超小型自激式光電倍增管專用高壓模塊電源的製作方法
2023-07-25 22:44:46
專利名稱：超小型自激式光電倍增管專用高壓模塊電源的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於光譜學、質量光譜學與固體表面分析、環境監測、生物技術及
醫療應用等方面儀器設備中的超小型自激式光電倍增管專用高壓模塊電源。
背景技術：
現有的高壓電源產品的控制部分，大多採用通過控制他激振蕩器輸出方波的幅度、脈衝寬度(佔空比)或脈衝頻率，進而控制功率開關管，來達到穩定或調節輸出電壓的
目的。由於開關管的控制信號為方波，其快速的導通和關斷會帶來較高的dv/dt和di/dt，一方面會產生更多的電磁幹擾(EMI)，對供電電源造成汙染；另一方面也使輸出電壓的紋波隨之增大且較難濾除，直接影響客戶系統整機檢測分析的準確性。也有些高壓電源的控制部分採用串聯穩壓自激式電路，雖然在EMI和輸出紋波方面得到很大改善，但這種電路本身的轉換效率很低，電源自損耗較大，使高壓電源的長期穩定性及可靠性方面降低很多。
發明內容
鑑於現有技術存在的不足，本發明提供了一種電路設計合理、可靠性穩定性較高的超小型自激式光電倍增管專用高壓模塊電源。 本發明為實現上述目的，所採取的技術方案是一種超小型自激式光電倍增管專用高壓模塊電源，包括封裝在殼體內的電源電路，電源電路上焊接有數根引針，其特徵在於所述電源電路包括輔助電路、振蕩電路、過流保護電路、倍壓整流電路、濾波電路、電壓採樣電路、電壓反饋電路及基準電路，所述輔助電路中二極體D1正極接電源輸入端Vin，二極體Dl負極一路通過電容Cl接地， 一路作為內部供電端Vcc，另一路通過電感Ll接電容C2 —端，電容C2的另一端接地；所述振蕩電路中電阻R4、電阻R5 —端連接，其連接處分別與輔助電路中的電容C2正極及變壓器TRF初級線圈1腳連接，電阻R4另一端的一路通過正反饋線圈L3及電容C3與三極體T2發射極、電阻R8的一端及地連接，另一路通過電阻R6分別與三極體Tl的基極及三極體T2的集電極連接，電阻R5另一端分別與三極體T2基極及電阻R7的一端連接，電阻R7的另一端分別與電阻R8 —端及三極體Tl的發射極連接，三極體T1集電極與變壓器TRF初線圈2腳連接；所述過流保護電路中電阻R23、R21串聯，其一端通過電容C6與可變電阻VR1的1腳、3腳相連並與基準電壓Vref相連，另一端與比較放大器U1B的6腳及電阻R24 —端連接，電阻R24另一端接地，串聯電阻的連接處接三極體T3集電極，可變電阻VR1的2腳與電阻R21、電阻R22 —端相連，電阻R22另一端接地，三極體T3基極分別接電容C15、電阻R26、電阻R25 —端，電阻R26及電容C15另一端接三極體T3發射極及地，電阻R25另一端分別接比較放大器U1B的7腳、電阻RIO、電容C13 —端，電容C13另一端分別接比較放大器U1B的5腳、電阻R20及電容C14 一端，電容C14另一端接地，電阻R20另一端接振蕩電路中三極體Tl發射極，電阻R10另一端通過二極體D2接振蕩電路中三極體T2的基極；所述倍壓整流電路、濾波電路中電容Cll 一端接變壓器TRF次級線圈5腳，電容Cll另一端一路通過二極體D3接地，另一路通過二極體D4及電容C12分別接變壓器TRF次級線圈6腳及地，電阻R19 —端接二極體D4的正極，電阻R19另一端接電 阻R14的一端，電阻R14的兩端分別通過電容C7及電容C8接地；所述電壓採樣電路中電容 C9與電阻R16並聯，電阻R16 —端分別接電阻R15的一端及濾波電路中電容C8的一端，電 阻R15另一端為高壓輸出端HV，電阻R16另一端通過電阻R17與電阻R18 —端連接，電阻 R18另一端為電壓調節輸入端Vadj ;所述電壓反饋電路中比較放大器U1A的4腳接地、8腳 分別與電容C5、電容CIO及電阻Rll —端連接，電阻Rll另一端接內部供電端Vcc，電容C5 及電容CIO的另一端接地，比較放大器U1A的3腳接電阻R13、電容C17 —端，電阻R13、電 容C17另一端分別接電容C18、電阻R12 —端及地，比較放大器U1A的2腳接電容C16 —端、 電容C18、電阻R12另一端及電壓採樣電路中電阻R18的一端，電容C16的另一端接比較放 大器U1A的1腳，比較放大器U1A的1腳通過電阻R9接過流保護電路中二極體D2負極；所 述基準電路中可控基準源U2的控制極接電阻R2、電阻R3的一端，陽極接電阻R3另一端、電 容C4的一端及地，陰極接電阻R2、電容C4的另一端及電阻R1的一端，並作為基準電壓輸出 端Vref，電阻Rl的另一端接內部供電端Vcc。 