本發(fā)明屬于電力電子器件應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于混合磁芯原理的高頻電壓耦合器。

背景技術(shù)：

在高壓放電領(lǐng)域經(jīng)常將高頻電壓信號通過高頻變壓器耦合到被試設(shè)備上。如圖1所示。在這種應(yīng)用場合中，要求耦合變壓器的勵磁阻抗遠(yuǎn)大于負(fù)載阻抗。

變壓器的勵磁阻抗包括鐵心電感和渦流電阻兩部分，如圖2所示。其中，Ld和Rd分別為勵磁阻抗的電感和電阻分量，二者均為磁通密度B的非線性函數(shù)。

提高耦合變壓器勵磁阻抗的有效方法是選擇磁導(dǎo)率較高和渦流電阻較大的磁芯材料。在某些特殊場合中希望一只耦合器可以變送多種頻率信號。但是，多數(shù)磁芯材料的使用限制不僅有最高頻率要求，而且還有最低頻率要求，即帶寬限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種基于混合磁芯原理的高頻電壓耦合器，該基于混合磁芯原理的高頻電壓耦合器單一變壓器即可滿足多種頻率信號耦合，從而體積和價格最少。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于混合磁芯原理的高頻電壓耦合器，包括：依次串聯(lián)連接的高壓電源充電端子、電子開關(guān)和電壓耦合器，此高壓電源充電端子和電子開關(guān)的接點(diǎn)與接地之間設(shè)置有一放電電容，此電子開關(guān)和電壓耦合器的接點(diǎn)與接地之間設(shè)置有一電阻，所述耦合變壓器進(jìn)一步包括磁芯、初級線圈和用于連接被測試設(shè)備兩端的次級線圈，所述磁芯由上半圓磁環(huán)和下半圓磁環(huán)組成，所述上半圓磁環(huán)為硅鋼片半圓磁環(huán)、鐵氧體半圓磁環(huán)、非晶態(tài)磁芯半圓磁環(huán)和鐵基納米晶合金半圓磁環(huán)中的一種，所述下半圓磁環(huán)為硅鋼片半圓磁環(huán)、鐵氧體半圓磁環(huán)、非晶態(tài)磁芯半圓磁環(huán)和鐵基納米晶合金半圓磁環(huán)剩余三種的一種。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明基于混合磁芯原理的高頻電壓耦合器，其MOSFET電子開關(guān)上升前沿可加速至3ns，擴(kuò)寬了應(yīng)用范圍，且采用來自耦合變壓器和主電路取能單元前后雙脈沖注入功率，無需額外供電電源，既大大減少了電子開關(guān)驅(qū)動電路體積，又加速了電子開關(guān)上升前沿，電子開關(guān)驅(qū)動電路所需功率大幅減小，尤其適合陣列MOSFET電子開關(guān)。

附圖說明

附圖1為高頻電壓耦合器結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2（a）為現(xiàn)有U型磁芯結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2（b）為現(xiàn)有磁芯勵磁阻抗分量示意圖；

附圖3為本發(fā)明高頻電壓耦合器中磁芯結(jié)構(gòu)示意圖一；

附圖4為本發(fā)明高頻電壓耦合器中磁芯結(jié)構(gòu)示意圖二；

附圖5（a）為本發(fā)明磁芯勵磁阻抗分量示意圖一；

附圖5（b）為本發(fā)明磁芯勵磁阻抗分量示意圖二。

以上附圖中：1、方波發(fā)生器；2、推挽電路；3、高壓MOS管；4、加速網(wǎng)絡(luò)單元；5、耦合變壓器；6、驅(qū)動支路；7、驅(qū)動小信號單元；71、濾波模塊；72、MOS管；73、第一二極管；8、功率管單元；81、功率管；9、主電路取能單元；91、存儲電容；92、第二二極管；93、限流電阻。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

實(shí)施例：一種基于混合磁芯原理的高頻電壓耦合器，包括：依次串聯(lián)連接的高壓電源充電端子1、電子開關(guān)2和電壓耦合器3，此高壓電源充電端子1和電子開關(guān)2的接點(diǎn)與接地之間設(shè)置有一放電電容，此電子開關(guān)2和電壓耦合器3的接點(diǎn)與接地之間設(shè)置有一電阻，所述耦合變壓器4進(jìn)一步包括磁芯、初級線圈和用于連接被測試設(shè)備兩端的次級線圈，所述磁芯由上半圓磁環(huán)和下半圓磁環(huán)組成，所述上半圓磁環(huán)為硅鋼片半圓磁環(huán)、鐵氧體半圓磁環(huán)、非晶態(tài)磁芯半圓磁環(huán)和鐵基納米晶合金半圓磁環(huán)中的一種，所述下半圓磁環(huán)為硅鋼片半圓磁環(huán)、鐵氧體半圓磁環(huán)、非晶態(tài)磁芯半圓磁環(huán)和鐵基納米晶合金半圓磁環(huán)剩余三種的一種。

圖3為A+B型混合磁芯模型，圖4為AB型混合磁芯模型；這兩種混合磁芯對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型分別如圖5（a）和5（b）所示。在A+B型混合磁芯設(shè)計中，兩種磁芯的等值阻抗不同，存在電壓分配不均勻現(xiàn)象；在AB型混合磁；

其中，LA和RA分別為A型磁芯對應(yīng)勵磁阻抗的等值電感和電阻分量，LB和RB分別為B型磁芯對應(yīng)勵磁阻抗的等值電感和電阻分量。

采用上述基于混合磁芯原理的高頻電壓耦合器時，其單一變壓器即可滿足多種頻率信號耦合，從而體積和價格最少，基于混合磁環(huán)的勵磁阻抗數(shù)學(xué)模型可研究其對不同頻率信號的響應(yīng)特性，便于定量計算和精細(xì)化設(shè)計。

上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。