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脈沖電源范文1

關(guān)鍵詞：高壓隔離變壓器； 低壓開關(guān)電源； 高壓脈沖扼流圈； 抗干擾

中圖分類號：TN710-34； TL823 文獻標識碼：A 文章編號：1004-373X(2011)24-0026-03

High-stability Filament Power Supply against High-voltage Pulse

CHEN Jing, LIU Wen-hong

(Institute of Electronic Engineering, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China)

Abstract： The anti-impact capability of filament power supplies bearing 30 kV high voltage feedback pulse when the strong current switch turns on is discussed emphatically. By the design of high voltage and current impact, high stability power output is provided by low-voltage power supply for the filament of high current switch. The high voltage isolation transformer is taken to isolate the influence on the instruments around, which comes from high voltage trigger feedback pulse through power supply. The choking coil is adopted to retard the input of feedback high voltage peak current and reduce the damage to the filament heating power supply, which is caused by instantaneous heavy current produced after the discharge of high-power equipments. This design provided a high stability DC power supply for the heating of heavy current switch filament.

Keywords： high-voltage isolation transformer; low-voltage switch power supply; high-voltage pulse choking coil; anti-interference

0 引 言

燈絲加熱電源是為某大功率裝置大電流開關(guān)的燈絲提供加熱的直流穩(wěn)壓電源。該大電流開關(guān)在觸發(fā)動作時，會輸出一個幅度近30 kV，脈寬約為10 μs的高壓觸發(fā)脈沖，這個高壓觸發(fā)脈沖會返回到燈絲加熱電源裝置。若不采取措施，不僅會導致燈絲加熱電源裝置的損壞，而且所形成的短路通路有可能致使大電流開關(guān)的管子受損；同時大電流開關(guān)在觸發(fā)的瞬間，由于大電容對地放電，致使地電流迅速增大，地電位也隨之迅速提高，這些突變，會通過220 V交流電來影響周圍其他的儀器設備，導致這些設備的損壞。

為了確保燈絲加熱電源能夠正常的工作，燈絲加熱電源本身必須具有抗高壓、強電流沖擊等功能。這就要求燈絲加熱電源，不僅要為大功率裝置大電流開關(guān)的燈絲加熱提供4路高穩(wěn)定度的電源輸出，還必須具有抗大電流開關(guān)的反饋脈沖高壓及強電流的沖擊，并隔離與市電（220 V）的相互干擾等特性。

1 燈絲電源裝置的設計思想

抗高壓高精度燈絲電源應具有以下特點：

(1) 因為燈絲電壓的高低直接影響到大電流開關(guān)的觸發(fā)質(zhì)量，如：燈絲電壓太低，陰極發(fā)射能力不足，增益會降低；燈絲電壓太高，陰極活性物過分蒸發(fā)，會導致大電流開關(guān)壽命縮短。因此要求燈絲電源必須提供高穩(wěn)定度的電壓輸出。

(2) 大電流開關(guān)的燈絲具有冷態(tài)電阻小，熱態(tài)電阻大的特點，燈絲電源在開機的瞬間易受浪涌電流（十幾安培）的沖擊，會影響其壽命。因此燈絲電源要具有抗大電流沖擊的能力。

(3) 大電流開關(guān)觸發(fā)后，會反饋回一個幅度近30 kV脈沖電壓和100 kA脈沖電流的高壓脈沖，會直接損壞電源本身及影響周圍其他儀器。因此燈絲電源還要具有抗高壓反饋脈沖沖擊的能力。

為滿足以上要求，抗高壓高精度燈絲電源采用圖1的方法加以研究。

1.1 隔離高壓觸發(fā)反饋脈沖干擾技術(shù)

高壓隔離變壓器的設計是利用高壓隔離變壓器初次極間的電容所形成的交流阻抗并且斷開地環(huán)路來隔離高壓脈沖的沖擊。同時在高壓隔離變壓器的輸入端也接入高壓旁路電容，這樣就可以隔離高壓觸發(fā)反饋脈沖通過電源對后面測試儀器的影響。

將電源和儀器之間加入高壓隔離變壓器，可以起到阻斷耦合路徑的作用。接入高壓隔離變壓器后可以斷開地環(huán)路，如圖2所示。而且這種連接對正常傳輸電流的阻抗是很低的，但對縱向的噪聲電流來說，它卻有著很高的阻抗［1］，即50 Hz的基波成分幾乎可以暢通無阻地通過，而高頻成分卻被削弱，所以在燈絲電源裝置中，高壓隔離變壓器是必不可少的。

圖2 高壓隔離變壓器接入高壓隔離變壓器把設備電源與進線電源隔離開來，把噪聲干擾的路徑切斷，從而達到抑制噪聲干擾的效果。可以有效地抑制竄入交流電源中的噪聲干擾。隔離變壓器屬于感性負載，能抑制電流的突變，能有效地減少浪涌電流，減小電壓高低的突變性及電源波動等，抑制從電源線引人的高壓脈沖對電源產(chǎn)生干擾;能從根本上防止由于地電位擾動所引起的電源工作失常。

1.2 抗大電流沖擊、高穩(wěn)定度電源的技術(shù)

大電流開關(guān)的燈絲具有冷態(tài)電阻小，熱態(tài)電阻通電后逐漸增大的特點，因此在開機時直流電源易受浪涌電流(十幾安培)的沖擊，會影響到燈絲加熱電源的壽命和可靠性。同時為保證大電流開關(guān)的可靠性，穩(wěn)定觸發(fā)及其壽命，要求燈絲加熱電源提供高穩(wěn)定度的電壓輸出。

為此，低壓電源部分采用緩起動和集成穩(wěn)壓技術(shù)來實現(xiàn)。以集成穩(wěn)壓技術(shù)實現(xiàn)為大電流開關(guān)的燈絲提供高穩(wěn)定度的電源輸出；以緩啟動技術(shù)實現(xiàn)阻遏開機瞬間浪涌電流（大于10 A）對低壓電源的沖擊。