本發明的有益效果是高穩定度，很低的EMI和輸出紋波；輸入電壓範圍寬；溫漂 小，長期穩定性好；外形尺寸小，重量輕，易於安裝。
圖1為本發明的示意圖並作為摘要附圖。
圖2為圖1的仰視圖。
圖3為本發明的電路原理圖。
具體實施例方式
如圖1、2、3所示，超小型自激式光電倍增管專用高壓模塊電源，包括殼體內封裝
的電源電路，電源電路上焊接有數根引針，電源電路包括相連接的輔助電路、振蕩電路、過
流保護電路、倍壓整流電路、濾波電路、電壓採樣電路、電壓反饋電路及基準電路。 主電路採用自激式振蕩電路，在參數選配合理的條件下，可大大降低dv/dt和di/
dt，該電路的振蕩波形穩定且無高次諧波，頻率容易作高，能很好地降低EMI及輸出紋波。 輸出採用兩級濾波，選用高性能的RC，降低輸出噪聲。 選用低噪聲、低溫漂、穩定性好的基準及元器件，提高模塊電源的長期穩定性。確 保輸入、輸出、控制的各個地間的獨立路徑；合理的PCB布局；優良的變壓器製作方式等，以 降低EMI和輸出紋波。 電源採用金屬外殼，並將殼體接地，有很好的電磁屏蔽作用，提高電源的抗幹擾能 力。 七根引針露於殼體外，一側為五根引針按直流電源輸入端Vin、輸入地GND、控制 地GND、電壓調節輸入端Vadj、基準電壓輸出端Vref順序排列，另一側為兩根引針，按高壓 輸出端HV、高壓輸出地GND順序排列。
工作原理 接通電源瞬間，供電Vin通過Dl、Ll、R4、R6、Tl管的基極與發射極、R8到輸入地， 為Tl管提供初始基極電流，T1管導通，使輸入電壓加在變壓器初級線圈L2上，此時流過L2中的電流從無到有，由小到大，電流變化率為正，在L2兩端產生自感電動勢，該電動勢方向 為'1'正'2'負。同時通過變壓器耦合，在正反饋線圈L3的兩端產生感應電動勢，電動勢 方向為'3'正'4'負。這個正反饋電壓通過R6、T1、R8、C3形成迴路，為T1管提供更大的 基極電流，加上T1管的放大作用，使T1管由導通迅速飽和，進而使變壓器初級線圈L2中的 電流達到最大值。此後，各線圈的感應電勢反號，L2兩端產生的自感電動勢改變方向為'2' 正'1'負，L2中的電流由大到小，電流變化率為負。同時通過變壓器耦合，正反饋線圈L3兩 端的感應電動勢也改變方向為'4'正'3'負。L3通過C3、R8、T1、R6給T1管的基極與發射 極間加一反向電壓，加速其由飽和到導通，再由導通到截止狀態，L2中的電流為零。至此完 成一個振蕩周期。重複上述過程，便形成了自激振蕩。 初級產生的振蕩高頻交流信號，通過變壓器耦合到其次級，並通過由C11、C12、D3、 D4組成的二倍壓整流電路，產生脈動的直流高壓，再經過兩級的RC濾波，進而輸出平滑的 直流高壓。 Vadj通過R18、 R17、 C9、 R16到高壓輸出組成電壓採樣電路，採樣信號通過比較放 大器U1A等組成的電壓負反饋電路，去控制T2管的狀態，進而控制振蕩器的狀態。負反饋 過程如下高壓輸出絕對值瞬時升高一Ul的pin2電位下降一Ul的pinl電位上升一T2管 導通一Tl管截止一使高壓輸出絕對值瞬時下降。 另外，在振蕩迴路中，R8既具有電流串聯負反饋作用，又是輸入電流的採樣電阻， 其過流採樣信號與VR1、R21、R22、R23、R24組成可調的過流給定信號一起，通過比較放大器 U1B形成負反饋，也去控制T2管的狀態，進而使供電輸入電流不超出給定範圍，起到保護作用。
權利要求
