專利名稱：極性和幅值可調的隔離脈沖電源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種脈沖電源，特別是涉及一種極性和幅值可調的隔離脈沖電源。
背景技術：
通常，在制作極性和幅值可調的隔離脈沖電源時，需要通過變壓器把交流傳輸?shù)酱?級并整流、濾波，然后通過通訊把指令傳輸?shù)酱渭壍奈⒖刂破鳎儆晌⒖刂破骺刂戚敵?脈沖的極性和幅值。這種方式無疑很復雜。稍簡單一點的是，通過變壓器把交流傳輸?shù)?次級并整流、濾波，然后通過繼電器控制輸出端的極性。后一種方式仍然需要一個控制 通道，且需要較強的能量去控制繼電器，特別是在次級與次級在空間有一定距離時，且 不可能有線路連接，如在人體或動物體外控制植入式的脈沖電源時，這兩種方式均難以 實現(xiàn)極性和幅值可調的隔離脈沖電源。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種在空間具有一定距離時，也可以調整極性 和幅值的極性和幅值可調的隔離脈沖電源。
本發(fā)明所采用的技術方案是 一種極性和幅值可調的隔離脈沖電源，包括有用于隔 離和傳輸能量和控制信息的隔離變壓器，還設置有分別與隔離變壓器的輸出端相連，用
于全波整流的第一二極管和第二二極管；連接在第一.二極管和第二二極管之間，用于電 源儲能和濾波的電容；分別與隔離變壓器的輸出端相連，用于傳遞觸發(fā)信號的第一電阻 和第二電阻；以及分別與第一二極管和第二二極管的負極、電容的另一端、第一電阻和 第二電阻的另一端相連，用于輸出并控制脈沖極性與幅值的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 所述的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器通過緩沖放大器和連接負載。
所述的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器包括有第三、第四三極管，第五至第八電阻，所述的第七電阻 的一端連接第一二極管的負極，另一端分別連接第一電阻和第六電阻的一端以及第三三 極管的集電極，所述的第八電阻的一端連接第二二極管的負極，另一端分別連接第二電 阻和第五電阻的一端以及第四三極管的集電極，所述的第五電阻的另一端連接第三三極 管的基極，第六電阻的另一端連接第四三極管的基極，所述的第三三極管和第四三極管 的發(fā)射極接地。
所述的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，還可由第一、第二三極管及第三、第四偏置基極電阻替換 所述的第七電阻和第八電阻，其中，第一、第二三極管的發(fā)射極分別對應連接第一、第 二二極管的負極，第一、第二三極管的集電極分別對應連接第三、第四三極管的集電極， 第三偏置基極電阻連接在第一三極管的基極和第二三極管的集電極之間，第四偏置基極電阻連接在第二三極管的基極和第一三極管的集電極之間。
所述的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是由第一至第四絕緣柵場效應晶體管構成的橋式對稱雙穩(wěn)態(tài)觸 發(fā)器。
還采用第五至第八絕緣柵場效應晶體管構成的橋式緩沖放大器，用于隔離雙穩(wěn)態(tài)觸 發(fā)器和負載。 .
所述的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器包括有第一反相器和第二反相器，其中，第一反相器和第二反 相器的正相端分別對應連接第一電阻和第二電阻，第一反相器和第二反相器的反相端共 同構成輸出端，第一反相器的正相端連接第二反相器的反相端，第二反相器的正相端連 接第一反相器的反相端。
所述的構成雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出端分別對應通過第三反相器、第四反相器連接負載。
本發(fā)明的極性和幅值可調的隔離脈沖電源，具有結構簡單、成本低廉、效率高、體 積小、無需調試等優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的極性和幅值可調的隔離脈沖電源的原理圖； 圖2 (a)是本發(fā)明輸入脈沖圖2 (b)是本發(fā)明輸出脈沖圖； * 圖3是本發(fā)明的極性和幅值可調的隔離脈沖電源第二實施例的原理圖； 圖4是本發(fā)明中給出雙穩(wěn)觸發(fā)器的第一實施例的原理圖； 圖5是本發(fā)明中給出雙穩(wěn)觸發(fā)器的第二實施例的原理圖； 圖6是本發(fā)明中給出雙穩(wěn)觸發(fā)器的第三實施例的原理圖； 圖7是本發(fā)明中給出雙穩(wěn)觸發(fā)器的第四實施例的原理圖； 圖8是本發(fā)明中給出雙穩(wěn)觸發(fā)器的第五實施例的原理圖； 圖9是本發(fā)明中給出雙穩(wěn)觸發(fā)器的第六實施例的原理圖。
具體實施例方式
