来源:科技眼
我设计了一套脉冲测量电路,思路是通过四芯端口将示波器连接进电路,P1端口负责引入集电极的电压脉冲,用作同步信号。而高压线圈的一端通过电阻R1接地,另一端则连接放电电极。放电过程中,电流通过R2和R3流入地线,在经过R3后,转换成50欧姆的脉冲信号,并通过同轴电缆输入示波器进行实时监测。接下来,我采用了“分钟制板法”制造单面电路板,这样一来,经过一段时间后,就能得到完成的脉冲测试电路。整个过程虽然简洁,但却为我后续的测试工作打下了坚实的基础。

当电路板的焊接完成后,我使用了两个大头针作为放电电极,通过它们流过的电流,在51欧姆的采样电阻上产生脉冲信号。电路板中的三极管集电极电压与电流采样信号都被引导至四芯测量端口,并通过弹簧夹子将信号接入示波器进行观察。这时,我为电路板施加了一个5V的工作电源,放电电极开始放电。电路的工作电流大约为1.5A,放电电极的电流波形随之展现。

我连接好弹簧夹子后,将三极管集电极电压信号与放电电流信号同时输入示波器。当我打开电源时,示波器清晰地捕捉到了两个脉冲信号。上面显示的是三极管集电极电压脉冲,下面则是放电电流的波形。放大信号后,我发现放电电流波形呈现出典型的三角波,逐渐衰减的特性也十分明显。

值得一提的是,三极管集电极的高压脉冲大约持续了8.3微秒。但奇怪的是,在三极管截止与放电开始之间,总会有个约4微秒的延迟。这个现象可能是因为变压器原副边之间的漏感所带来的能量转换迟滞效应所造成的。

根据电流采样,我观察到51欧姆电阻上的电压波形峰值大约为2V,这意味着放电电流的峰值约为40mA。要知道,人体的安全触电电流一般小于10mA。因此,尽管放电电流的峰值有40mA之大,但实际上,它的平均电流值远低于10mA,而且由于电流脉冲的时间非常短,大部分电流在空气中会通过耦合电容释放掉,并不会直接侵入人体。

虽然我们从测试数据来看,这种电流对人体是安全的,但说实话,我自己也不敢拿这种电弧来测试自己的身体。毕竟,这种瞬间的高电压波动,谁知道会不会有别的隐患呢?

通过对高频电弧放电电流波形的测量,我确认放电电流呈现三角脉冲波形,放电持续时间大约为8微秒,电流峰值约为40mA。三极管的截止延迟时间大约为4微秒,属于典型的能量转换过程中的延迟现象。对于人体而言,这个电流的安全性是有保障的,甚至低于人体的触电危险标准,但在实际操作中,我们仍需谨慎。

通过这次测试,给我最大的启发就是,电弧放电虽然在理论上对人体没有危险,但如果不加以控制,类似的高压脉冲还是有可能对设备产生损害,尤其是在频繁的放电过程中,可能会影响到电路的稳定性。因此,做好电弧的保护措施与电路设计,避免高电压对其他元器件产生不良影响,依然是非常重要的。