[发明专利]一种无源恒压钳位的瞬变电磁发射电路

说明书

本发明提供了一种无源恒压钳位的瞬变电磁发射电路，利用电阻、TVS器件与开关管并联后接入主发射桥电路；在发射电流关断前期，利用TVS形成高压钳位，实现发射电流的快速关断；在发射电流下降后期，通过电阻卸放负载电感上的能量，防止发射电流的过冲和震荡；根据电阻的耗能原理、TVS器件的钳位原理以及开关管的开关特性，有机的结合各个器件的特点和优势，综合效率和质量因素，减小探测盲区，为高精度打下基础；有效的解决了瞬变电磁发射机中由于发射线圈具有寄生电感导致发射电流下降沿时间长、过冲与震荡严重的问题，通过调节TVS的钳位电压和电阻R₁来灵活调节波形，能够在减小发射电流关断时间的同时，抑制过冲和震荡，提高发射电流的波形质量。

技术领域

本发明涉及瞬变电磁发射技术领域，尤其涉及一种无源恒压钳位的瞬变电磁发射电路。

背景技术

瞬变电磁法(TEM:Transient Electromagnetic Method)是目前一种常用的电磁探测方法，它将交变的脉冲电流注入发射线圈，产生一次场信号，然后利用接收线圈接收地下地质体感应的二次场信号，最后通过研究收到的二次场信号就可以得到地下地质体的基本信息。瞬变电磁法现已广泛应用在矿产资源勘查及工程探测领域。

瞬变电磁法要求注入到发射线圈中的双极性脉冲电流瞬间关断且无过冲，但是由于发射线圈具有寄生电感，发射电流总是需要一定时间才能关断(关断时间)，关断之后总是伴随着一定的过冲和震荡，严重影响了早期信号的提取，极大地限制了瞬变电磁法的浅层探测能力。研究快速关断且无过冲的双极性脉冲电流源是目前瞬变电磁发射技术中一个重要的内容。国内研制的瞬变电磁发射机在发射电流波形质量上与国外进口仪器相比还有很大差距，主要表现在发射电流关断时间过长以及严重的过冲震荡。

文献《馈能型恒压钳位双极性脉冲电流源》(杜茗茗,付志红,周雒维,等.馈能型恒压钳位双极性脉冲电流源[J].电工技术学报,2008,22(8):57-62.)提出的有源恒压钳位电路本质是在发射电流下降沿期间将负载电感钳位到新的高压电压源上，利用高压钳位的思想实现发射电流的快速关断，但是伴随着比较强烈的过冲和震荡，且该电路必须在回路中串入阻断二极管，在大电流时，电路损耗很大，效率低。

文献《时间域电磁探测发射电流过冲产生原理及抑制》(周逢,唐红忠,郭新,等.时间域电磁探测发射电流过冲产生原理及抑制[J].吉林大学学报(工学版),2013,43(4):180-185.)提出的抑制过冲震荡的方法本质上是在发射电流下降到接近于零时，利用开关管将加速电阻接入电路，增加过冲电流震荡的阻尼，从而抑制过冲和震荡。但是由于在建模时忽略了IGBT的结电容以及发射桥路中必然存在布局电容，理论计算结果和实验结果具有较大的出入，虽然存在一定的指导意义，但存在较大的误差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明结合无源恒压钳位快速关断电路结合有源恒压钳位电路利用高压钳位实现发射电流的快速关断的思想和利用加速电阻的抑制发射电流过冲震荡电路的思想的特点和优势，提出了一种无源恒压钳位的瞬变电磁发射电路，该电路不仅仅能够减小发射电流关断时间，还可以抑制发射电流的过冲和震荡；

所述一种无源恒压钳位的瞬变电磁发射电路，包括：MOS管Q₁～Q₄、开关管Q₅～Q₆、二极管D₁、二极管D₂、电感L、电阻R₁、电阻R₂、电阻R_L和电源V_CC；