下面結合實施例和附圖對本發(fā)明的極性和幅值可調的隔離脈沖電源做出詳細說明。 如圖1所示，本發(fā)明的極性和幅值可調的隔離脈沖電源，包括有用于隔離和傳輸能 量和控制信息的隔離變壓器B，還設置有分別與隔離變壓器B的輸出端相連，用于全波整
流的第一二極管"和第二二極管D2;連接在第一二極管D,和第二二極管D2之間，用于電
源儲能和濾波的電容C;分別與隔離變壓器B的輸出端相連，用于傳遞觸發(fā)信號的第一電 阻R,和第二電阻R2;以及分別與第一二極管Di和第二二極管D2的負極、電容C的另一端、 第一電阻R,和第二電阻R2的另一端相連，用于輸出并控制脈沖極性與幅值的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā) 器FF"
在圖1所示的電路中，在輸入K。為圖2 (a)所示的輸入脈沖時，電路的輸出Kw如圖2 (b)所示的脈沖，且其幅值與輸入脈沖的幅值成正比。
假定當輸入l為圖2 (a)所示的第一個脈沖波群時，這個脈沖波群的第一個脈沖為 正極性，因此在變壓器B的次級出現(xiàn)所標示極性的脈沖，則第一二極管D1導通并給電容 C充電作為雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器FF,的電源，與此同時，該脈沖在第一時間通過第一電阻仏輸入 到雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器FF,的S端，使雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器FFi的Q輸出端輸出高電平，由于S端與Q 端連接在一起，保證了雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器FF穩(wěn)定地保持Q輸出端輸出高電平(接近電容C上 的電壓，且這個電壓與輸入脈沖幅值成正比)，5端輸出低電平。同樣由于R端與^端 連接在一起，即使隔離變壓器B的次級出現(xiàn)反相的脈沖，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器FR不會出現(xiàn)翻轉。 只有當脈沖波群消失后，電容C上的電荷消耗殆盡，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器FF。沒有電源而Q與^
端均無輸出。在第二個脈沖波群到來時，由于其第一個脈沖仍然為正極性，因此，電路 重復上述動作。
在第三個脈沖波群到來時，由于其第一個脈沖為負極性，由于電路的對稱性，不難分 析，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器FR穩(wěn)定地保持Q輸出端輸出低電平，g端輸出高電平，且與輸入脈 沖的幅值成正比。
如圖3所示，為了避免負載對電路觸發(fā)可靠性的影響，可以在電路的輸出端接上緩 沖放大器BF,和BF2，使所述的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器FR通過緩沖放大器BF,和BF2連接負載。
如圖4所示，所述的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器FR包括有第三、第四三極管T3、 T4，第五至第八 電阻fc、 R6、 R7和fc，所述的第七電阻R7的一端連接第一二極管D'的負極，另一端分別 連接第一電阻Rt和第六電阻Re的一端以及第三三極管L的集電極，所述的第八電阻R8 的一端連接第二二極管D2的負極，另一端分別連接第二電阻Ri和第五電阻R5的一端以及 第四三極管T4的集電極，所述的第五電阻R5的另一端連接第三三極管T3的基極，第六電 阻R6的另一端連接第四三極管T4的基極，所述的第三三極管T3和第四三極管T4的發(fā)射極 接地。
在輸入K。為圖2 (a)所示的輸入脈沖時，電路的輸出L如圖2 (b)所示的脈沖， 且其幅值與輸入脈沖的幅值成正比。
假定當輸入Kn為圖2 (a)所示的第一個脈沖波群時，這個脈沖波群的第一個脈沖為 正極性，因此在隔離變壓器B的次級出現(xiàn)所標示極性的脈沖，則第一二極管D1導通并給 電容C充電作為雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器FF的電源，與此同時，該脈沖在第一時間通過第一電阻 R,抬升第三三極管T3的集電極電位，并通過第五電阻R5輸入第四三極管T4和抬升其基極 電位。與此相反，第三三極管T3的基極和第四三極管T4的集電極卻得到的是負脈沖，因 此，在電容C充電到最高值和在脈沖波群的第一個負極性脈沖到來之前，第三三極管T3 和第四三極管T4等構成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器FF,已經(jīng)建立并維持在第三三極管L集電極為高 電平，第四三極管L集電極為低電位的穩(wěn)定狀態(tài)。所以后面到來的脈沖，無論其極性如 何，都改變不了電路的狀態(tài)，只不過是通過第一二極管Dt和第二二極管D2繼續(xù)給電容C出，直到脈沖波群消失，電容C上的電荷消耗殆盡，雙穩(wěn) 態(tài)觸發(fā)器FFi不再有輸出為止。電路在新的脈沖波群到來之后，又將按上述過程工作。
