本發(fā)明涉及高壓電源電路，尤其是一種可用于便攜式設(shè)備的高壓發(fā)生電路及方法。

背景技術(shù)：

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，越來越多的電子設(shè)備朝著小型化、便攜式的方向發(fā)展，在高壓電源領(lǐng)域，一般有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一種為變壓器直接升壓，如圖1所示，電路結(jié)構(gòu)簡單，主要由工頻變壓器T2以及二極管D4、電容C4組成，T2的次級(jí)線圈匝數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于初級(jí)線圈匝數(shù)，通過線圈耦合將電壓升高，然后經(jīng)過D4和C4的整流濾波得到所需高壓，不過這種方式適合將交流電壓進(jìn)行升壓處理，如果是直流電壓，需要先將直流逆變?yōu)榻涣?，而且變壓器體積非常龐大，要實(shí)現(xiàn)低壓轉(zhuǎn)高壓小型化甚至微型化，這種方式并不現(xiàn)實(shí)；另一種方式為開關(guān)電源方式，其中拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較為簡單的反激電路模式如圖2所示，一般由PWM芯片、開關(guān)MOS、變壓器及整流濾波器件組成，R3、C5和D6構(gòu)成尖峰吸收電路，PWM芯片由輔助繞組II產(chǎn)生的電壓經(jīng)D5和E2整流濾波后供電，同時(shí)控制MOS管Q2的導(dǎo)通與關(guān)斷，初級(jí)繞組I則把Vin能量傳遞到次級(jí)繞組III，繞組III經(jīng)D7和C6整流濾波得到輸出電壓Vout，此電路技術(shù)比較成熟，但所用器件較多，小型化應(yīng)用比較困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種可用于便攜式設(shè)備的高壓發(fā)生電路及方法。在某些應(yīng)用中，由于體積限制，所包含的器件單元必須小型化，高壓發(fā)生裝置也不例外，過去采用線性模式或開關(guān)模式的電源雖然可以實(shí)現(xiàn)低壓到高壓的轉(zhuǎn)換，但利用這些電路制作的產(chǎn)品體積較大，都不屬于小型或微型產(chǎn)品，它們通常會(huì)占用較大的空間來安裝，因此，本發(fā)明提供一種高壓發(fā)生電路，不僅可以提供設(shè)備所需的高壓，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)高壓發(fā)生裝置的微型化，使很多笨重的設(shè)備變成便攜式的可攜帶的產(chǎn)品。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種可用于便攜式設(shè)備的高壓發(fā)生電路包括變壓器、開關(guān)管以及n級(jí)倍壓整流電路；變壓器輔助繞組一端與開關(guān)管控制端連接，開關(guān)管輸入端接地，開關(guān)管輸出端與原邊主繞組一端連接；

變壓器原邊主繞組另一端與變壓器輔助繞組另一端都通過直流電源供電，開關(guān)管控制端有電壓通過后，開關(guān)管導(dǎo)通，開關(guān)管輸入端與開關(guān)管輸出端連接，而開關(guān)管輸出端與變壓器原邊主繞組一端連接，則開關(guān)管輸出端有直流電源供電，開關(guān)管輸入端與輸出端之間有電壓變化，隨后變壓器原邊主繞組有電壓變化，則變壓器原邊主繞組將能量傳遞給變壓器次邊繞組，再經(jīng)過n級(jí)倍壓整流電壓電路放大n倍；

同時(shí)輔助繞組能量被原邊主繞組耦合的能量抵消，輔助繞組電壓逐漸遞減為0，開關(guān)管關(guān)斷；直流電源重新通過變壓器輔助繞組給開關(guān)管控制端提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)開關(guān)輸入端與輸出端導(dǎo)通，則重復(fù)使得變壓器原邊主繞組將能量傳遞給變壓器次邊繞組，再經(jīng)過n級(jí)倍壓整流電壓電路放大n倍；

重復(fù)輔助繞組能量被原邊主繞組耦合的能量抵消，直到變壓器原邊主繞組將能量傳遞給變壓器次邊繞組，再經(jīng)過n級(jí)倍壓整流電壓電路放大n倍的過程，通過開關(guān)管構(gòu)成諧振開關(guān)的高壓發(fā)生電路，次邊繞組不斷將變壓器原邊主繞組傳遞的能量進(jìn)行升壓轉(zhuǎn)換，通過n級(jí)倍壓整流電路輸出；其中V_次*n=V_out；V_次是次級(jí)繞組輸出電壓。

