專利名稱：共用基準(zhǔn)高壓源的多路高壓輸出電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高壓電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及多路輸出高壓技術(shù)，具體提出一種共用基準(zhǔn)高壓源的多路高壓輸出電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有多路輸出的高壓電源，由于輸出電壓太高，考慮安規(guī)等安全性或者實(shí)際生產(chǎn)工藝的因素，一般都不采用在變壓器上用多個繞組來做多路輸出，而是每一路的高壓電源用單獨(dú)的一個高壓轉(zhuǎn)換器來完成，每個高壓轉(zhuǎn)換器基本上都包括一套高壓磁性元件(如變壓器)、大功率元件(如三極管或場效應(yīng)管)、倍壓整流元件、高壓電容以及反饋控制元件等等，采用此方法主要存在以下幾個缺陷I、需要使用多個單獨(dú)的高壓轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)多個輸出高壓，成本高，體積大，干擾 大由于每個高壓轉(zhuǎn)換器基本上都包括一套高壓磁性元件(如變壓器)、大功率元件(如三極管或場效應(yīng)管)、倍壓整流元件、高壓電容以及反饋控制元件等等，輸入路數(shù)越多則所用的元件數(shù)目越多，所以造成整個方案成本過高，體積大，不能實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計，而且每個高壓轉(zhuǎn)換器由于工作的頻率相對較高，互相之間容易產(chǎn)生干擾，EMC及整機(jī)電器性能變差。2、目前高壓調(diào)壓技術(shù)，傳統(tǒng)上主要是采用單獨(dú)的串聯(lián)調(diào)壓或并聯(lián)調(diào)壓的方法，這種方法雖然也能實(shí)現(xiàn)輸出高壓的變壓，但存在調(diào)壓范圍窄，效率差，要求輸入電壓高的缺
占-
^ \\\ ·①對于如圖I所示的串聯(lián)調(diào)壓方式，輸出電壓不能實(shí)現(xiàn)從OV起調(diào)；對于如圖2所示的并聯(lián)調(diào)壓方式，輸出電壓的最大值不能調(diào)到基準(zhǔn)輸入電壓值Vmax(-2200V)。所以，單獨(dú)的串聯(lián)或并聯(lián)調(diào)壓，均無法實(shí)現(xiàn)寬的輸出電壓范圍(0V Vmax)，從而限制了產(chǎn)品的使用范圍；②轉(zhuǎn)換效率低，由于都要使用電阻來分壓，如圖I中的電阻R212、圖2中的電阻R203，這兩個電阻上消耗了大量的功率；③為提高帶載能力，要求提供更高的Vmax電壓，如圖I或圖2所示輸出電壓為-1100V時，基準(zhǔn)輸入電壓要求使用-2200V的Vmax電壓，而更高的Vmax電壓，也意味著更高的成本和更低的效率。3、現(xiàn)有技術(shù)主要采用高壓穩(wěn)壓管進(jìn)行導(dǎo)通控制，對于串聯(lián)調(diào)壓方式來說這種方法耗損較大且成本較高，如串聯(lián)調(diào)壓圖I中的ZD201，ZD202, ZD203均采用高壓穩(wěn)壓管，成本高，而且由于兩端電壓太高，有少量的電流流過都會產(chǎn)生較大的耗損，效率較低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種共用基準(zhǔn)高壓源的多路高壓輸出電路，此電路采用一個高壓轉(zhuǎn)換器即可實(shí)現(xiàn)多個輸出高壓，成本較低，易于實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的[0011]共用基準(zhǔn)高壓源的多路高壓輸出電路，包括一個高壓轉(zhuǎn)換器和多個高壓調(diào)壓電路，直流電輸入端連接所述高壓轉(zhuǎn)換器，所述高壓轉(zhuǎn)換器的輸出端同時連接多個相互獨(dú)立的高壓調(diào)壓電路，多個高壓調(diào)壓電路將高壓轉(zhuǎn)換器輸入的高壓通過調(diào)節(jié)獲得多路相互獨(dú)立的聞壓輸出。具體地，所述高壓轉(zhuǎn)換器包括一高壓變壓器、開關(guān)管和正弦波自激震蕩電路及其反饋回路；由帶反饋回路的正弦波自激震蕩電路提供穩(wěn)定的正弦波信號驅(qū)動開關(guān)管，使輸入的直流電產(chǎn)生正弦變化，從而經(jīng)高壓變壓器轉(zhuǎn)換成基準(zhǔn)電壓?；鶞?zhǔn)電壓分別進(jìn)入多個高壓調(diào)壓電路，由多個相互獨(dú)立的高壓調(diào)壓電路轉(zhuǎn)換成受PWM占空比信號控制的輸出高壓。