一種瞬變電磁法脈沖電流發射電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種瞬變電磁法脈沖電流發射電路，尤其是適用于磁性源的多匝線圈發射裝置的發射電流控制電路。
【背景技術】
[0002]磁性源電磁法儀器通常采用H橋電路作為發射裝置的功率變換主回路，負載為感性，為減小負載電阻的功率損耗通常采用大電感、小電阻的線圈負載，尤其在航空電磁法、井下電磁法等特殊場合對線圈的尺寸有所限制，實際上大多采用多匝小線圈。因此，對于磁性源電磁法發射機的功率變換電路提出了特殊的要求。
[0003]由于負載線圈電阻比較小，因此，在輸出電流脈沖平頂階段保持電流穩定在某一固定值時，需要的供電電壓較小。但電流脈沖上升沿與下降沿的時間受供電電壓影響特別大，供電電壓過小會使上升沿與下降沿時間大到無法忍受，現在國內外普遍采用提高供電電壓，在電流脈沖上升沿階段和平頂階段均利用H橋電路上橋臂開關管進行PWM(脈寬調制)硬開關控制技術和負載線圈的電流記憶效應，實現輸出電流的可控。但是這種控制技術增加了功率變換電路產生電磁干擾的強度，并且增大了橋路開關器件的開關損耗，由于設備多用于直升飛機上，飛機提供的功率有限，所以減小開關損耗很有必要；而且，由于現有的電路都是采用H橋電路開關器件并聯反向二極管作為續流通路，其下降沿控制電源與供電電源為同一個電源，電壓太小，并且由于電路中存在電容，電流會在電容與電感中形成震蕩，所以使得下降沿過沖電流大且關斷電流拖尾嚴重，關斷時間長。

【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題在于提供一種瞬變電磁法脈沖電流發射電路，解決H橋電路上橋臂的開關管進行PWM硬開管技術控制兩端電壓開關損耗大；H橋電路關斷后下降沿電流反向過沖大，震蕩拖尾時間長，影響接收機數據采集的問題。
[0005]本發明是這樣實現的，一種瞬變電磁法脈沖電流發射電路，包括:主電源、BuckZCS-PffM變化器、H橋電路、四個阻斷二極管、發射線圈以及饋能恒壓鉗位電路；
[0006]主電源與Buck ZCS-PffM變化器(降壓式零電流開關脈寬調制)相連接，通過所述Buck ZCS-PffM變化器控制發射線圈兩端電壓以實現控制上升沿與平頂段電流；BuckZCS-PffM變化器與H橋電路相連接以實現控制電流流向進而實現發射電流波形為雙極性梯形波橋電路與發射線圈相連接，H橋電路的上下橋臂與發射線圈相連接處各接入一個阻斷二極管，利用阻斷二極管阻止發射線圈的電流流向H橋電路的上下橋臂，阻斷消除電流在電路的寄生電容與發射線圈之間發生諧振；發射線圈兩端并聯接入控制電流下降沿的饋能恒壓鉗位電路，提高電流下降沿的鉗位電壓，縮短下降沿時間。
[0007]本發明進一步地，ZCS-PffM變化器與H橋電路之間并聯濾波電路，對電壓進行濾波。
[0008]本發明進一步地，主電源連接主開關管V#輸出，諧振電感L JP諧振電容C 1^以及輔助開關管Va串聯后在輔助開關管V 3上反并聯二極管D Va，構成Buck ZCS-PffM變化器，H橋電路并聯在諧振電容(；以及輔助開關管V a串聯結構上。
[0009]本發明進一步地，一開關器件V2、開關器件V3、開關器件V4、以及開關器件V5上分別反并聯二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5構成H橋電路，發射線圈通過一端依次串聯連接二極管01。、電容(:3與二極管D13后形成放電回路，發射線圈通過另一端依次串聯連接二極管Dn、電容(:3與二極管D 12后形成放電回路，電容C3串聯饋能恒壓鉗位電路后與一電容C1并聯，電容C:并聯在主電源上。
[0010]本發明進一步地，饋能恒壓鉗位電路為串聯在一起的開關J1和電阻R1，開關1上反并聯二極管D1。
[0011]本發明與現有技術相比，有益效果在于:
[0012]本發明將原有利用H橋電路上橋臂的開關管進行PffM硬開管技術控制發射線圈兩端電壓的功能分離出來，在H橋電路前端接入Buck ZCS-PffM控制電路來控制發射線圈兩端電壓，而只用H橋電路來控制電流流向，實現開關管的軟開關，減小開關管的開關損耗，提高發射電路的功率。在發射線圈兩端并聯接入饋能恒壓鉗位電路，提高電流下降沿鉗位電壓，縮短下降沿時間。在負載線圈與H橋電路上下橋臂之間接入阻斷二極管，消除電流在電路中的寄生電容與負載電感的諧振，進而減小下降沿電流的過沖與震蕩。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明實施提供的新型瞬變電磁法脈沖電流發射電路框圖；
[0014]圖2為本發明實施提供的新型瞬變電磁法脈沖電流發射電路原理圖；
[0015]圖3為本發明實施提供的輸出電流上升沿與平頂段控制電路原理圖；
[0016]圖4為本發明實施提供的發射電路驅動信號及輸出電流波形；
[0017]圖5為本發明實施提供的輸出電流下降沿控制電路原理圖；
[0018]圖6為本發明實施提供的去過沖電路原理圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0020]磁性源電磁法發射電流包括正向輸出和負向輸出兩個極性，參見圖1，瞬變電磁法脈沖電流發射電路框圖，包括:主電源、Buck ZCS-PffM變化器、H橋電路、四個阻斷二極管、發射線圈以及饋能恒壓鉗位電路；
[0021]參見圖1結合圖2，主電源仏與Buck ZCS-PffM變化器相連接，通過所述BuckZCS-PffM變化器控制發射線圈兩端電壓以實現控制上升沿與平頂段電流；Buck ZCS-PffM變化器與H橋電路相連接以實現控制電流流向進而實現發射電流波形為雙極性梯形波；H橋電路與發射線圈相連接，H橋電路的上下橋臂與發射線圈相連接處各接入一個阻斷二極管，分別為阻斷二極管D6、阻斷二極管D7、阻斷二極管D8、阻斷二極管D9，利用阻斷二極管消除電流在電路的寄生電容與發射線圈之間發生諧振；發射線圈兩端并聯接入控制電流下降沿的饋能恒壓鉗位電路，提高電流下降沿的鉗位電壓，縮短下降沿時間。ZCS-PffM變化器與H橋電路之間并聯濾波電路，對電壓進行濾波。
[0022]主電源U1提供一個高壓，通過Buck ZCS-PffM變化器對高壓進行軟開關降壓變換，分別提供發射電流雙極性梯形波上升沿與平頂段階段所需要的電壓，降壓變換后，通過濾波電路對電壓進行濾波，減小電壓的紋波與噪聲，之后通過H橋電路對所提供電壓的方向進行切換以達到在發射線圈中產生雙極性電流波形，在電流下降沿階段Buck ZCS-PffM變化器停止工作，所以發射線圈兩端正向電壓為零，但由于負載線圈為電感，電感內的電流要繼續流動，又由于阻斷二極管的存在使得電流不能通過開關管的反向二極管進行續流，只有通過與發射線圈并聯