進(jìn)一步的，所述第n級(jí)倍壓整流電路包括第n電容以及第n二極管；

第一電容一端與第一二極管陰極連接，第一電容與第一二極管形成的串接電路與變壓器次邊繞組并聯(lián)；

第二電容一端與第二二極管陰極連接，第二電容與第二二極管形成的串接電路與第一二極管并聯(lián)；第一二極管陰極與第二二極管陽極連接；第二電容另一端與第二二極管陽極連接；

第（n-1）電容一端與第（n-1）二極管陰極連接，第（n-1）電容與第（n-1）二極管形成的串接電路與第（n-2）二極管并聯(lián)；第（n-2）二極管陰極與第（n-1）二極管陽極連接；第（n-1）電容另一端與第（n-1）二極管陽極連接；

第n電容一端與第n二極管陰極連接，第n電容與第n二極管形成的串接電路與第n-1二極管并聯(lián)；第（n-1）二極管陰極與第n二極管陽極連接；第n電容另一端與第n二極管陽極連接；第n二極管負(fù)極與第n電容共點(diǎn)連接處為高壓發(fā)生電路正極輸出端；第n電容另一端是高壓發(fā)生電路負(fù)極輸出端。

進(jìn)一步的，一種可用于便攜式設(shè)備的高壓發(fā)生電路還包括導(dǎo)通開關(guān)，所述變壓器輔助繞組一端、電壓器原邊主繞組一端共點(diǎn)，變壓器輔助繞組一端與供電電源之間設(shè)置導(dǎo)通開關(guān)。

進(jìn)一步的，一種可用于便攜式設(shè)備的高壓發(fā)生電路還包括限流電阻，所述變壓器輔助繞組一端與開關(guān)管控制端之間通過限流電阻連接。

進(jìn)一步的，所述開關(guān)管是半導(dǎo)體三極管，半導(dǎo)體三極管基級(jí)是開關(guān)管控制端；半導(dǎo)體三極管發(fā)射級(jí)是開關(guān)管輸入端；半導(dǎo)體三極管集電極是開關(guān)管輸出端；所述變壓器是開關(guān)電源變壓器。

一種可用于便攜式設(shè)備的高壓發(fā)生電路產(chǎn)生方法包括：

步驟1：變壓器輔助繞組一端與開關(guān)管控制端連接，開關(guān)管輸入端接地，開關(guān)管輸出端與原邊主繞組一端連接；

步驟2：變壓器原邊主繞組另一端與變壓器輔助繞組另一端都通過直流電源供電，開關(guān)管控制端有電壓通過后，開關(guān)管導(dǎo)通，開關(guān)管輸入端與開關(guān)管輸出端連接，而開關(guān)管輸出端與變壓器原邊主繞組一端連接，則開關(guān)管輸出端有直流電源供電，開關(guān)管輸入端與輸出端之間有電壓變化，隨后變壓器原邊主繞組有電壓變化，則變壓器原邊主繞組將能量傳遞給變壓器次邊繞組，再經(jīng)過n級(jí)倍壓整流電壓電路放大n倍；

同時(shí)輔助繞組能量被原邊主繞組耦合的能量抵消，輔助繞組電壓逐漸遞減為0，開關(guān)管關(guān)斷；直流電源重新通過變壓器輔助繞組給開關(guān)管控制端提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)開關(guān)輸入端與輸出端導(dǎo)通，則重復(fù)使得變壓器原邊主繞組將能量傳遞給變壓器次邊繞組，再經(jīng)過n級(jí)倍壓整流電壓電路放大n倍；

步驟3：重復(fù)步驟2，通過開關(guān)管構(gòu)成諧振開關(guān)的高壓發(fā)生電路，次邊繞組不斷將變壓器原邊主繞組傳遞的能量進(jìn)行升壓轉(zhuǎn)換，通過n級(jí)倍壓整流電路輸出；其中V_次*n=V_out；V_次是次級(jí)繞組輸出電壓。

進(jìn)一步的，所述第n級(jí)倍壓整流電路包括第n電容以及第n二極管；

第一電容一端與第一二極管陰極連接，第一電容與第一二極管形成的串接電路與變壓器次邊繞組并聯(lián)；

第二電容一端與第二二極管陰極連接，第二電容與第二二極管形成的串接電路與第一二極管并聯(lián)；第一二極管陰極與第二二極管陽極連接；第二電容另一端與第二二極管陽極連接；