所述高壓調(diào)壓電路包括運(yùn)算放大器、控制元件、串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)以及并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)；PWM控制信號輸入到運(yùn)算放大器的輸入端，運(yùn)算放大器的輸出端分別與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)相連，其中運(yùn)算放大器與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)之間還連接一控制元件來對串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)進(jìn)行導(dǎo)通控制；基準(zhǔn)高壓源輸入端輸出基準(zhǔn)輸入電壓至串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)均連接高壓輸出端。
輸入的PWM控制信號從運(yùn)算放大器反相輸入端進(jìn)入后經(jīng)運(yùn)算放大器信號處理，從運(yùn)算放大器的輸出端分別進(jìn)入串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)根據(jù)運(yùn)算放大器處理后的PWM控制信號對基準(zhǔn)輸入電壓進(jìn)行線性調(diào)壓，調(diào)壓后的輸出高壓供至高壓輸出端，從而實(shí)現(xiàn)了 PWM控制信號對輸出高壓的調(diào)壓控制。優(yōu)選的技術(shù)方案是本高壓調(diào)壓電路還包括一反饋電路，所述反饋單元介接在高壓輸出端與運(yùn)算放大器輸入端之間，高壓輸出端輸出的電壓還通過反饋電路進(jìn)行反饋處理，以使得高壓輸出端輸出的高壓穩(wěn)定。優(yōu)選的技術(shù)方案是本高壓調(diào)壓電路還包括一濾波單元，所述濾波單元與運(yùn)算放大器輸入端相連接，輸入的PWM控制信號經(jīng)濾波單元輸入到運(yùn)算放大器輸入端。在運(yùn)算放大器處理之前，濾波單元首先對輸入的PWM控制信號進(jìn)行濾波處理，有助于提高后續(xù)調(diào)壓操作的準(zhǔn)確度。所述控制元件為一光耦，所述光耦的輸入端連接運(yùn)算放大器的輸出端，所述光耦的輸出端連接與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)。使用光耦來代替成本較高的高壓穩(wěn)壓管，使得成本降低，并有效地避免產(chǎn)生較大的耗損，從而提高工作效率。所述高壓調(diào)壓電路的反饋電路包括一電阻，所述電阻的一端連接高壓輸出端，另一端連接運(yùn)算放大器。所述控制元件還可以包括串聯(lián)的K個TVS管，所述K個TVS管的陽極和陰極相互串聯(lián)；TVS管的個數(shù)K主要由輸入高壓值與TVS管擊穿電壓值來確定。運(yùn)算放大器的輸出端連接一二極管的陰極，所述二極管的陽極通過一電阻連接一三極管的基極，所述三極管的集電極連接第一個TVS管，所述第K個TVS管連接串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)。所述反饋電路包括電阻兩個電阻，兩電阻組成串聯(lián)支路，支路的一端連接至高壓輸出端，另一端接地，同時，兩電阻之間的支路節(jié)點(diǎn)連接到運(yùn)算放大器。更具體地，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)分別由M個三極管和N個三極管組成，所述M個三極管的集電極與發(fā)射極相互串聯(lián)，N個三極管的集電極與發(fā)射極相互串聯(lián)，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)的M個三極管串聯(lián)后介接在基準(zhǔn)高壓源輸入端和高壓輸出端之間，與高壓輸出端所接的負(fù)載相串聯(lián)；所述并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)的N個三極管并聯(lián)接在接地端和高壓輸出端之間，與高壓輸出端所接的負(fù)載相并聯(lián)。