μs之间调节。本发明精度高，参数可调范围广，触发可靠，可以满足多种半导体开关触发需要。

本发明主要包括光电转换电路、处理运算电路、USB串口电路、数码管显示电路、键盘输入电路、输出电路，以及供电电路等。光电转换电路的功能是将经过光纤输入的光信号转换成5V电信号；处理运算电路通过单片机将光电转换电路1传输来的电信号进行延时和改变脉宽处理；USB串口电路的功能是对处理运算电路中的单片机输入程序；数码管显示电路显示输出延时电信号的延时与脉宽；键盘输入电路对处理运算电路中的单片机输入指令；输出电路将一路同步电信号和一路延时电信号输出；供电电路分别连接到光电转换电路、处理运算电路、USB串口电路、数码管显示电路和键盘输入电路，对光电转换电路、处理运算电路、USB串口电路、数码管显示电路和键盘输入电路供电。输入触发光信号的光纤接到光电转换电路的输入端，光电转换电路的输出端接到处理运算电路的数据输入端和输出电路的同步信号输入端，处理运算电路的数据输出端接到输出电路的延时信号输入端，USB串口电路的程序输出端接到处理运算电路的程序输入端，数码管显示电路的输入端接到处理运算电路的显示输出端，键盘输入电路的命令输出端接到处理运算电路的命令输入端，供电电路的供电端接到光电转换电路、处理运算电路、USB串口电路、数码管显示电路和键盘输入电路的供电端。本发明采用ATMEGA48单片机作为处理运算单元核心器件，能够产生按照键盘输入要求的延时脉冲信号。

本发明多功能脉冲发生器的操作步骤说明如下：

数码管显示电路的5个数码管显示延时时间和脉冲宽度，单位为ns。键盘输入电路上5个按键分别是“延时/脉宽”、“设置”、“+”、“—”、“移位”。“延时/脉宽”键是修改延时时间或者脉宽按键，按一下切换一次。“设置”键是设置延时时间或者脉宽按键。按下“设置”后，最后一个数码管开始闪烁，按一下“+”键，对应的数据加1，0-9循环；按一下“—”键，对应的数据减1，9-0循环；按一下“移位”，设置的数据左移一位，移到最左边一位后再按下“移位”键，设置的数据移到最右边一位，循环往复。设置好以后按一下再按一下“设置”键，停止闪烁，数据修改完毕，设置好的参数会自动保存。光脉冲信号输入后，经过光电转换模块转换成电信号，在相应的输出端有延时过的和同步脉冲信号在相应的时间后输出。