高線性度高壓直流電源的製作方法
2023-10-09 21:22:29 1
專利名稱：高線性度高壓直流電源的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種為電磁兼容儀器提供高電壓輸出，針對電磁兼容儀器波形的特點和要求的一種高電壓發生設備，主要用於雷擊浪湧發生器、高頻噪聲發生器、脈衝群發生器等EMC相關廣品的聞壓廣生。
背景技術：
隨著科學技術的發展，高壓直流電源最初是將工頻電壓直接經過工頻變壓器升壓後整流濾波，或升壓後再倍壓整流後得到高壓。現已發展成線性可調高壓直流電源。高壓直流電源是將工頻電網電能轉變成特殊形式的高壓電源的一種電子儀器設備。目前世界各國都在研究新型高壓電源，包括新的電源理論，新型模塊化電路，以滿足新型電子設備的小型化，高效化和高性能化的時代要求。在目前現有的線性可調高壓直流電源中，存在以下不足之處I、現存國內很多高壓電源，輸入輸出線性度差，精度低，誤差大，輸出電壓不能從零調起；2、部分高壓電源穩定度低，帶載能力差，長時間工作後溫漂大；3、由於結構等各方面原因致使高壓電源體積過大、質量重，不能滿足儀器小型化， 高效化的發展趨勢。
發明內容
本發明的目的是提供一種具有高線性度、體積小且工作穩定的可調高壓直流電源。為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種高線性度高壓直流電源，其特徵在於包括比較器電路，比較器電路的輸入端分別連接輸入信號及電壓採樣電路的輸出端，其輸出端連接脈寬調製電路，脈寬調製電路的輸出端依次串聯逆變電路、高頻變壓器及正負倍壓電路，由正負倍壓電路產生高壓輸出，同時，由電壓採樣電路對高壓輸出進行採樣。優選地，所述脈寬調製電路還連接保護電路。優選地，所述比較器電路包括比較器，比較器的輸入端分別連接所述電壓採樣電路的輸出端及所述輸入信號，比較器的輸出端連接所述脈寬調製電路，在比較器的輸入端與輸出端之間跨接積分電路。優選地，所述脈寬調製電路包括型號為SG3525的PWM晶片，PWM晶片的軟啟動端
連接第二電位器。優選地，所述電壓採樣電路包括運算放大器，運算放大器的同相輸入端接地，運算放大器的反相輸入端通過第一電阻連接所述高壓輸出，在運算放大器的反相輸入端與輸出端之間跨接串聯的第二電阻及第一電位器。本發明具有如下優點
I、採用脈寬調製技術實現了高精度，高線性度，滿足了儀器輸出波形的高壓線性可調的要求，電壓輸出可以從O 6KV線性可調；2、紋波小，帶載能力強，長時間工作溫漂小，整個電源系統電壓實現自我調整；3、採用高頻開關電源技術，具有體積小、重量輕、效率高、可靠性好的特點。
圖I為本發明提供的一種高線性度高壓直流電源結構示意圖；圖2為本發明高線性度高壓直流電源脈寬調製控制電路；圖3為本發明高線性度高壓直流電源負高壓輸出時反相器電壓微調電路；圖4A為本發明高線性度高壓直流電源的正倍壓電路；圖4B為本發明高線性度高壓直流電源的負倍壓電路。
具體實施例方式為使本發明更明顯易懂，茲以一優選實施例，並配合附圖作詳細說明如下。雖然本發明以較佳實例揭示如下，然其並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的修改和完善，因此本發明的保護範圍當以權利要求書所界定的為準。如圖I所示，本發明提供的一種高線性度高壓直流電源包括比較器電路，比較器電路的輸入端分別連接輸入信號及電壓採樣電路的輸出端，其輸出端連接脈寬調製電路， 脈寬調製電路的輸出端依次串聯逆變電路、高頻變壓器及正負倍壓電路，由正負倍壓電路產生高壓輸出，脈寬調製電路還連接保護電路，同時，由電壓採樣電路對高壓輸出進行採樣。結合圖2，在本實施例中，脈寬調製電路包括型號為SG3525的PWM晶片U5及PWM 晶片U5相應的外圍電路。為了適應驅動快速場效應管的需要，PWM晶片U5的末級採用推拉式工作電路，加快了開關速度，PWM晶片U5的輸出級採用圖騰柱式電路結構，其灌電流/ 拉電流能力超過200mA。該PWM晶片U5有軟啟動電路，外接有軟啟動電容Cl。該軟啟動電容Cl達到2. 5V的時間為t = (2. 5V/50y A)C，佔空比由小到大(50% )變化。同時，在PWM 晶片U5的軟啟動端SST加一個第二電位器VR2，通過調節軟啟動端SST的電壓，方便快捷地調整PWM晶片U5的死區時間。比較器電路包括比較器U1B，在比較器UlB的同相輸入端及反相輸入端上分別連接有第四電阻R4及第三電阻R3。為了防電壓抖動，使輸入PWM晶片U5的電壓無電壓抖動發生，在比較器UlB的反相輸入端與輸出端之間跨接由並聯的第五電阻R5及第二電容C2 組成的積分電路。