[0020]串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)的相互結(jié)合使得每路的輸出高壓可調(diào)，實(shí)現(xiàn)較寬的調(diào)壓范圍，甚至可以從OV起調(diào)，并且均適用于正、負(fù)高壓的調(diào)節(jié)，可使用在要求每路的輸出高壓可調(diào)或者每路的輸出高壓受輸入信號的控制按一定規(guī)律變化的不同的應(yīng)用場合；當(dāng)進(jìn)行負(fù)高壓調(diào)節(jié)時，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)采用M個NPN型三極管串聯(lián)組成，連接關(guān)系為第一三極管的發(fā)射極連接到基準(zhǔn)高壓源輸入端，其基極與控制元件的控制端連接，第一三極管的集電極連接第二三極管的發(fā)射極，第二三極管的集電極連接第三三極管的發(fā)射極，以此類推，第M-I三極管的集電極連接到第M三極管的發(fā)射極，第M三極管的集電極連接高壓輸出端；而所述并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)采用N個PNP型三極管串聯(lián)組成，連接關(guān)系為第一三極管的發(fā)射極連接運(yùn)算放大器的電壓輸出端，其集電極連接第二三極管的發(fā)射極，第二三極管的集電極連接第三三極管的發(fā)射極，以此類推，第N-I三極管的集電極連接第N三極管的發(fā)射極，第N三極管的集電極連接到高壓輸出端；當(dāng)進(jìn)行正高壓調(diào)節(jié)時正好相反，串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)采用M個PNP型三極管按上述的連 接關(guān)系串聯(lián)組成，并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)采用N個NPN型三極管按上述連接關(guān)系串聯(lián)組成。關(guān)于串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)中串聯(lián)的三級管個數(shù)M與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)中串聯(lián)的三極管的個數(shù)N，則根據(jù)所需調(diào)節(jié)電壓的高低與每個三極管安全工作的電壓要求來決定。本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果I、由于只使用一個高壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生公共的基準(zhǔn)高壓源，不需要使用多個單獨(dú)的高壓轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)多個輸出高壓，從而大大減少了多路輸出應(yīng)用中的高壓轉(zhuǎn)換器的數(shù)目，并減少了相關(guān)元件的使用，如高壓變壓器、大功率元件、倍壓整流元件、高壓電容、反饋控制元件等相對昂貴的元器件，而且本實(shí)用新型中每一路的高壓調(diào)壓電路，基本上都只使用到價格相對較低的小功率三極管等功率元件，同時使用光耦或TVS管來代替相對昂貴的高壓穩(wěn)壓管，使得本實(shí)用新型在整體設(shè)計中的成本優(yōu)勢非常明顯，下面是兩種方案在某一工程應(yīng)用中材料成本上的比較(按4路高壓輸出計算)(I)按現(xiàn)有的電路方案每路高壓轉(zhuǎn)換器的價格5. 328RMB,如果有4路輸出，則總共價格4X5. 328 =21. 312RMB ；(2)按本實(shí)用新型的電路方案共同使用一路高壓轉(zhuǎn)換器(基準(zhǔn)高壓源)的價格5. 328RMB ;然后在這個基礎(chǔ)上再用4路高壓調(diào)壓電路轉(zhuǎn)換出4路獨(dú)立的輸出高壓每路高壓調(diào)壓電路的價格1.884RMB ;4路輸出1. 884X4 = 7. 536RMB，則總價格5. 328+7. 536 = 12. 864RMB。兩種方案相比，總體價格下降21.312-12.864 = 8. 448RMB，可節(jié)約約40 %的成本，因此本實(shí)用新型具有突出的成本優(yōu)勢及經(jīng)濟(jì)效益，而且輸出高壓路數(shù)越多優(yōu)勢越明顯。2、由于只需要共用一個高壓轉(zhuǎn)換器，減少了變壓器、大功率管、高壓整流管、高壓電容等大體積的電器件，使所應(yīng)用的產(chǎn)品的整體體積大為減小，從而較易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的小型化設(shè)計。