试论发生器基于单片机低压脉冲发生器设计中专

论文导读：
【摘 要】随着社会经济的不断发展，科学技术的不断进步，我国电力行业得到了飞速的发展与进步。在电力系统的运行中，经常存在着电力电缆短路或者线路故障的情况，进而对系统运行的安全、稳定、可靠、高效有着一定的影响。因此，一定要加强对单片机低压脉冲发生器的研究。本文主要对基于单片机的低压脉冲发生器的设计进行一定的分析与探讨。
【关键词】单片机；低压脉冲发生器；设计
在电力系统运行中，经常存在着一些电缆故障，影响着电力系统的正常运行。针对这样的情况，需要对其电缆故障进行准确、及时的定位，找出相应的故障点进而才可以予以解决，这样不仅可以提高供电的安全性、可靠性与稳定性，还可以有效的降低线路损耗。现阶段，最为常用的故源于：免费论文网www.7ctime.com
障测距法就是低压脉冲法，这样就可以很好的解决上述问题，为电力系统的正常运行提供可靠保障。

1.系统设计思路

本文设计的低压脉冲发生器系统主要是利用单片机输入输出端口与脉冲变压器产生的脉冲以及对其控制形成的系统。此系统主要包括两个部分：控制电路和脉冲发生电路。

1.1控制电路

控制电路主要包括单片机、发光二级管（LED）显示、按键输入、金氧半场效晶体管（MOET）触发电路以及控制脉冲输出。单片机主要就是系统中5V窄脉冲的关键组成部分，并且其控制着整个装置；LED的主要作用就是对目前脉冲参数信息进行相应的显示；按键输入的主要作用就是达到人机交互的界面，根据按键输入的相关信息调节脉冲的频率与宽度；MOET触发电路的主要作用就是放大以及隔离信息，因为单片机产生的波动不足以完全控制相应的信号，并且在控制回路中也没有办法加入一些高压信号，因此需要采用MOET触发电路；控制脉冲输出就是指编写相应的程序使单片机执行清零等操作，进而达到输出脉冲的目的。

1.2脉冲发生电路

脉冲发生电路主要包括MOET触发电路、脉冲变压器、调压装置以及阻抗匹配网络。其中MOSEFT触发电路最明显的特点就是因为驱动电路比较简单，所以，相对的驱动功率也就比较小，并且还具备开关速度快以及工作频率高等优势，能够对触发信号进行快速的反应，并且也可以对制脉冲变压器的通断情况进行有效的控制；脉冲变压器的通断情况主要是由MOET触发电路进行控制的，并且在短时间内也可以随着MOET触发电路的开关状态展开相应的操作，进而产生相应的脉冲，经过耦合之后就可以进行相应的输出；调压装置的主要作用就是调节脉冲电压的幅值；阻抗匹配主要是由脉冲变压器完成的，可以发挥出一定的微调作用，进而对不同的应用场所进行一定的适应。

2.MOET触发电路

金氧半场效晶体管（MOET）在电力电子元件中发挥的作用主要就是控制电压，在栅极与漏极之间施加一定的电压就可以促进源极与漏极的导通，假如设定的电压比比较低的话就会自动断开。金氧半场效晶体管是现阶段导通与断开速度比较快的电子元件，所以，我们可以利用此项特点形成相应的窄脉冲。但是因为其栅极具备吸收电容的特点，在导通的状态下就会吸收相应的电荷，所以，触发脉冲具备相应的驱动性能，并且能够达到在断开的状态下吸收电荷。处在理想状态下的金氧半场效晶体管触发脉冲一定要具备陡升陡降的特点，并且在降至零之后就开始吸收电荷。本文设计的低压脉冲发生器系统也是使用了一个金氧半场效晶体管与脉冲变压器，其工作的电压级为5V，单片机的输入输出端口就会产生5V脉冲，之后金氧半场效晶体管被触发，而其通断情况也就决定了脉冲变压器的导通状态，并且对脉冲变压器中产生的主脉冲进行控制。