為了減小浪涌電流的沖擊，避免低壓開關(guān)電源提前損壞，在低壓開關(guān)電源電路的設計上采取措施，即將低壓開關(guān)電源電路與緩起動電路設計相接合。使燈絲電壓緩慢增加至額定值，使電流亦緩慢增加，從而避免了浪涌電流的沖擊。緩起動電路采取從零開始平滑提升的辦法，利用其輸出電壓相應改變的原理，達到了輸出電壓從零平滑升高的目的（見圖3）。

圖3 改進前后電流曲線它的基本電路結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。緩起動電路的作用是對VAdj進行控制，使輸出電壓逐步形成一個上升的曲線，上升時間的長短可以借助R3C3參數(shù)的調(diào)整，在較大的范圍內(nèi)改變，剛開機時PNP晶體管導通，Adj的電位被Vces箝位得很低，使輸出電壓不能瞬間建立，隨著電容C3的充電，PNP晶體管最終達到截止，這時輸出電壓Vo＝VAdj＋Vces。達到了緩起動的目的，起到了對燈絲電源的穩(wěn)流控制。

1.3 大功率扼流圈

由于低壓開關(guān)電源的輸出工作電流達到了1.6 A，因此要求扼流圈自身的直流阻抗很小，使其自身的直流壓降很小；同時為了增加脈沖高壓在它上面的壓降，又要求它的交流阻抗要很大。為了得到較高的交流阻抗，在選擇扼流圈磁芯時，要優(yōu)選導磁率高的磁芯。

工作頻率遠高于截止頻率時，電阻增量遠大于電抗增量，阻抗增量接近電阻增量，此時扼流圈接近于一個電阻器，它不僅能抑制而且能吸收反饋脈沖的能量。

按圖5所示電路連接，L為用2 m長的Φ1 mm的高強度漆包線,分別在μ0=2 kH/m和μ0=7 kH/m的磁芯（Ф50 mm×30 mm×20 mm）上繞制的扼流圈（自制）。當輸入電壓為5 V的正弦波信號時，通過測量輸出的電壓值，就可以得到L上交流阻抗的壓降大小。因為主脈沖的脈寬為10 μs，頻率應選用100 kHz，但僅有的SG503信號源沒有100 kHz檔，所以只能利用信號源現(xiàn)有的50 kHz和220 kHz檔來做實驗。實驗數(shù)據(jù)見表1。

圖5 感抗測量實驗電路若交流阻抗高，L上的壓降就大，輸出的電壓值Vo就低。通過實驗數(shù)據(jù)比較可以看出，在試驗的頻段內(nèi)μ0=7 kH/m的磁芯的交流阻抗，優(yōu)于μ0=2 kH/m的磁芯的交流阻抗。

1.4 抗干擾技術(shù)

（1） 低壓開關(guān)電路的輸出直流電流達1.6 A，因此要求高壓脈沖扼流圈的直流電阻要很小，以使其直流壓降很小；為了增加反饋高壓脈沖在它上面的壓降，又要求它的交流阻抗很大。為了得到較高的交流阻抗，在扼流圈磁芯的選材上，要選磁導率高的磁芯。

（2） 在低壓開關(guān)電路與氫閘管燈絲之間串入電感量為10 mH的并行雙扼流圈，使100 kHz的頻率信號能形成約6.3 kΩ的阻抗。因而高壓觸發(fā)反饋脈沖就有約3/4的峰值壓降在了高壓脈沖扼流圈上。

（3） 在低壓開關(guān)電路的輸入/輸出線間，以及輸入/輸出與地之間，大量使用了高壓旁路電容，組成了抗高壓組件，遏制和泄放高壓反饋脈沖的沖擊，以防止在低壓開關(guān)電路上形成過高的峰值電壓，損壞低壓開關(guān)電源的器件。同時接地也采用 “浮地”的方法來抑制環(huán)境的干擾。

（4） 高壓隔離變壓器在繞制時將初級和次級分開繞制，并加屏蔽來減少其分布電容，以提高抗干擾能力。在220 V交流電源通過隔離變壓器后又加裝了濾波電路。這種濾波器對濾掉干擾頻率有一定效果。因為L對較高頻率有一定的阻抗，從電容C來說，對高頻阻抗小，因此可以為干擾頻率提供回路，這對濾除干擾有效。

大電流開關(guān)在動作時，高壓隔離變壓器等效為大電容C；由于高壓電容的旁路作用，此時的低壓開關(guān)電源模塊交流阻抗趨于零；高壓脈沖扼流圈等效為電感L。總之，要使整個回路的交流阻抗盡可能大，使流入的高壓峰值電流趨于零。整個回路可以等效為Γ型濾波電路，見圖6。

2 實驗驗證

采用本文的抗干擾技術(shù)進行了實驗。其結(jié)果：

（1） 并行雙扼流圈：測量得到扼流圈兩端的高壓分別是16 kV和6 kV，因而高壓觸發(fā)反饋脈沖就有約10 kV的峰值電壓降在了高壓脈沖扼流圈上。

（2） 旁路電路：測量得到低壓電源上的高壓已經(jīng)泄放到幾百伏，通過對低壓電源器件耐壓參數(shù)的冗余設計，保證了燈絲電壓在高壓強流特殊的應用環(huán)境下正常工作，滿足了可靠性設計和使用要求。

為了提高電源的可靠性，還采取了關(guān)鍵器件篩選老化、防高壓打火、電磁屏蔽、高頻高壓隔離和系統(tǒng)穩(wěn)定性設計等技術(shù)，以保證該電源的穩(wěn)定性和可靠性。同時在整機設計上，采用合理的電路及工藝，特別是接地、電磁屏蔽等，以隔離后級產(chǎn)生的高壓脈沖對前級儀器的干擾影響。

3 結(jié) 語

由于使用環(huán)境的特殊性，因此要求燈絲電源裝置，不光要提供4路獨立可調(diào)、高穩(wěn)定度的直流輸出；還要讓其本身能抗住和隔離30 kV峰值電壓的沖擊。經(jīng)實際應用證明，在高壓強流特殊的應用環(huán)境下，燈絲電源具有穩(wěn)定性好，抗高壓反饋干擾，強電流沖擊能力強等特性，為處在高壓強流環(huán)境(尤其是單次高壓強流環(huán)境)中的儀器設備提供了一種可靠的抗高壓強流沖擊直流電源。

參 考 文 獻

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［10］ 過璧君.磁芯設計及應用［M］.成都:電子科技大學出版社,2001.