3、高壓轉(zhuǎn)換器工作頻率較高(一般20KHz以上)，如果多個高壓轉(zhuǎn)換器一起工作時，容易互相干擾，使得EMC性能及電器性能都變差，也增加了電路調(diào)試的復(fù)雜程度；而本實(shí)用新型由于共用一個高壓轉(zhuǎn)換器，所以不會產(chǎn)生相互間的干擾，同時由于每路高壓調(diào)壓電路都是工作在直流DC的場合，沒有高的開關(guān)頻率的產(chǎn)生，所以產(chǎn)品EMC及電器性能相對現(xiàn)有技術(shù)都有較大改善，也使得電路調(diào)試過程相對簡單。4、本實(shí)用新型采用光耦或TVS管來控制調(diào)整環(huán)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)隔離控制，在輸出電壓較高的場合，低成本及高效率的優(yōu)勢更加明顯。5、采用串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)兩種方式協(xié)同工作的調(diào)壓方法，可實(shí)現(xiàn)較寬的調(diào)壓范圍，可降低輸入電壓，有效地提高效率。

圖I所示為現(xiàn)有高壓調(diào)壓技術(shù)的串聯(lián)調(diào)壓方式的電路圖圖2所示為現(xiàn)有高壓調(diào)壓技術(shù)的并聯(lián)調(diào)壓方式的電路圖
圖3所示為本實(shí)用新型總體電路框架圖圖4所示為本實(shí)用新型的高壓轉(zhuǎn)換器的電路圖圖5所示為本實(shí)用新型的高壓調(diào)壓電路的框架圖圖6所示為本實(shí)用新型的高壓調(diào)壓電路實(shí)施例一的電路圖圖7所示為本實(shí)用新型的高壓調(diào)壓電路實(shí)施例二的電路圖
具體實(shí)施方式
如圖3所示，總的來說，本實(shí)用新型共用基準(zhǔn)高壓源的多路高壓輸出電路，包括一個高壓轉(zhuǎn)換器和多個高壓調(diào)壓電路，直流電輸入端連接所述高壓轉(zhuǎn)換器，所述高壓轉(zhuǎn)換器的輸出端同時連接多個相互獨(dú)立的高壓調(diào)壓電路，多個高壓調(diào)壓電路將高壓轉(zhuǎn)換器輸入的高壓通過調(diào)節(jié)獲得多路相互獨(dú)立的高壓輸出。圖4示出了所述高壓轉(zhuǎn)換器的電路圖，所述高壓轉(zhuǎn)換器主要包括一高壓變壓器I、開關(guān)管Q100、正弦波自激震蕩電路2及其反饋回路；所述正弦波自激震蕩電路2包括一運(yùn)算放大器U100A，所述運(yùn)算放大器U100A的輸出端連接二極管ZlOO的陰極，二極管ZlOO的陽極過電阻R103和電阻R103連接高壓變壓器I的繞組T100A，高壓變壓器I的繞組T100A和繞組T100B分別與一開關(guān)管QlOO的基極和集電極連接，所述開關(guān)管QlOO的發(fā)射極通過電阻R108接地，高壓變壓器I的繞組T100C分別連接整流二極管DlOO和整流二極管DlOl，運(yùn)算放大器U100A的同相輸入端通過一反饋電阻R105連接高壓輸出端(Vref)，由帶反饋回路的正弦波自激震蕩電路2提供穩(wěn)定的正弦波信號驅(qū)動開關(guān)管Q100，使輸入的25V直流電產(chǎn)生正弦變化，從而經(jīng)高壓變壓器TlOO和整流二極管D100、整流二極管DlOl轉(zhuǎn)換成基準(zhǔn)電壓-1350V，基準(zhǔn)電壓-1350V作為基準(zhǔn)高壓源分別輸入各高壓調(diào)壓電路的高壓輸入端。見圖5，為所述高壓調(diào)壓電路的電路框架圖，包括運(yùn)算放大器10、控制元件11、串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12、并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13以及反饋電路14 ;PWM控制信號的輸入端連接運(yùn)算放大器10，運(yùn)算放大器10的輸出端分別與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13相連，其中運(yùn)算放大器10與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12之間還連接一控制元件11 ;從上述高壓轉(zhuǎn)換器過來的高壓輸入端連接串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13均連接高壓輸出端，所述高壓輸出端還通過一反饋電路14連接運(yùn)算放大器10。