3.脉冲变压器

一般在开展电路故障测距的时候均是采用低压脉冲法，并且其测试信号采取的是负脉冲，为了确保测试的效果，事先就要隔离电缆以及相应的测试电路，并且也要求具有相应的阻抗匹配，在电路的主要部分应用脉冲法。脉冲电压器的作用还包括实现脉冲电流以及电压的变换，同时也可以对脉冲的极性以及阻抗进行一定的改变，除此之外，还可以对电气进行一定的隔离操作，因此，脉冲变压器是设计系统所需的最佳方式。

3.1等效电路

在脉冲变压器等效电路中主要包括一个励磁电感、两个线圈漏感、两个线圈电阻、一个初级线圈电容、一个次级线圈电容、一个线圈间电容以及一个等效电阻如图1所示。其中等效电阻就是发论文导读：
挥磁芯磁滞以及涡流的作用。
图1 脉冲变压器等效电路图

3.2磁芯的选择

在系统的不同运行状态下，脉冲变压器的工作参数也是存在着一定差异的。在本设计中，脉冲变压器主要就是处在短脉冲的运行状态下，其瞬时频率为10兆赫兹，在设计中要求其脉冲具有很快的前沿上升与后沿下降速度，但是其降落与平顶过冲要比较小。因此，一定要加强电容与漏感的分布设置，并且在这个过程中可以尽可能忽略相应的损耗影响。在该系统中主要选用的是铁氧体磁环当做是磁芯，具有耦合系数比较高的特点。在选择其尺寸的时候，可以根据以下公式计算：
S1×S2=PT×106/2ηBWfδKMKC （1）
式中：S1—磁芯截面面积
S2—磁芯窗口面积
PT—变压器标称功率
η—变压器效率指数
BW—最大磁感应密度
f—工作频率
δ—绕组中电流密度
KM—窗口填充系数
KC—磁芯填充系统
设定系统的等效负载是100欧姆，脉冲幅度是300伏，进而可以知道变压器标称功率为900瓦，设定变压器效率指数是0.9，瞬时频率值是10兆赫兹，根据选用的铁氧体磁环而言，其磁芯填充系数是1，窗口填充系数是0.2，最大磁感密度是0.15，根据公式（1）就可以计算出磁环的具体尺寸。

3.3线圈的选择

初级线圈匝数的计算公式如下：
N1=（Umax×0.5×103）/（4Bm×SP×f） （2）
式中：Umax—最高瞬时电压
Bm—最大磁感应密度
SP—磁芯面积乘积，SP=S1×S2
f—工作频率
次级线圈匝数的计算公式如下：
N2=nN1 （3）
式中：n—变压器变比

4.阻抗匹配网络

脉冲发生器的负载能力与阻抗匹配的性能之间有着非常密切的联系，只有在具备良好阻抗匹配的情况下，才可以确保系统在连接电缆之后发出的脉冲幅值不会出现大幅度的衰减。在对反（下转第84页）（上接第72页）射波进行接收的时候，可以将故障点当成是激励源，将发生器本身当成是负载，此时对反射波形状与幅值有着一定影响程度的因素也包括阻抗匹配。阻抗匹配的设置主要是在设计脉冲变压器的时候展开，但是假如将阻抗匹配网络设置在输出电路当中，就可以在一定程度上达到调节输出脉冲幅值以及阻抗值的目的，进而可以再不同的测试条件下进行正常使用。
5.测试
在完成单片机低压脉冲发生器设计之后，要对其进行相应的测试。利用相应的示波器对波形进行采集与观察。当出现因为短路而导致的电缆故障时，发射脉冲与反射脉冲体现出同极性，在此基础上，将其脉冲宽度设置为0.14微秒档上，呈现出形状良好的波形；但是，当发射脉冲与反射脉冲体现出反极性的时候，将其脉冲宽度设置在0.5微秒档上，其脉冲主要是方波。
6.结束语
总而言之，本文针对单片机低压脉冲发生器的设计进行一定的分析与探讨，并且对设计思路进行了一定的阐述，同时还对MOET触发电路、脉冲变压器以及阻抗匹配网络等组成部分进行了相关的分析与研究，阐述了测试系统的方式，进而为相关使用提供可靠依据。 [科]
【参考文献】
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