脈沖電源范文2

關(guān)鍵詞：主井絞車；脈沖放大板；電源部分；穩(wěn)壓單元

主井絞車是我們義安礦業(yè)公司的主要提升設備，經(jīng)過一段運行出現(xiàn)了一些問題如：動力柜脈沖放大板燒壞多次，每塊價格非常昂貴，高達八千元，一旦出現(xiàn)故障影響全礦生產(chǎn)。

一、主井絞車的現(xiàn)狀：我們義安礦業(yè)是一個現(xiàn)代化的礦井，機電設備質(zhì)量的好壞、性能的優(yōu)略、涉及到每個環(huán)節(jié)能否正常運轉(zhuǎn)，切實保障安全生產(chǎn)都是密不可分的。

我們的主井絞車提升系統(tǒng)采用交-交變頻提升，它的運轉(zhuǎn)方式是采用具有6KV高壓供電經(jīng)過雙移相變壓器Y- Y，-Y分列供高壓變頻器用電，其主控電源采用西門子變頻技術(shù)，中心單元CD主控柜采用的是德國西門子進口單元，其中信號系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、變頻系統(tǒng)都分別采用S300 PLC，模擬的采集和控制量信號都是由它們之間互相通訊建立起來的，采用S300它的優(yōu)越性在于充分利用了可編程控制器對現(xiàn)代控制的應變適應能力。

1）、可編程控制器的基本性能和組成是這樣的：

CPU模塊：它是PLC的主要組成部分，是整個系統(tǒng)的核心，是以循環(huán)掃描方式來得到控制過程各輸入裝置的狀態(tài)信號，來執(zhí)行用戶所要求的控制程序，將運算所得到的結(jié)果下傳至相應的輸出裝置，來驅(qū)動被控設備工作。

CPU還插裝有：

（1）、ROM只讀存儲器：

它是用來存儲系統(tǒng)程序和應用軟件（用戶程序和工作數(shù)據(jù)），它是由制造廠家在研制系統(tǒng)時確定的，和設備的硬件組成有關(guān)，在使用過程中是不能修改變動存儲內(nèi)容的。

（2）EPROM是可擦除存儲器：

它是用于存儲用戶應用程序，而用戶應用程序是隨控制器的使用環(huán)境而定的，它的內(nèi)容是由使用人員根據(jù)所控設備的邏輯關(guān)系編制寫入在不作它用時是不輕易變動的。用紫外線可以擦除，用電可以改寫，編寫好后的程序在失電后是不會丟失任何數(shù)據(jù)的。

（3）、RAM隨機存儲器：

用于存放控制器在已運行過程中，經(jīng)常發(fā)生變化和經(jīng)常需要存放的數(shù)據(jù)，不須長期存，從而實現(xiàn)隨機存取的要求，在存儲區(qū)中還可以設定輸入輸出殃像區(qū)及定時器，計數(shù)器設定值與當前值的數(shù)據(jù)存放區(qū)，總之它是隨設備邏輯過程變化而暫存的。

2）、電源模塊

PLC的工作電源和輔助輸入/輸出低能耗電源都是有內(nèi)部開關(guān)電源供電，它分別輸出DC5V、12V、24V電壓，但是負載能耗是由嚴格控制的，不能超過說明書中所要求的容量。

3）、I/0模塊

是CPU與設備用戶進行聯(lián)系的橋梁，通過它檢測控制對象的各種參數(shù)，并以這些參數(shù)作為對控制對象進行控制的信息，通過模板將控制的處理結(jié)果傳送給被控對象，驅(qū)動各種執(zhí)行機構(gòu)而達到控制目的。

為了能夠適應生產(chǎn)過程中現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)和控制量，PLC都設置了各種操作與輸出驅(qū)動能力的I/0模塊及功能模塊，以至達到用戶對各種用途的適應，它們的連接是通過底板的數(shù)據(jù)總線來傳達指令與信息的，每塊模塊與CPU的相對插入位置，決定I/0的各點地址號，這些地址號是用戶編程的重要參數(shù)，其工作狀態(tài)和接線端子都是設置在模塊上面，以便于接線和觀察。

這些I/0模塊為適于現(xiàn)場各種信號的采集，通常設有開關(guān)量輸入，模擬量輸入，開關(guān)輸出，模擬量輸出，并且有交流和直流，電壓和電流之分，每個類型又有不同的參數(shù)等級，使之于外部信號相匹配，并采取輸入、輸出電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離等，這樣一來把外來的各種信號轉(zhuǎn)換為CPU能接收和處理的模擬量低電平信號，也提高了CPU與I/0之間抗干擾能力。

4）、機械部分采用洛陽中信重型機械有限公司的產(chǎn)品，主井絞車可在全自動、半自動以及手動狀態(tài)運行。由于采用交-交變頻控制6KV電源在0～50Hz，實現(xiàn)了無級性變速，大大減輕了人員的檢修強度，使故障率大幅度下降，節(jié)約了很多方面的開支。

5）主電機采用定子雙繞組雙系統(tǒng)驅(qū)動方式，采用同步電動機驅(qū)動最主要的是；

（1）同步電動機存在同步合失步問題，不宜開環(huán)調(diào)速，需采用閉環(huán)控制。

（2）同步電動機的矢量控制系統(tǒng)比異步電動機的矢量控制系統(tǒng)復雜許多，因為

a. 同步電動機d軸固定在勵磁繞組曲線上,控制系統(tǒng)必須精確測量轉(zhuǎn)子軸線位置.異步電動機無勵磁繞組,各軸向磁路對稱,可定義任一軸為d軸,定向簡單。

b. 同步電動機d.q軸磁路不對稱，增加了矢量計算的復雜性，使得同步電動機的電流模型比異步電動機的復雜許多。

C．異步電動機的矢量控制系統(tǒng)比異步電動機的矢量控制系統(tǒng)多了功率因數(shù)控制及勵磁電流控制環(huán)節(jié)。

總的來說，異步電動機的功率指標好，但控制復雜，一般在3000KW或4000KW以上使用較合算。但這不是絕對的，著眼點不同，選用的方案將不同。德國一些公司在1000-2000KW范圍內(nèi)也用同步電動機，而日本某些公司在5000-7000KW范圍內(nèi)仍異步電動機。