第（n-1）電容一端與第（n-1）二極管陰極連接，第（n-1）電容與第（n-1）二極管形成的串接電路與第（n-2）二極管并聯(lián)；第（n-2）二極管陰極與第（n-1）二極管陽極連接；第（n-1）電容另一端與第（n-1）二極管陽極連接；

第n電容一端與第n二極管陰極連接，第n電容與第n二極管形成的串接電路與第n-1二極管并聯(lián)；第（n-1）二極管陰極與第n二極管陽極連接；第n電容另一端與第n二極管陽極連接；第n二極管負(fù)極與第n電容共點(diǎn)連接處為高壓發(fā)生電路正極輸出端；第n電容另一端是高壓發(fā)生電路負(fù)極輸出端。

進(jìn)一步的，一種可用于便攜式設(shè)備的高壓發(fā)生電路還包括導(dǎo)通開關(guān)，所述變壓器輔助繞組一端、電壓器原邊主繞組一端共點(diǎn)，變壓器輔助繞組一端與供電電源之間設(shè)置導(dǎo)通開關(guān)。

進(jìn)一步的，一種可用于便攜式設(shè)備的高壓發(fā)生電路還包括限流電阻，所述變壓器輔助繞組一端與開關(guān)管控制端之間通過限流電阻連接。

進(jìn)一步的，所述開關(guān)管是半導(dǎo)體三極管，半導(dǎo)體三極管基級(jí)是開關(guān)管控制端；半導(dǎo)體三極管發(fā)射級(jí)是開關(guān)管輸入端；半導(dǎo)體三極管集電極是開關(guān)管輸出端；所述變壓器是開關(guān)電源變壓器。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明利用了諧振電路與倍壓電路，通過變壓器線圈的相互感應(yīng)，只要電源供電后，電路就會(huì)自啟動(dòng)，并持續(xù)工作，通過線圈間的耦合將能量從低壓供電側(cè)轉(zhuǎn)移到高壓用電側(cè)，同時(shí)利用倍壓整流電路繼續(xù)將電壓提升。

可以減少變壓器次級(jí)線圈的匝數(shù)，增加倍壓整流電路級(jí)數(shù)，其中倍壓整流電路采用電容、二極管組成的電路進(jìn)行依次級(jí)聯(lián)，一方面使得變壓器的體積變小，但是輸出電壓又可以擇增高，從而使整體設(shè)備實(shí)現(xiàn)小型化。

變壓器輔助繞組一端與供電電源之間設(shè)置導(dǎo)通開關(guān)，保護(hù)直接供電給電路帶來的損傷。

附圖說明

本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是線性耦合高壓發(fā)生電路圖。

圖2是反激式高壓發(fā)生電路圖。

圖3是本發(fā)明高壓發(fā)生電路原理圖。

具體實(shí)施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。

本發(fā)明電路由諧振發(fā)生電路和倍壓升壓電路兩部分組成，如圖3所示，變壓器T1將電路分割為兩部分，第一部分為諧振發(fā)生電路，由聚合物鋰電池BT、開關(guān)SW、電阻R1、三極管Q1及變壓器T1的I、II繞組構(gòu)成；第二部分為倍壓升壓電路，由高壓瓷片電容C1、C2、C3、二極管D1、D2、D3、電阻R2和變壓器T1（開關(guān)電源變壓器）的繞組III組成。輸入可以是5V直流電源也可以是一塊聚合物鋰電池。

SW開關(guān)閉合后，電池BT的電將送到T1的繞組I（輔助繞組），經(jīng)電阻R1后Q1被導(dǎo)通，繞組II（原邊主繞組）在Q1導(dǎo)通的同時(shí)則會(huì)將能量傳遞到繞組III（次邊繞組），然后經(jīng)C1、C2、C3、D1、D2、D3的三倍壓整流后，在R2兩端將產(chǎn)生幾千伏的高壓，同時(shí)繞組I中的能量被繞組II耦合過來的能量抵消，逐漸遞減到零，Q1關(guān)斷，電池重新通過繞組I給Q1提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使Q1再次導(dǎo)通，如此循環(huán)，構(gòu)成了一個(gè)不斷開啟關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)發(fā)生器，繞組III則不斷將繞組II傳遞過來的能量升壓轉(zhuǎn)換，經(jīng)OUT+端輸送到設(shè)備中。Vout=n*V次邊繞組。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。