專利名稱：高穩(wěn)定度高壓直流電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種直流高壓電源，尤指一種高穩(wěn)定度高壓直流電源。
技術(shù)背景 目前，高壓直流電源在各種儀器、設(shè)備中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并且，更多的儀器、設(shè)備，如電子顯微鏡、電子加速器等，都要求高壓直流電源應(yīng)具備高壓輸出、高穩(wěn)定度、低紋波特性，且對(duì)輸出的高壓、穩(wěn)定度、紋波的要求也是越來(lái)越高，但是，我國(guó)國(guó)產(chǎn)的儀器儀表用高壓直流電源的高壓輸出均沒(méi)有超過(guò)100kv，而穩(wěn)定度和紋波最高也只能達(dá)到10_5量級(jí)，不能滿足諸如電子顯微鏡、電子加速器等高要求儀器、設(shè)備的需求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種高穩(wěn)定度高壓直流電源，該電源具備高穩(wěn)定度、低紋波的特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案一種高穩(wěn)定度高壓直流電源，其特征在于它包括倍壓電路、濾波電路、主放大器、基準(zhǔn)電源、功率推動(dòng)級(jí)電路、震蕩器、功率放大器，其中該震蕩器的輸出端與該功率推動(dòng)級(jí)電路的輸入端連接，該功率推動(dòng)級(jí)電路的輸出端經(jīng)由該功率放大器與該倍壓電路的輸入端連接，該倍壓電路的輸出端與該濾波電路的輸入端連接，該濾波電路的輸出端分為兩路，一路與負(fù)載連接，另一路依次經(jīng)由反饋電阻、基準(zhǔn)電阻與該基準(zhǔn)電源的輸出端連接，該反饋電阻與該基準(zhǔn)電阻相交的公共點(diǎn)與該主放大器的反相輸入端連接，該主放大器的輸出端與該功率推動(dòng)級(jí)電路的反饋端連接，形成反饋回路。所述濾波電路包括串聯(lián)連接的多個(gè)濾波單元，每個(gè)該濾波單元由并聯(lián)連接的一個(gè)電阻和一個(gè)電容構(gòu)成。所述反饋電阻由串聯(lián)連接的多個(gè)反饋單元構(gòu)成,每個(gè)該反饋單元由并聯(lián)連接的一個(gè)電容和一個(gè)電阻構(gòu)成。所述基準(zhǔn)電源為可調(diào)基準(zhǔn)電源，該可調(diào)基準(zhǔn)電源的輸入端經(jīng)由光電隔離電路與計(jì)算機(jī)的控制輸出端連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)用新型可輸出高達(dá)200kV的直流高壓，電流輸出控制在300 μ A以內(nèi)，直流高壓的穩(wěn)定度能達(dá)到2X10_6/min以上且紋波小于I X 10_6，具備高穩(wěn)定度、低紋波的特點(diǎn)。本實(shí)用新型可作為電流輸出在300 μ A以內(nèi)的通用型高壓直流電源使用，可廣泛應(yīng)用于諸如電子顯微鏡、電子加速器等需要高穩(wěn)定度、低紋波高壓直流電源的儀器、設(shè)備中。

圖I是本實(shí)用新型的電路組成示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖I，本實(shí)用新型高穩(wěn)定度高壓直流電源包括倍壓電路10、濾波電路20、主放大器50、基準(zhǔn)電源、功率推動(dòng)級(jí)電路70、震蕩器60、功率放大器80，其中該震蕩器60的輸出端與該功率推動(dòng)級(jí)電路70的輸入端連接，該功率推動(dòng)級(jí)電路70的輸出端經(jīng)由該功率放大器80與該倍壓電路10的輸入端連接，該功率放大器80由功率供給電路90供電，該倍壓電路10的輸出端與該濾波電路20的輸入端連接，該濾波電路20的輸出端分為兩路，一路與負(fù)載(圖中未示出)連接，另一路依次經(jīng)由反饋電阻30、基準(zhǔn)電阻40與該基準(zhǔn)電源的輸出端連接，該反饋電阻30與該基準(zhǔn)電阻40相交的公共點(diǎn)與該主放大器50的反相輸入端連接，該主放大器50的正相輸入端接地，該主放大器50的輸出端與該功率推動(dòng)級(jí)電路70的反饋端連接。