交-交變頻調(diào)速電動機屬普通電動機類，因為定子電流波形接近正弦，變頻裝置對定子電感無特別要求，但與標準的系列電動機相比仍下述區(qū)別；

a.定子最高頻率（包括弱磁調(diào)速范圍）不大于20Hz，對于較小容量的裝置允許提高至25 Hz。

b.定子電壓由晶閘管變流裝置最大輸出電壓決定，一般為

C．不考慮直接啟動，不較核電動機直接啟動電流和轉(zhuǎn)距，異步電動機的轉(zhuǎn)子參數(shù)按保證過載能力設計，同步電動機的阻尼繞組參數(shù)按改善系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)設計，對于有矢量控制而調(diào)速動態(tài)性能不高的場合，例如卷揚機傳動，同步電動機可以不裝阻尼繞組。

脈沖電源范文3

作者：李江，董秀珍，秦明新，尤富生，史學濤，楊濱，李世俊

【關(guān)鍵詞】 脈沖激勵源

【Abstract】AIM： To study the mechanism and implementation of currentpulseexciting impedance measurement of biotissues. METHODS： An impedance measurement system was designed and implemented by timer， analog switch， sampleandhold amplifier and A/D board. RESULTS: The blood pulsation of head was measured successfully. CONCLUSION: Compared with the continuous sine wave exciting mode used in the measurement of impedance， currentpulseexciting mode can offer much lower current load to biotissues， higher signal to noise ratio and better penetrability.

【Keywords】 elertric impedance measurement; current pulse exciting source; analog switches

【摘

要】目的： 探討脈沖電流激勵模式下測量生物電阻抗的原理及其實現(xiàn).方法：　通過定時器、模擬開關(guān)、采樣保持放大器、A/D板等設計并實現(xiàn)脈沖激勵阻抗測量系統(tǒng).結(jié)果：系統(tǒng)成功測量到頭部血流變化信號.結(jié)論：與正弦激勵的阻抗測量方法相比，脈沖電流激勵模式可以提供一種電流負荷小，信噪比高，穿透性好的阻抗測量方法.

【關(guān)鍵詞】 電阻抗；脈沖激勵源；模擬開關(guān)

引言

電阻抗體積描記法是測量生物體體積變化的有效方法，可以客觀反映生物組織血流量的變化［1］.根據(jù)霍爾定律，阻抗測量可以采用恒流源作為激勵，采集與阻抗成比例的電壓信號；也可以采用恒壓源為激勵，采集與導納成比例的電流信號.為減少皮膚電極接觸阻抗、極化電勢所引起的偽差，實際應用中多采用正弦波恒流源激勵［2］.選擇正弦波恒流源的幅度時，由于阻抗變化十分微弱，幅度一般＞1 mA，以提供較大的電壓變化，提高信噪比；但為了生物組織的安全，幅度一般＜5 mA.我們探討了低占空比脈沖恒流激勵源模式下的電阻抗測量方法［3］，并實現(xiàn)了其對頭部血流的測量.相對于正弦波恒流源激勵模式，本方法對生物組織提供較小電流負荷的同時，能獲得較高的信噪比及較強的穿透性.

1

原理

脈沖電流激勵即對待測目標施加恒流脈沖信號，通過測量脈沖幅度獲取阻抗值的方法.生物組織呈現(xiàn)阻容性，可以由Fig 1的阻抗模型近似表示.其中Cs代表組織電容，Rs代表組織電阻，ΔZ表示組織的電阻變化.

圖1

生物阻抗模型（略）

Fig 1

Model of bioimpedance（略）

設脈沖激勵電流的峰值幅度為Ip，則測量目標電阻變化導致的電壓變化為：

ΔV＝IP?ΔR

即激勵峰值電流的幅度與相應電壓的幅度呈正比.因此通過提高激勵電流，可以有效提高信噪比.

激勵峰值電流通過阻抗模型的電壓響應為：

V(t)=VR(t)+VC(t)=IP?(Rs+ΔR)+IP?t〖〗Cs

設激勵脈沖峰值波寬為Tw，將t=0及t=Tw帶入上式可以得到電壓響應如Fig 2.

因此，在脈沖恒流激勵方式下，阻抗測量轉(zhuǎn)化為檢測響應波形上升平臺的幅度及其變化量大小.

圖2

電壓響應（略）

Fig 2

Voltage response（略）

2

設計與實現(xiàn)

采用定時器NE555產(chǎn)生10 kHz基準時鐘信號，再經(jīng)由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（monostable multivibrator， M.M.）生成脈沖寬度1 μs的脈沖控制信號.采用單刀雙擲（singlepole/doublethrow， SPDT）模擬開關(guān)及集成恒流器件2 DH實現(xiàn)脈沖恒流源.響應信號的峰值由采樣保持放大器（sampleandhold amplifier， SHA）獲得，經(jīng)放大后由NI 6024E型A/D板通過外觸發(fā)方式同步采集入計算機［4］ .系統(tǒng)框圖如Fig 3所示.

圖3

系統(tǒng)框圖 （略）

Fig 3

Blockdiagram of the system（略）

系統(tǒng)工作時產(chǎn)生窄脈沖恒流源激勵信號并將其加載到待測目標上，同時采集響應信號并送入計算機進行處理，得到阻抗變化信息.

2.1

時序控制

時序控制電路為脈沖激勵源，采樣保持放大器以及A/D板外觸發(fā)同步數(shù)據(jù)采集提供控制信號.在時鐘信號的基礎上，單穩(wěn)觸發(fā)器產(chǎn)生波寬100 ns至100 μs連續(xù)可調(diào)的脈沖信號控制模擬開關(guān)及A/D轉(zhuǎn)換，同時產(chǎn)生波寬及波峰位置均可調(diào)的脈沖信號控制采樣保持放大器.激勵頻率10 kHz，脈沖寬度1 μs，采樣時間08 μs時，電路中4個單穩(wěn)觸發(fā)器輸出信號的時序如Fig 4所示.

