【摘 要】
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随着高集成大规模集成电路和电子设备的飞速发展,电磁干扰和辐射问题在人类生活中广泛存在日趋严重。这些高强度电磁干扰经电缆、天线、孔隙等耦合作用,将能量传入设备内部,使电子设备内部晶体管、电阻、电容、集成电路等电子元件受到一定程度损坏。因此对电气设备、电子元器件、集成电路等进行电磁环境干扰效应实验,对电子系统在电磁环境中交互作用机理和抗干扰分析至关重要,为后期电磁干扰防护设计提供重要理论和实验支持。本
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随着高集成大规模集成电路和电子设备的飞速发展,电磁干扰和辐射问题在人类生活中广泛存在日趋严重。这些高强度电磁干扰经电缆、天线、孔隙等耦合作用,将能量传入设备内部,使电子设备内部晶体管、电阻、电容、集成电路等电子元件受到一定程度损坏。因此对电气设备、电子元器件、集成电路等进行电磁环境干扰效应实验,对电子系统在电磁环境中交互作用机理和抗干扰分析至关重要,为后期电磁干扰防护设计提供重要理论和实验支持。本文结合脉冲功率技术、高电压技术、电力电子技术设计了一台用于传导干扰电磁环境测试场前端高压脉冲源设备,脉冲源指标:输出峰值可达6k V,上升沿100ns,下降沿在450～500ns内双指数脉冲。工作内容和具体设计如下:论述了脉冲源系统各组成部分,确定电容储能脉冲源设计思想,采用等效电路对电容放电脉冲理论分析,并利用Matlab/Simulink搭建仿真模型对脉冲形成理论仿真验证,对回路参数对脉冲波形影响仿真探究。设计了以MK60DN512ZVLQ10控制器为核心的直流高压可调电源用于脉冲源储能电容充电,主电路低压侧采用BUCK变换器和全桥结合实现电压宽范围调节,高压侧采用高频变压器和倍压级联升压,降低变压器体积和绕制难度;脉冲源自干扰问题设计EMI滤波和电磁屏蔽防护处理;控制电路采用RS-485实现单片机和PC端远程通信。采用ANSYS电场仿真软件对气体自击穿开关不同电极形状、电极参数开关内电场分布仿真,参数计算结合仿真结论设计了间隙可调半球头气体自击穿开关。储能电容、充电电阻和吸收负载参数的确立通过理论计算和Matlab/Simulink仿真结合,器件选型根据器件耐压功率等技术要求。对研制的脉冲源样机测试,测试分为直流高压电源测试和脉冲产生回路测试。直流高压电源低压和高压侧测试;脉冲形成回路不同吸收负载、电容、极间距离、重复频率输出特性测试,脉冲指标测试;实验结果表明输出特性与仿真趋势一致,指标测试脉冲源平均上升沿99.6ns,下降沿478ns,峰值6180V,形状双指数波符合项目指标,可应用于电子元器件电磁防护性能测试研究。
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