一種超小型自激式光電倍增管專用高壓模塊電源，包括封裝在殼體內的電源電路，電源電路上焊接有數根引針，其特徵在於所述電源電路包括輔助電路、振蕩電路、過流保護電路、倍壓整流電路、濾波電路、電壓採樣電路、電壓反饋電路及基準電路；所述輔助電路中二極體D1正極接電源輸入端Vin，二極體D1負極一路通過電容C1接地，一路作為內部供電端Vcc，另一路通過電感L1接電容C2一端，電容C2的另一端接地；所述振蕩電路中電阻R4、電阻R5一端連接，其連接處分別與輔助電路中的電容C2正極及變壓器TRF初級線圈1腳連接，電阻R4另一端的一路通過正反饋線圈L3及電容C3與三極體T2發射極、電阻R8的一端及地連接，另一路通過電阻R6分別與三極體T1的基極及三極體T2的集電極連接，電阻R5另一端分別與三極體T2基極及電阻R7的一端連接，電阻R7的另一端分別與電阻R8一端及三極體T1的發射極連接，三極體T1集電極與變壓器TRF初線圈2腳連接；所述過流保護電路中電阻R23、R21串聯，一端通過電容C6與可變電阻VR1的1腳、3腳相連並與基準電壓Vref相連，另一端與比較放大器U1B的6腳及電阻R24一端連接，電阻R24另一端接地，串聯電阻的連接處接三極體T3集電極，可變電阻VR1的2腳與電阻R21、電阻R22一端相連，電阻R22另一端接地，三極體T3基極分別接電容C15、電阻R26、電阻R25一端，電阻R26及電容C15另一端接三極體T3發射極及地，電阻R25另一端分別接比較放大器U1B的7腳、電阻R10、電容C13一端，電容C13另一端分別接比較放大器U1B的5腳、電阻R20及電容C14一端，電容C14另一端接地，電阻R20另一端接振蕩電路中三極體T1發射極，電阻R10另一端通過二極體D2接振蕩電路中三極體T2的基極；所述倍壓整流電路、濾波電路中電容C11一端接變壓器TRF次級線圈5腳，電容C11另一端一路通過二極體D3接地，另一路通過二極體D4及電容C12分別接變壓器TRF次級線圈6腳及地，電阻R19一端接二極體D4的正極，電阻R19另一端接電阻R14的一端，電阻R14的兩端分別通過電容C7及電容C8接地；所述電壓採樣電路中電容C9與電阻R16並聯，電阻R16一端分別接電阻R15的一端及濾波電路中電容C8的一端，電阻R15另一端為高壓輸出端HV，電阻R16另一端通過電阻R17與電阻R18一端連接，電阻R18另一端為電壓調節輸入端Vadj；所述電壓反饋電路中比較放大器U1A的4腳接地、8腳分別與電容C5、電容C10及電阻R11一端連接，電阻R11另一端接內部供電端Vcc，電容C5及電容C10的另一端接地，比較放大器U1A的3腳接電阻R13、電容C17一端，電阻R13、電容C17另一端分別接電容C18、電阻R12一端及地，比較放大器U1A的2腳接電容C16一端、電容C18、電阻R12另一端及電壓採樣電路中電阻R18的一端，電容C16的另一端接比較放大器U1A的1腳，比較放大器U1A的1腳通過電阻R9接過流保護電路中二極體D2負極；所述基準電路中可控基準源U2的控制極接電阻R2、電阻R3的一端，陽極接電阻R3另一端、電容C4的一端及地，陰極接電阻R2、電容C4的另一端及電阻R1的一端，並作為基準電壓輸出端Vref，電阻R1的另一端接內部供電端Vcc。
2. 根據權利要求1所述的超小型自激式光電倍增管專用高壓模塊電源，其特徵在於 所述數根引針露於殼體外，一側為五根引針按直流電源輸入端Vin、輸入地GND、控制地 GND、電壓調節輸入端Vadj、基準電壓輸出端Vref順序排列，另一側為兩根引針，按高壓輸 出端HV、高壓輸出地GND順序排列。
全文摘要
本發明涉及一種用於光譜學、質量光譜學與固體表面分析、環境監測、生物技術及醫療應用等方面儀器設備中的超小型自激式光電倍增管專用高壓模塊電源，它包括封裝在殼體內的電源電路，電源電路上焊接有數根引針，電源電路包括輔助電路、振蕩電路、過流保護電路、倍壓整流電路、濾波電路、電壓採樣電路、電壓反饋電路及基準電路，本發明的有益效果是高穩定度，很低的EMI和輸出紋波；輸入電壓範圍寬；溫漂小，長期穩定性好；外形尺寸小，重量輕，易於安裝。
文檔編號H02M1/32GK101694965SQ20091007081
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月16日 優先權日2009年10月16日
發明者於亮, 劉雲濱, 殷生鳴 申請人:天津市東文高壓電源廠;