A: Control of excitement; B: Delay; C: Control of sample; D: Control of A/D.

圖4

時序圖 （略）

Fig 4

Timing diagram （略）

由于實際信號上升沿及下降沿附近存在振蕩，因此采樣控制信號上升沿在激勵信號上升沿之后，下降沿在激勵信號下降沿之前，可以提高采集精度.A/D轉(zhuǎn)換信號下降沿有效，轉(zhuǎn)換時刻在信號穩(wěn)定之后，如Fig 4（D）的下降沿所示.

2.2

激勵源

恒流脈沖激勵源由激勵控制信號，電源，模擬開關(guān)及兩端口集成恒流器件構(gòu)成.控制信號高電平時，待測目標與12 V直流電源連通，形成脈沖激勵；控制信號低電平時，模擬開關(guān)斷開.集成恒流器件串聯(lián)在電源與待測目標的通路中保持電流的恒定.

2.3

數(shù)據(jù)采集

采樣保持放大器的輸出信號經(jīng)過隔直、放大后，通過外觸發(fā)方式由A/D板同步采集進入計算機.由于采集頻率為10 kHz，而阻抗變化一般低于25 Hz，因此可以采用軟件疊加平均的方法降低采樣頻率，同時可以有效降低系統(tǒng)隨機噪聲的影響，進一步提高信噪比.

3

結(jié)果

實驗采用同心圓電極，置于面部前額眉弓上方，測量顳淺動脈血流的變化.電極外圈接激勵信號地，內(nèi)圈施加激勵并進行測量.在頻率10 kHz，脈沖寬度1 μs，峰值電流10 mA，增益67 dB條件下，測量結(jié)果如Fig 5所示.

由Fig 5看出，測量出的波形幅值穩(wěn)定，切跡清楚.與傳統(tǒng)正弦波激勵模式下的阻抗血流測量結(jié)果相比，本方法能在較小的增益下獲得穩(wěn)定的阻抗變化波形，抗干擾能力較強，適用于對血流的連續(xù)監(jiān)測.

圖5

頭部阻抗血流圖 （略）

Fig 5

Impedance plethysmogram on the head（略）

4

討論

采用脈沖恒流激勵方式測量生物組織電阻抗有以下優(yōu)點：① 通過生物組織的電負荷小.窄脈沖激勵信號相對正弦波激勵能量減小，更適用于長時間人體組織的阻抗血流檢測.② 信噪比高.因為脈沖激勵可以在小功率的條件下提供更高的峰值電流，從而相同阻抗變化量引起更大的電壓變化，提高信噪比.③ 穿透性強.呈容性的表層生物組織阻抗隨激勵頻率的升高而減小，因此頻率成分較高的窄脈沖激勵信號可以較易穿透表層，部分提高深層組織中的電流密度，從而減少傳統(tǒng)阻抗血流測量方法中邊緣效應的影響，更好地反映組織深層阻抗的變化.但是，脈沖恒流激勵方式目前只能得到阻抗變化的幅度信息，還無法得到相位信息.

參考文獻

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脈沖電源范文4

關(guān)鍵詞：色素痣；超脈沖；CO2點陣激光

1 資料與方法

1.1一般資料 筆者選取2014年8月～2015年7月來我科通過超脈沖CO2點陣激光治療瞼緣色素痣患者共481例，其中男188例，女293例，年齡14～70歲，病程2個月～10年，病損直徑1～5mm，顏色淺褐色至深黑色，表面平滑，病灶未混合，無破潰流膿等不良表現(xiàn)，且保證在良性病變范疇[1]。周圍無新生血管，瘤體均位于上下瞼緣睫毛處，診斷為瞼緣色素痣。

1.2治療儀器 采用美國科醫(yī)人公司（LUMENIS）生產(chǎn)的UltraPulse超脈沖點陣王M1激光儀。

1.3麻醉方法 患者取臥位于操作臺，先用消毒液處理操作區(qū)域，再用3%利多卡因注射麻醉，不僅可以減輕患者痛苦，還可減少眼睛生理反射如角膜反射對操作的干擾[2]。對于兒童、老人和痛閾較低的患者可外涂復方利多卡因乳膏加蓋保鮮膜封包40min后再行治療。

1.4治療方法 治療前清除面部外涂麻藥，安爾碘消毒治療區(qū)，無菌紗布覆蓋治療區(qū)域以外的皮膚并保護眼睛。治療劑量根據(jù)皮膚損傷面積、隆起皮膚表面的程度、大小形態(tài)調(diào)節(jié)激光的脈寬和能量。將激光束垂直瞄準病變組織，一般用功率1～5W，能量100～150mJ/cm2，頻率300Hz，由表層皮膚損傷逐層汽化，每汽化一層后用沾有少許利多卡因的無菌棉簽清除創(chuàng)面形成的碳化物這樣既減輕了患者的疼痛不適又便于清晰觀察是否有色素殘留及掌握治療深度。治療直到病變部位基底無殘瘤組織為止，一般達真皮淺層即可，過深的皮損可以分次治療，以利于創(chuàng)面的修復及減少瘢痕的形成。

1.5護理

1.5.1術(shù)前護理 術(shù)前護理人員一定認真做好解釋工作，讓患者了解超脈沖激光治療的適應證及禁忌證，特別是療效和注意事項。做好患者一般資料的登記及術(shù)前拍照，并簽署治療知情同意書。一定要詳細詢問病史（如有無高血壓、心臟病等），對于瘢痕體質(zhì)、嚴重心肺疾病及血糖控制不好的糖尿病患者不能進行激光治療。還應充分了解患者的心理需求、存在的心理問題、手術(shù)疑問等，對患者的問題進行針對性的解答，使得患者了解手術(shù)過程及術(shù)中如何配合醫(yī)生完成手術(shù)，對患者不切實際的術(shù)后期望給予護理干預。