該積分電路最終保證了高穩定度的高壓輸出，並且克服了直接用比較器 UlB作比較時，比較器UlB的翻轉門限問題，使高壓輸出可以從零點調起，即輸出高壓為O 6KV線性可調。通過PWM晶片U5的脈衝外部關斷信號輸入端SHD的電平，控制有無輸出脈衝，該端與保護電路相連，以實現高壓電源的輸出過壓，輸入過流及輸出短路保護功能。如圖3所示，電壓採樣電路包括運算放大器U2B，運算放大器U2B的同相輸入端接地，運算放大器U2B的反相輸入端通過第一電阻Rl連接所述高壓輸出，在運算放大器U2B的反相輸入端與輸出端之間跨接串聯的第二電阻R2及第一電位器VR1，在運算放大器U2B 的同相輸入端與反相輸入端之間串聯一個肖特基二極體D7。採樣後如果只用一個反相器， 得到的負高壓並不能達到像輸出正高壓時所設定的比例，加入第一電位器VRl可以單獨調整因器件誤差造成的負電壓大小。如圖4A及圖4B所示分別為正4倍壓半波整流電路及負4倍壓半波整流電路。正 4倍壓半波整流電路由電容器C501、電容器C502、電容器C507、電容器C512、二極體501、二極體D502、二極體D511及二極體D512組成。負4倍壓半波整流電路由電容器C601、電容器C602、電容器C607、電容器C612、二極體D601、二極體D602、二極體D611及二極體D612 組成。此電路的優點是每個電容上的電壓不會超過變壓器次級峰值電壓的兩倍，可以選用耐壓較低的電容。負4倍壓半波整流電路的具體充電過程為在負半周時，二極體D501導通、二極體 D502截止，電源經二極體D501向電容器C501充電，在理想情況下，此半周內，二極體0501 可看成短路，同時電容器C501充電到Vm，電容器C501的極性為左負右正。在正半周時，即二極體D501截止、二極體D502導通，電源經電容器C501、二極體D502向電容器C507充電， 由於電容器C501的Vm再加上變壓器側的Vm，使電容器C507充電至最高2Vm，且極性左負右正，其實電容器C507的電壓並無法在一個半周內即充至2Vm，它必須在幾周後才可漸漸趨近於2Vm，就這樣循環往復，最終電容器C512電壓充至4Vm，且左負右正。負4倍壓半波整流電路的充電原理相同，只是矽堆的方向相反。
權利要求
1.一種高線性度高壓直流電源，其特徵在於包括比較器電路，比較器電路的輸入端分別連接輸入信號及電壓採樣電路的輸出端，其輸出端連接脈寬調製電路，脈寬調製電路的輸出端依次串聯逆變電路、高頻變壓器及倍壓電路，由倍壓電路產生高壓輸出，同時，由電壓米樣電路對聞壓輸出進行米樣。
2.如權利要求I所述的一種高線性度高壓直流電源，其特徵在於所述脈寬調製電路還連接保護電路。
3.如權利要求I所述的一種高線性度高壓直流電源，其特徵在於所述比較器電路包括比較器(UlB)，比較器(UlB)的輸入端分別連接所述電壓採樣電路的輸出端及所述輸入信號，比較器(UlB)的輸出端連接所述脈寬調製電路，在比較器(UlB)的輸入端與輸出端之間跨接積分電路。
4.如權利要求I所述的一種高線性度高壓直流電源，其特徵在於所述脈寬調製電路包括型號為SG3525的PWM晶片(U5)，PWM晶片(U5)的軟啟動端(SST)連接第二電位器 (VR2)。
5.如權利要求I所述的一種高線性度高壓直流電源，其特徵在於所述電壓採樣電路包括運算放大器(U2B)，運算放大器(U2B)的同相輸入端接地，運算放大器(U2B)的反相輸入端通過第一電阻(Rl)連接所述高壓輸出，在運算放大器(U2B)的反相輸入端與輸出端之間跨接串聯的第二電阻(R2)及第一電位器(VRl)。
全文摘要
本發明涉及一種高線性度高壓直流電源，其特徵在於包括比較器電路，比較器電路的輸入端分別連接輸入信號及電壓採樣電路的輸出端，其輸出端連接脈寬調製電路，脈寬調製電路的輸出端依次串聯逆變電路、高頻變壓器及正負倍壓電路，由正負倍壓電路產生高壓輸出，同時，由電壓採樣電路對高壓輸出進行採樣。本發明具有如下優點1、採用脈寬調製技術實現了高精度，高線性度，滿足了儀器輸出波形的高壓線性可調的要求，電壓輸出可以從0～6KV線性可調；2、紋波小，帶載能力強，長時間工作溫漂小，整個電源系統電壓實現自我調整；3、採用高頻開關電源技術，具有體積小、重量輕、效率高、可靠性好的特點。
文檔編號H02M7/10GK102611308SQ20121010240
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月9日 優先權日2012年4月9日
發明者朱廣洲, 王麗萍, 荊峰, 錢楓 申請人:上海三基電子工業有限公司