輸入的PWM控制信號經(jīng)濾波后，進(jìn)入運(yùn)算放大器10反相輸入端，從運(yùn)算放大器10的輸出端分別進(jìn)入串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13，通過所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13的協(xié)同調(diào)節(jié)作用，使得高壓輸出在高壓轉(zhuǎn)換器提供的基準(zhǔn)高壓源的基礎(chǔ)上受PWM控制信號控制按一定規(guī)律變化，通過反饋電路14控制輸出使輸出高壓穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)PWM控制信號對輸出電壓的控制。下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例一見圖6，是本實(shí)用新型所述高壓調(diào)壓電路的電路原理圖，光耦PC200在本實(shí)施例中作為圖5所示的控制元件11，PWM控制信號輸入端(K-Drpwm)經(jīng)過電阻R201、電阻R202、電容C200和電容C202組成的濾波單元連接到運(yùn)算放大器U200A的反相輸入端(PIN2)，所述運(yùn)算放大器U200A的正相輸入端(PIN3)通過電阻R217接地，其輸出端(PINl) —方面連接并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13 ;另一方面通過電阻R208、光耦PC200間接地連接串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12， 具體為電阻R208與光耦PC200的輸入端連接，光耦PC200的輸出端分別連接高壓輸入端(-1350V)和串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)；具體地，串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12包括串聯(lián)的NPN型三極管Q200、NPN型三極管Q201、NPN型三極管Q202、NPN型三極管Q203、NPN型三極管Q204，三極管Q200的發(fā)射極連接到高壓輸入端，其基極與光耦PC200的輸出端連接，三極管Q201的發(fā)射極連接到三極管Q200的集電極，三極管Q202的發(fā)射極連接到三極管Q201的的集電極，三極管Q203的發(fā)射極連接到三極管Q202的集電極，三極管Q204的發(fā)射極連接到三極管Q203的的集電極，三極管Q204的集電極連接到高壓輸出端；所述的NPN型三極管(Q200、Q201、Q202、Q203、Q204)串聯(lián)接在基準(zhǔn)高壓源-1350V輸入端和高壓輸出端之間，與高壓輸出端所接的負(fù)載為串聯(lián)關(guān)系。并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13包括串聯(lián)的PNP型三極管Q205、Q206、Q207、Q208 ;三極管Q208的發(fā)射極通過電阻R215 —方面連接運(yùn)算放大器U200A的輸出端，另一方面通過電阻R218接地，其集電極連接到三極管Q207的發(fā)射極，三極管Q207的集電極連接到三極管Q206的發(fā)射極，三極管Q206的集電極連接到三極管Q205的發(fā)射極，三極管Q205的集電極也連接到高壓輸出端；所述PNP型三極管(Q205、Q206、Q207、Q208)并聯(lián)接在基準(zhǔn)高壓源(-1350V)輸入端和高壓輸出端之間，與高壓輸出端所接的負(fù)載為并聯(lián)關(guān)系。其反饋電路14為電阻R200，所述電阻R200—端連接高壓輸出端，另一端連接運(yùn)算放大器U200A的反相輸入端(PIN2)；在整機(jī)上電后，從控制信號輸入端(K-Drpwm)輸入一個幅度為5V的PWM控制信號，如果其占空比變大，則經(jīng)濾波后輸入至運(yùn)算放大器U200A的反相輸入端(PIN2)的電壓升高，其輸出端(PINl)所得到的輸出電壓就降低；一方面在串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)中，由運(yùn)放U200A的輸出電壓降低引起的串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)支路電流減小，也即流經(jīng)光耦PC200的初級邊電流變小，則所述光耦PC200的次級邊的CE極電壓升高，使得三極管Q200的導(dǎo)通程度加大，從而與其串聯(lián)的三極管Q201、三極管Q202、三極管Q203、三極管Q204的導(dǎo)通程度也加大，所以每個三極管的CE極電壓變小，使得輸出高壓端的電位與基準(zhǔn)電壓源(-1350V