如圖1，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，濾波電路20可包括串聯(lián)連接的多個(gè)濾波單元，每個(gè)該濾波單元由并聯(lián)連接的一個(gè)電阻和ー個(gè)電容構(gòu)成，例如，圖I中的電容C38和電阻R22即為ー個(gè)濾波單元，也可稱為ー級(jí)濾波，濾波電路20中可包括多級(jí)濾波。在濾波電路20中，需要對(duì)電容采取均壓措施以及要解決電場(chǎng)的均勻分布問(wèn)題，這對(duì)高壓的穩(wěn)定和減少放電很重要，是200kV以上電源必定要解決的問(wèn)題。如圖1，反饋電阻30可由串聯(lián)連接的多個(gè)反饋單元構(gòu)成，每個(gè)該反饋單元由并聯(lián)連接的一個(gè)電容和ー個(gè)電阻構(gòu)成，例如，圖I中電容C89和電阻R78即為ー個(gè)反饋單元，而連續(xù)串聯(lián)連接的四個(gè)反饋單元?jiǎng)t可稱為ー級(jí)反饋，反饋電阻30可由多級(jí)反饋組成。如圖1，基準(zhǔn)電源可為可調(diào)基準(zhǔn)電源100，該可調(diào)基準(zhǔn)電源100的輸入端經(jīng)由光電隔離電路110與計(jì)算機(jī)120的控制輸出端連接，即可通過(guò)計(jì)算機(jī)120來(lái)調(diào)節(jié)可調(diào)基準(zhǔn)電源100輸出的電壓Es。如圖1，該主放大器50應(yīng)采用放大倍數(shù)很大的放大器，該主放大器50既要保證足夠的放大倍數(shù)，又要防止發(fā)生震蕩，還要對(duì)高壓放電加強(qiáng)防護(hù)，確保整個(gè)系統(tǒng)安全工作。為此，反饋電阻30、基準(zhǔn)電阻40、主放大器50形成了ー個(gè)深度負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，可有效地達(dá)到上述目的。在本實(shí)用新型中，倍壓電路10、功率放大器80、主放大器50、基準(zhǔn)電源、功率推動(dòng)級(jí)電路70、震蕩器60、功率供給電路90、光電隔離電路110等均屬于熟知電子元器件或電路，故其具體構(gòu)成不再詳細(xì)描述。本實(shí)用新型的工作過(guò)程為震蕩器60產(chǎn)生低壓震蕩脈沖，該低壓震蕩脈沖經(jīng)由功率推動(dòng)級(jí)電路70、功率放大器80進(jìn)行兩次功率放大后，向倍壓電路10輸出所需電壓信號(hào)，而后由倍壓電路10將輸入的低壓信號(hào)經(jīng)過(guò)N級(jí)升壓后最終輸出ー個(gè)直流高壓，該直流高壓一部分輸出至負(fù)載，另ー 部分(稱為反饋信號(hào))經(jīng)由反饋回路進(jìn)行穩(wěn)定度調(diào)整，過(guò)程為該反饋信號(hào)經(jīng)由反饋電阻30、基準(zhǔn)電阻Rs 40和基準(zhǔn)電源Es構(gòu)成的反饋輸入電路進(jìn)入主放大器50，經(jīng)由主放大器50放大、功率推動(dòng)級(jí)電路70放大(放大電壓)后推動(dòng)功率放大器80，使倍壓電路10相應(yīng)改變其輸出的直流高壓，完成所輸出高壓的數(shù)值調(diào)整，確保最終輸出至負(fù)載的高壓的穩(wěn)定。具體來(lái)說(shuō)當(dāng)輸出EO變化時(shí)，這個(gè)“變化”會(huì)通過(guò)反饋電阻30反映到a點(diǎn)，a點(diǎn)的電位在靜態(tài)狀態(tài)時(shí)，極其接近零伏，但不會(huì)等于零伏，稱為“虛零”，上述的“變化”在這里與實(shí)際的零點(diǎn)(地)比較形成的差值就是主放大器50的輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)主放大器50放大后，通過(guò)功率推動(dòng)級(jí)電路70改變倍壓電路10的輸出，由于是負(fù)反饋，必定把EO的“變動(dòng)”調(diào)回來(lái)，使a點(diǎn)保持“虛零”，以此達(dá)到輸出的高壓穩(wěn)定的目的。