1.5.2術(shù)中護理 患者取仰臥位，閉眼，安爾碘消毒皮膚，根據(jù)患者的年齡、皮損的大小、隆起皮膚表面的程度調(diào)好功率。用無菌紗布遮蓋患者眼睛，拉緊眼瞼皮膚時避免用力過大而加重患者疼痛感。操作時還應注意操作者眼睛的保護，需佩戴激光專用防護鏡。治療中，患者如仍會感到疼痛或?qū)τ谠撝委熯^分緊張，護士可握住患者的手給予鼓勵，并與患者交流以便及時了解患者術(shù)中感受及需求，亦可分散其注意力，緩解不適。但應注意措辭，態(tài)度溫柔和藹，方可取得患者信任。激光治療過程中如有間斷應按待機鍵并將激光槍頭遠離患者上方以免發(fā)生意外。

1.5.3術(shù)后護理 術(shù)后創(chuàng)面立即涂用重組人表皮生長因子凝膠，協(xié)助患者用冰袋冷敷以減輕腫脹及灼熱感。超脈沖CO2點陣激光治療色素痣出血少或不出血、損傷小，故術(shù)后多行暴露療法，既使創(chuàng)面迅速結(jié)痂干燥，不利病原菌生長繁殖，不必換藥，又便于觀察創(chuàng)面。但切忌創(chuàng)面與水接觸，嚴禁強行揭痂，清單飲食禁煙酒忌食海鮮羊肉等和辛辣食物，避免日曬，不濫用化妝。如果出現(xiàn)色素沉著，向患者做好解釋，告知色素沉著只是暫時的，一般3個月～6個月后可逐漸消退。指導患者定期復診，為患者提供電話、微信、QQ等多種方式的術(shù)后咨詢，及時解答恢復過程中的各種問題。

2 結(jié)果

通過對481例接受超脈沖CO2點陣激光治療瞼緣色素痣的患者術(shù)后隨訪，多數(shù)患者10～14d痂皮自然脫落，創(chuàng)面愈合良好，瞼緣平整，無內(nèi)翻倒睫，無明顯瘢痕。術(shù)后早期出現(xiàn)色素沉著的患者隨著時間延長也逐漸消失，隨訪患者，效果滿意。

3 討論

瞼緣是皮膚和粘膜的過度移行區(qū).為色素痣多發(fā)部位.眼瞼的解剖結(jié)構(gòu)完整與否對維護眼瞼視力功能至關(guān)重要。過去傳統(tǒng)治療方式是手術(shù)切除，部分還需作皮瓣或眼瞼修補成形，難度大且手術(shù)繁瑣時間長，術(shù)中出血多花費大，術(shù)后留有瘢痕、睫毛缺失或可出現(xiàn)瞼內(nèi)翻、倒睫等，不僅有礙美觀還會影響眼瞼正常功能引起新的問題。而超脈沖CO2點陣激光在門診即可進行，費用低，方法簡便容易操作，具有精確度高，損傷小，治療后的創(chuàng)面不出血，無感染，不影響工作和生活優(yōu)點。它是利用激光選擇性光熱作用原理凝固、碳化、汽化和切割皮膚損傷組織[3]。其熱效應具有局部止血、消毒、殺菌作用.還可利用激光封閉毛細血管和淋巴的作用。由于其作用方式為脈沖式，激光脈寬小于皮膚的熱弛豫時間（1ms），在組織內(nèi)部難以形成有效的熱傳導[4]。并且能精確掌握治療深度，創(chuàng)面愈合快，術(shù)后效果好，不留明顯瘢痕，復發(fā)率低，同時配合良好的護理措施，提高了治療效果。由于患者治療目的大都以改善外觀為主，因此患者一般存在較高的治療期望，希望能達到滿意的治療效果，并且在術(shù)中還會出現(xiàn)緊張、焦慮等護理問題，因此護理人員應注重心理護理。術(shù)前應了解患者現(xiàn)存的心理問題以及對治療的疑惑，護理人員應細心、耐心地為患者解答有關(guān)治療的專業(yè)問題，并幫助患者建立治療的信心。在治療過程中，患者難免會出現(xiàn)緊張、焦慮等問題，應注意保護患者雙眼，避免激光束對眼睛造成不必要的傷害，對于普通方法不能安撫的患者，也可考慮在術(shù)中播放輕柔的音樂來緩解緊張情緒。術(shù)后指導患者防曬，告知激光治療后日光照射帶來的二次傷害。在整個治療過程中應是以患者為中心實施整體全面的護理，盡可能的滿足患者的要求，給予患者心理，健康等各個方面的照顧，并在治療的前、中、后給予患者高度重視。目的在于提高護理質(zhì)量；提高護士的責任感；提高患者的滿意度，保持良好的醫(yī)患關(guān)系；最重要的就是增加治療的效率。

綜上所述，超脈沖CO2點陣激光是一種較理想的治療瞼緣色素痣的方法。

參考文獻：

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[2]曾穎.CO2激光和調(diào)QNd：YAG激光單獨或聯(lián)合治療鼻翼先天性色素痣[J].中國激光醫(yī)學雜志，2013，22（4）：212-213.