)接近；另一方面在并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)中，由于運(yùn)放U200A的輸出電壓降低，通過三極管Q208的電流減少，三極管Q208向截止區(qū)發(fā)展逐漸呈高阻態(tài)，其CE極電壓升高，與三極管Q208串聯(lián)的三極管Q205，三極管Q206和三極管Q207的CE極電壓也升高，使得輸出高壓值與基準(zhǔn)電壓源(-1350V)接近；隨著輸出高壓與基準(zhǔn)電壓源(-1350V)的接近，電阻R200與運(yùn)算放大器U200A共同形成的負(fù)反饋電路會使輸出高壓控制在一穩(wěn)定值，由此實(shí)現(xiàn)占空比信號對輸出電壓的控制。相反地，如果PWM控制信號占空比減少，電路將是一個相反的工作過程，具體工作原理在此不再論述。由于串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)及并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)使用的三極管具有線性可變電阻的特性，當(dāng)串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)的三極管完全導(dǎo)通(相當(dāng)于電阻為O)時，其輸出電壓最高(Vmax);當(dāng)并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)的三極管完全導(dǎo)通(相當(dāng)于電阻為O)時，輸出電壓最低(OV)，所以本實(shí)用新型容易實(shí)現(xiàn)寬的調(diào)壓范圍(O Vmax)由上述可知，輸出電壓值與控制信號的占空比成線性關(guān)系Vo = VmaxXD(Vo為 輸出電壓值，D為占空比，Vmax為根據(jù)不同的應(yīng)用而設(shè)定的最大電壓值)，占空比的變化范圍為0% 100%，在D = 0%時，輸出電壓為0V，實(shí)現(xiàn)了 OV起調(diào)，在本實(shí)施例中輸出電壓為-1100V時，要求的輸入電壓僅為-1350V，大大低于圖I或圖2中的輸入電壓-2200V ;同時由于沒有了之前的分壓電阻R212和分壓電阻R203，效率大大提高。實(shí)施例二見圖7，是本實(shí)用新型所述高壓調(diào)壓電路的另一形式，本實(shí)施例中的濾波電路由電阻R201、電阻R204、電阻R206、可調(diào)電阻VR200、電容C200、電容C201和電容C202組成?？刂圃?1則由TVS管Z201、TVS管Z202和TVS管Z203串聯(lián)組成。PWM控制信號輸入端(K-Drpwm)經(jīng)過濾波電路連接到運(yùn)算放大器U200A的反相輸入端(PIN2)，所述運(yùn)算放大器U200A的正相輸入端(PIN3)接地，其輸出端(PINl) —方面通過電阻R224和TVS管Z205連接并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)；另一方面通過控制元件連接串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)，具體為運(yùn)算放大器U200A的輸出端(PINl)連接二極管Z204的陰極，二極管Z204的陽極通過電阻R215連接三極管Q205的基極，三極管Q205的發(fā)射極通過電阻R202連接18V電壓，其集電極通過電阻R213連接TVS管Z203的陰極，TVS管Z203的陽極連接TVS管Z202的陰極，TVS管Z202的陽極連接TVS管Z201的陰極，TVS管Z201的陽極一方面通過電阻R205連接-1350高壓輸入端，另一方面連接串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)；所述的串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13的構(gòu)成與實(shí)施例一相同，在此不加贅述，在串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12與-1350高壓輸入端之間還串聯(lián)有TVS管Z200，在運(yùn)算放大器U200A的輸出端與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)之間還串聯(lián)有TVS管Z205 ；本實(shí)施例中的反饋電路14包括電阻R200與電阻R216，電阻R200與電阻R216的一端連接運(yùn)算放大器U200A的反相輸入端，電阻R216的另一端接地。