差值小到一定程度會(huì)形成“死區(qū)”，該死區(qū)的大小取決于整個(gè)系統(tǒng)的放大倍率，放大倍率越大，死區(qū)越小，整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性能也就越好，一般，這個(gè)死區(qū)形成的差值都能忽略，可認(rèn)為a點(diǎn)的電位就是“零”，這就是“虛零”，于是，可以得到如下公式
權(quán)利要求1.ー種高穩(wěn)定度高壓直流電源，其特征在于它包括倍壓電路、濾波電路、主放大器、基準(zhǔn)電源、功率推動(dòng)級(jí)電路、震蕩器、功率放大器，其中 該震蕩器的輸出端與該功率推動(dòng)級(jí)電路的輸入端連接，該功率推動(dòng)級(jí)電路的輸出端經(jīng)由該功率放大器與該倍壓電路的輸入端連接，該倍壓電路的輸出端與該濾波電路的輸入端連接，該濾波電路的輸出端分為兩路，一路與負(fù)載連接，另一路依次經(jīng)由反饋電阻、基準(zhǔn)電阻與該基準(zhǔn)電源的輸出端連接，該反饋電阻與該基準(zhǔn)電阻相交的公共點(diǎn)與該主放大器的反相輸入端連接，該主放大器的輸出端與該功率推動(dòng)級(jí)電路的反饋端連接。
2.如權(quán)利要求I所述的高穩(wěn)定度高壓直流電源，其特征在于 所述濾波電路包括串聯(lián)連接的多個(gè)濾波単元，每個(gè)該濾波單元由并聯(lián)連接的一個(gè)電阻和ー個(gè)電容構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求I所述的高穩(wěn)定度高壓直流電源，其特征在于 所述反饋電阻由串聯(lián)連接的多個(gè)反饋單元構(gòu)成，每個(gè)該反饋單元由并聯(lián)連接的ー個(gè)電容和ー個(gè)電阻構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求I所述的高穩(wěn)定度高壓直流電源，其特征在于 所述基準(zhǔn)電源為可調(diào)基準(zhǔn)電源，該可調(diào)基準(zhǔn)電源的輸入端經(jīng)由光電隔離電路與計(jì)算機(jī)的控制輸出端連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高穩(wěn)定度高壓直流電源，它包括震蕩器，震蕩器的輸出端與功率推動(dòng)級(jí)電路的輸入端連接，功率推動(dòng)級(jí)電路的輸出端經(jīng)由功率放大器與倍壓電路的輸入端連接，倍壓電路的輸出端與濾波電路的輸入端連接，濾波電路的輸出端分兩路，一路與負(fù)載連接，另一路依次經(jīng)由反饋電阻、基準(zhǔn)電阻與基準(zhǔn)電源的輸出端連接，反饋電阻與基準(zhǔn)電阻相交的公共點(diǎn)與主放大器的反相輸入端連接，主放大器的輸出端與功率推動(dòng)級(jí)電路的反饋端連接。本實(shí)用新型可輸出高達(dá)200kV的直流高壓且穩(wěn)定度能達(dá)到2×10-6/min以上，紋波小于1×10-6，具備高穩(wěn)定度、低紋波的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02M1/14GK202406041SQ20112056490
公開日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者劉安生, 孫繼光, 張希順, 張智慧, 杜志偉, 杜風(fēng)貞, 牟洪山, 馬通達(dá) 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院