脈沖電源范文5

關(guān)鍵詞：RC諧振網(wǎng)絡，恒流變換器，YAG激光器

 

一．激光器電源的特點

隨著新型激光裝置的不斷出現(xiàn)，對激光電源提出了高效率、高重復率、低成本和高可靠性等諸多要求。為滿足在低頻大能量工作下的激光裝置，而研制出LC恒流充電電路。其特點是以恒流電源給儲能電容器充電，既提高了充電效率，又提高了電源的穩(wěn)定性。有效地解決了激光器電源在高頻下工作的充電效率問題，亦克服了脈沖氙燈的連通現(xiàn)象。存在的主要問題，是體積和重量不能明顯減小，但這種類型的電源目前仍廣泛使用。脈沖激光電源的負載是脈沖氙燈，氙燈為具有負阻特性的氣體放電燈，他對電源的要求如下：1.高壓觸發(fā)電脈沖，為大約2萬伏左右的高壓脈沖。2.使氙燈預燃的所需要的預燃電源標準電流，一般在80mA∼200mA。3.有激光儲能電容充電的電路，并伴有激光儲能電容向氙燈放電的放電電路。，RC諧振網(wǎng)絡。

圖1 脈沖式激光電源組成圖2 儲能電容器電壓變化規(guī)律

二．充電電路設計中儲能電容器的充電要求

固體脈沖激光器電源的設計，必須滿足激光器對電源提出的各項技術(shù)指標。同時必須考慮到電源的經(jīng)濟特性、通用特性、可靠性等其他性能。脈沖激光器電源的核心部分是充電電路，所以必須根據(jù)指標來選擇它，以使充電電路的效率很高。

在脈沖激光電源中，儲能電容器必須是漏電很小的無極性耐高壓電容器。，RC諧振網(wǎng)絡。在重復頻率的每一個周期里，儲能電容器兩端的電壓是變化的，如圖2所示。其中時間內(nèi)，要求電容器兩端的電壓保持不變（等于）,而在時間內(nèi)，電容器的能量迅速向負載釋放。

三．充電控制電路設計

激光電源要正常工作,就需要使電源各個部分協(xié)調(diào)工作的控制信號,這些信號是由控制電路產(chǎn)生的.控制電路部分要完成的功能如下：

1.產(chǎn)生使觸發(fā)電路導通的外觸發(fā)信號。外觸發(fā)電路是電容經(jīng)放電晶閘管與脈沖變壓器初級相接，當晶閘管導通后,儲能器上的能量才能達到變壓器的初級,才能在次級上響應出脈沖高壓。故需要控制可控硅晶閘管導通從而產(chǎn)生脈沖高壓的外觸發(fā)信號。，RC諧振網(wǎng)絡。

2.在放電過程中,必須使恒流充電電路停止向儲能電容器充電,因此控制電路還要產(chǎn)生使橫六充電電路停止充電的封鎖信號。

3.控制電路還必須有使儲能電容器上的電壓穩(wěn)定的功能,當儲能電容上的電壓略高于預定的要求時,控制電路就產(chǎn)生一系列的高頻脈沖電壓,使雙向可控晶閘管導通從而使恒流源充電電路停止向儲能電容器充電。

四．氙燈的觸發(fā)電路

對于脈沖放電燈或氣體放電管，只有兩端所施加的電壓達到一定值時，氣體才開始觸電。我們稱氣體開始電離放電的電壓為擊穿電壓，通常用UJ來表示，UJ與燈的結(jié)構(gòu)和氣壓及氣體類型有關(guān)。例如，氙燈在氣壓為53.3kPa時，弧長為70cm的時候，擊穿電壓UJ≥7kV。因此為了點燃氣體放電燈必須有一高壓觸發(fā)電源。該高壓電源可以是直流高壓源、脈沖高壓源或高頻高壓源。

五．激光電源總體設計參數(shù)計算

橫流電源充電的激光電源電路的組成和工作原理都非常簡單（如圖3所示）。，RC諧振網(wǎng)絡。由形恒流逆變器，雙向可控硅晶閘管、變壓器、單節(jié)L、C放電電路、取樣電路及觸發(fā)電路組成。，RC諧振網(wǎng)絡。其中形恒流變換器中，L、C的選取及變壓比N的選取應滿足恒流充電的最佳匹配原則，為了方便L、C、N的選取，特列出如下程序。，RC諧振網(wǎng)絡。

形恒流變換器的參數(shù)計算程序如下，已知參數(shù)：

工作周期： 毫秒，工作電壓： 伏特，存能電路： 微法

計算結(jié)果：變比 ， 毫亨， 微法

初級電流： 毫安，次級電流： 毫安

計算；打印；退出。

圖3 橫流源充電的激光電源電路圖

參考文獻

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脈沖電源范文6

脈沖功率技術(shù)在我國高新技術(shù)發(fā)展中有著重要的應用，同時其應用范圍也在不斷地擴展，在民用部門、手工業(yè)、環(huán)境保護等領域都有著廣泛的應用，并隨著科學技術(shù)的發(fā)展對其的應用技術(shù)也在不斷成熟。隨著生活水平和經(jīng)濟水平的上升，環(huán)境問題逐漸成為了眾多人關(guān)注的焦點，對環(huán)境工程領域中的技術(shù)應用也提出了更高的要求。

一、脈沖功率技術(shù)簡述

1.脈沖功率技術(shù)在我國的發(fā)展

在國際上對脈沖功率技術(shù)的研究是開始于二十世紀三十年代的，到六十年代，該技術(shù)就成為了一個獨立的發(fā)展學科，之后美國、日本、俄羅斯等國家都對該技術(shù)開始了深入研究。在我國，對脈沖功率的研究是開始于二十世紀七十年代末的，我國對它的研究是開始于“高功率電子束發(fā)器的研究”，“1979年北京高能物理所建成了當時我國最大的強流脈沖電子束加速器閃光—i，應用于射線模擬源”，隨之而來的是對脈沖功率技術(shù)研究的，層出不窮的強流脈沖電子加速器逐漸建成，進而為我國當時高新技術(shù)的研究，如準分子激光、集體離子加速、閃光射線照相、電磁軌道炮以及高功率微波等提供了很好的研究條件。