在整機(jī)上電后，從控制信號輸入端(K-Drpwm)輸入一個幅度為5V的PWM控制信號，如果PWM控制信號的占空比加大，則經(jīng)濾波后輸入至運(yùn)算放大器U200A的反相輸入端(PIN2)的電壓也越高，其輸出端(PINl)所得到的輸出電壓就越低，由于運(yùn)放U200A的輸出電壓降低，三級管Q205的基極電流變大，其導(dǎo)通程度變大，則通過反向?qū)ǖ腡VS管Z203、Z202、Z20的電流變大，從而三極管Q200的基極電流增大，其導(dǎo)通程度加大，從而與其串聯(lián)的三極管Q201、三極管Q202、三極管Q203和三極管Q204的導(dǎo)通程度也加大，所以每個三極管的CE極兩端電壓減小，使得輸出高壓端的電位與基準(zhǔn)電壓源(-1350V)接近；當(dāng)三極管完全導(dǎo)通(相當(dāng)于電阻為O)時，其輸出電壓最高；另一方面，由于運(yùn)算放大器U200A輸出端(PINl)的輸出電壓降低，流經(jīng)TVS管Z205的電流變小，三極管Q209的導(dǎo)通程度變小，三極管Q209的CE極電壓升高，從而與三極管Q208串聯(lián)的三極管Q208，三極管Q206，三極管Q207的CE極電壓升高，使得輸出高壓值向基準(zhǔn)電壓源(-1350)接近。相反地，如果PWM控制信號占空比減少，電路將是一個相反的工作過程，具體工作原理在此不再論述。由上述可知，本實(shí)施例中輸出電壓值與控制信號的占空比成線性關(guān)系Vo =Vmax X D (Vo為輸出電壓值，D為占空比，Vmax為根據(jù)不同的應(yīng)用而設(shè)定的最大電壓值)。需要說明的是，上述實(shí)施例只說明了本實(shí)用新型用于負(fù)高壓調(diào)節(jié)時的結(jié)構(gòu)與工作 原理，由于本實(shí)用新型也適用于正高壓調(diào)節(jié)，當(dāng)用于正高壓調(diào)節(jié)時，串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)采用PNP型三極管的集電極與發(fā)射極串聯(lián)組成，并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)則采用NPN型三極管的集電極與發(fā)射極串聯(lián)組成，同時實(shí)施例二中的TVS管需極性反轉(zhuǎn)連接，高壓調(diào)壓電路的反饋信號接入運(yùn)算放大器的同相輸入端，其他結(jié)構(gòu)連接、工作原理均與上述實(shí)施例相同。上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.共用基準(zhǔn)高壓源的多路高壓輸出電路，其特征在于包括一個高壓轉(zhuǎn)換器和多個高壓調(diào)壓電路，直流電輸入端連接所述高壓轉(zhuǎn)換器，所述高壓轉(zhuǎn)換器的輸出端同時連接多個相互獨(dú)立的高壓調(diào)壓電路，多個高壓調(diào)壓電路將高壓轉(zhuǎn)換器輸入的高壓通過調(diào)節(jié)獲得多路相互獨(dú)立的聞壓輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的共用基準(zhǔn)高壓源的多路高壓輸出電路，其特征在于所述高壓轉(zhuǎn)換器包括一高壓變壓器、開關(guān)管、正弦波自激震蕩電路及其反饋回路；所述正弦波自激震蕩電路包括一運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的輸出端連接通過二極管連接高壓變壓器的第一繞組，高壓變壓器的第一繞組和第二繞組分別與一開關(guān)管的基極和集電極連接，所述開關(guān)管的發(fā)射極通過電阻接地，高壓變壓器的第三繞組分別連接第一整流二極管和第二整流二極管，運(yùn)算放大器的同相輸入端通過一反饋電阻連接高壓輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的共用基準(zhǔn)高壓源的多路高壓輸出電路，其特征在于所述高壓調(diào)壓電路包括運(yùn)算放大器、控制元件、串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)以及并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)；PWM控制信號輸入到運(yùn)算放大器的輸入端，運(yùn)算放大器的輸出端分別與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)相連，其中運(yùn)算放大器與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