脈沖功率技術(shù)發(fā)展

（1）脈沖功率裝置

通常來講，脈沖功率的裝置包括以下幾個部分，如圖所示：

圖一：脈沖功率裝置圖示

（2）高功率脈沖發(fā)展方向

當前，高功率脈沖的主要發(fā)展方向有以下幾方面，第一，元件儲能密度還需要提高。隨著電容制造技術(shù)的提高以及分子工程技術(shù)的廣泛應用，為儲能元件儲能密度的提高提供了發(fā)展條件，同時脈沖電容器儲能空間也能夠得到一定提升，這就有利于緩解大體積、大重量給脈沖功率系統(tǒng)帶來的不良影響。根據(jù)不同器件電氣強度極限值不同，其要求的儲能密度也是不同的。但是，無論密度要求如何，電容的儲能密度要遠遠低于電感本文由收集整理儲能密度，所以，不僅在我國，在國際上對這種電感儲能高功率脈沖電源的研究也非常重視。第二、發(fā)展重復高功率脈沖。原來我國應用多是單次的脈沖功率技術(shù)，這種技術(shù)主要是為我國國防科學研究提供服務，應用范圍與社會發(fā)展的要求產(chǎn)生了不可避免的矛盾，所以，為了適應民用、工業(yè)以及新興領域?qū)γ}沖功率的要求，必須要發(fā)展重復頻率高且具有平均功率的脈沖功率技術(shù)。第三、高頻、大功率開關(guān)技術(shù)的研究。開關(guān)元件的相關(guān)參數(shù)對脈沖功率系統(tǒng)的整體都存在著一定的影響，這也決定了開關(guān)元件技術(shù)是脈沖功率技術(shù)中重點技術(shù)之一。隨著社會科技的發(fā)展以及應用要求的提高，同時，大功率全控型的產(chǎn)品器件被大量生產(chǎn)并且產(chǎn)品化，為開關(guān)技術(shù)的發(fā)展研究提供了可靠的器件基礎，為此“高重復率脈沖電源轉(zhuǎn)換開關(guān)和開關(guān)的串聯(lián)均壓技術(shù)被大量使用在脈沖電源中，并取得了較為理想的結(jié)果”。第四，脈沖電源多元化發(fā)展。脈沖功率應用范圍的擴展給脈沖電源的技術(shù)標準提出了更高的要求，所以在未來的研究中要加大對脈沖電源多元化的發(fā)展，比如低成本化、小型化、多樣化等。第五，脈沖功率電源超高功率輸出技術(shù)。近些年“高電壓大功率多電平逆變技術(shù)”的發(fā)展為超高功率的輸出技術(shù)的發(fā)展有著重要的意義。

二、環(huán)境工程領域脈沖功率技術(shù)的應用

1.脈沖功率技術(shù)在除塵中的應用

傳統(tǒng)的除塵系統(tǒng)中在集塵極和放電極之間是使用直流的高壓電源，這就導致了在除塵中出現(xiàn)了一些問題，比如，除塵的效率受到粉塵比電阻限制比較嚴重。在高比電阻之下，粉塵的導電率是非常小的，所以粉塵就容易在集塵極端積聚，一旦粉塵集中太多就會很多電荷無法通過集塵極釋放，進而也就導致了集塵層電勢升高而產(chǎn)生電暈，相反極離子就會被動的進入電暈場，最終會導致粉塵吸收率嚴重下降。而在比電阻比較小的情況下，電阻率就會比較高，負電荷和其轉(zhuǎn)帶的正電荷就會被大量釋放入集塵極，同時因為電場力的存在，就導致了氣流的進入，之后這一過程會重復進行，所以說，在這種情況下，除塵效果也不是很理想。

那么，若脈沖功率技術(shù)應用于除塵系統(tǒng)當中，就會解決以上的麻煩。高壓脈沖所制造的電暈流能夠貫穿兩級之間，這樣就會使得在高比電阻情況下，積塵層被擊穿，能夠通過電荷的釋放來抑制反電暈的發(fā)生，進而提高除塵效率。除此之外，脈沖電暈能夠在放點空間之內(nèi)產(chǎn)生很多高能電子，它是一種氣體成分，能夠產(chǎn)生活性粒子，此時，除塵器除了吸塵之外還能消除粉塵攜帶的so2以及有機物分子等，起到了凈化空氣，環(huán)境保護的作用。在相等的電壓之下，應用脈沖功率技術(shù)中的高壓脈沖電源，能夠比直流電源的使用跟家節(jié)省能量，凈化空氣、節(jié)能環(huán)保，是該技術(shù)應用的環(huán)境保護效果，這也是該技術(shù)被大量應用于環(huán)境工程領域的重要原因。

2.脈沖功率技術(shù)在廢水處理中的應用

由高壓脈沖電源輸出的電壓波形有著前沿比較陡，脈沖比較窄的特點，如果將其施加在液相內(nèi)部的非平衡電極中間，很容易引起處理對象的分子發(fā)生結(jié)構(gòu)性的改變，其中，質(zhì)量輕的電子在獲得一定的能量之后就會變成高能的自由電子，在這種高能的自由電子運動時，會與其他分子發(fā)生碰撞，也就會導致水相化學過程的發(fā)生，會產(chǎn)生水等活性的物質(zhì)，從而能夠降解污水中的各種有機物。在發(fā)生這些電化學反應過程中，因為分子被電離了，電子的躍遷會產(chǎn)生很多的物理效應，比如說超聲波的產(chǎn)生、沖擊波的產(chǎn)生等，而這些物理效應也會有力的降解有機物。

首先，電子輻射作用的產(chǎn)生。在廢水中會有很多的分子和原子，而脈沖電源放電會導致很多等離子體產(chǎn)生，而這些等離子體中又含有高能電子，這些電子會與廢水中的分子發(fā)生碰撞，會產(chǎn)生很多活性粒子，比如過氧自由基、雙氧水、水合電子、水合氫離子等。其次，會產(chǎn)生臭氧氧化反應。臭氧是一種強氧化劑，在水中的氧化途徑如公式所示：

再次，紫外光線的分解作用。在脈動電源放電過程中能夠產(chǎn)生一些紫外光線，這些紫外光線對有害物質(zhì)有分解作用。最后，能夠產(chǎn)生超聲波作用。液相的超聲波能夠產(chǎn)生很多的空化氣泡，這些氣泡能夠裂解形成高壓和局部的高溫狀態(tài)，這樣就會產(chǎn)生氫自由基，同時，超聲波還能夠分解水中所含有的溶解氧。

污水處理中尤其是有機污水處理中的脈沖電源的能量利用率相對來說比較高，控制起來也比較方便，還不會產(chǎn)生二次污染，比較清潔，在環(huán)保工程領域中的應用具有較強的優(yōu)勢，發(fā)展空間也比較廣闊。