)之間還連接一控制元件來對串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)進(jìn)行導(dǎo)通控制；基準(zhǔn)高壓源輸入端輸出基準(zhǔn)輸入電壓至串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)均連接高壓輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的共用基準(zhǔn)高壓源的多路高壓輸出電路，其特征在于所述高壓調(diào)壓電路還包括一反饋電路，所述反饋單元介接在高壓輸出端與運(yùn)算放大器輸入端之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的共用基準(zhǔn)高壓源的多路高壓輸出電路，其特征在于本高壓調(diào)壓電路還包括一濾波單元，所述濾波單元與運(yùn)算放大器輸入端相連接，輸入的PWM控制信號經(jīng)濾波單元輸入到運(yùn)算放大器輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的共用基準(zhǔn)高壓源的多路高壓輸出電路，其特征在于所述控制元件為一光耦，所述光耦的輸入端連接運(yùn)算放大器的輸出端，所述光耦的輸出端分別連接高壓輸入端與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的共用基準(zhǔn)高壓源的多路高壓輸出電路，其特征在于所述高壓調(diào)壓電路的反饋電路包括一電阻，所述電阻的一端連接高壓輸出端，另一端連接運(yùn)算放大器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的共用基準(zhǔn)高壓源的多路高壓輸出電路，其特征在于所述控制元件包括串聯(lián)的K個TVS管，所述K個TVS管的陽極和陰極相互串聯(lián)；運(yùn)算放大器的輸出端連接一二極管的陰極，所述二極管的陽極通過一電阻連接一三極管的基極，所述三極管的集電極連接第一個TVS管，所述第K個TVS管連接串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的共用基準(zhǔn)高壓源的多路高壓輸出電路，其特征在于所述反饋電路包括兩個電阻，兩電阻組成串聯(lián)支路，支路的一端連接至高壓輸出端，另一端接地，同時，兩電阻之間的支路節(jié)點(diǎn)連接到運(yùn)算放大器。
10.根據(jù)權(quán)利要求3至9任一項所述的共用基準(zhǔn)高壓源的多路高壓輸出電路，其特征在于所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)分別由M個三極管和N個三極管組成，所述M個三極管的集電極與發(fā)射極相互串聯(lián)，N個三極管的集電極與發(fā)射極相互串聯(lián)，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)的M個三極管串聯(lián)后介接在基準(zhǔn)高壓源輸入端和高壓輸出端之間，與高壓輸出端所接的負(fù)載相串聯(lián)；所述并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)的N個三極管并聯(lián)接在接地端和高壓輸出端之間，與高壓輸出端所 接的負(fù)載相并聯(lián)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了共用基準(zhǔn)高壓源的多路高壓輸出電路，包括一個高壓轉(zhuǎn)換器和多個高壓調(diào)壓電路，直流電輸入端連接所述高壓轉(zhuǎn)換器，所述高壓轉(zhuǎn)換器的輸出端同時連接多個相互獨(dú)立的高壓調(diào)壓電路，多個高壓調(diào)壓電路將高壓轉(zhuǎn)換器輸入的高壓通過調(diào)節(jié)獲得多路相互獨(dú)立的高壓輸出。由于只需要共用一個高壓轉(zhuǎn)換器，減少了變壓器、大功率管等大體積的電器件，使所應(yīng)用的產(chǎn)品的整體體積大為減小，從而較易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的小型化設(shè)計，具有較高的成本優(yōu)勢。
文檔編號H02M3/156GK202444422SQ20122002147
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者張世桐, 李建明, 林兒, 沈橋榮 申請人:惠州三華工業(yè)有限公司