通過上面的分析可以得出由于電路的對稱性，電路輸出脈沖的極性由輸入脈沖波群 的第一個脈沖的極性所決定，而脈沖的幅值則與輸入脈沖波群的幅值成正比。
如圖5所示，為了提高電路的輸出能力和工作可靠性，所述的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器FF,中， 還可由第一、第二三極管Th L及第三、第四偏置基極電阻R3、 R4替換所述的第七電阻 R7和第八電阻Rs，其中，第一、第二三極管T,、 T2的發(fā)射極分別對應連接第一、第二二極 管Di、 D2的負極，第一、第二三極管L、 T2的集電極分別對應連接第三、第四三極管T3、 L的集電極，第三偏置基極電阻R3連接在第一三極管L的基極和第二三極管L的集電極 之間，第四偏置基極電阻R4連接在第二三極管T2的基極和第一三極管L的集電極之間。
如圖6所示，所述的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器FR是由第一至第四絕緣柵場效應晶體管G" G2、 G3、 G4構成的橋式對稱雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。
在輸入L為圖2 (a)所示的輸入脈沖時，電路的輸出L如圖2 (b)所示的脈沖， 且其幅值與輸入脈沖的幅值成正比。
假定當輸入l為圖2 (a)所示的第一個脈沖波群時，這個脈沖波群的第一個脈沖為 正極性，因此在隔離變壓器B的次級出現(xiàn)所標示極性的脈沖，則第一二極管D1導通并給 電容C充電作為雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器FF,的電源，與此同時，該脈沖在第一時間通過第一電阻 R,抬升第一和第三絕緣柵場效應晶體管^和G3的柵極、第二和第四絕緣柵場效應晶體管 G2和G4的漏極電位。與此相反，第一和第三絕緣柵場效應晶體管G,和G3漏極、第二和第 四G2和T4的柵極卻得到的是負脈沖。因此，在電容C充電到最高值和在脈沖波群的第一 個負極性脈沖到來之前，第一至第四絕緣柵場效應晶體管&、 G2、 G3和G4構成的橋式對稱 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器已經(jīng)建立并維持在第三絕緣柵場效應晶體管G3漏極為低電平，第四絕緣柵 場效應晶體管G4漏極為高電位的穩(wěn)定狀態(tài)。所以后面到來的脈沖，無論其極性如何，都 改變不了電路的狀態(tài)，只不過是通過第一二極管仄和第二二極管D2繼續(xù)給電容C充電， 繼續(xù)維持電路的穩(wěn)態(tài)輸出，直到脈沖波群消失，電容C上的電荷消耗殆盡，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā) 器FF,不再有輸出為止。電路在新的脈沖波群到來之后，又將按上述過程工作。
通過上面的分析可以得出由于電路的對稱性，電路輸出脈沖的極性由輸入脈沖波群 的第一個脈沖的極性所決定，而脈沖的幅值則與輸入脈沖波群的幅值成正比。
如圖7所示，為了提高電路的輸出能力和工作可靠性，還可采用第五至第八絕緣柵場 效應晶體管Gs、 G6、 G7、 Gs構成的橋式緩沖放大器，用于隔離雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器FF,和負載。
如圖8所示，所述的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器FR包括有第一反相器Id和第二反相器IC2，其中， 第一反相器Id和第二反相器IC2的正相端分別對應連接第一電阻R,和第二電阻R2，第一 反相器Id和第二反相器IC2的反相端共同構成輸出端，第一反相器Id的正相端連接第 二反相器IG的反相端，第二反相器IC2的正相端連接第一反相器IC,的反相端。
在輸入l為圖2 (a)所示的輸入脈沖時，電路的輸出L如圖2 (b)所示的脈沖，
7且其幅值與輸入脈沖的幅值成正比。
假定當輸入^為圖2 (a)所示的第一個脈沖波群時，這個脈沖波群的第一個脈沖為 正極性，因此在隔離變壓器B的次級出現(xiàn)所標示極性的脈沖，則第一二極管D1導通并給 電容C充電作為雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器FFi的電源，與此同時，該脈沖在第一時間通過第一電阻 ^抬升第一反相器Id的輸入端和第二反相器IC2的輸出端。與此相反，第一反相器Id 的輸出端和第二反相器IC2的輸入端卻得到的是負脈沖。因此，在電容C充電到最高值和 在脈沖波群的第一個負極性脈沖到來之前，第一反相器ICi和第二反相器IG構成的雙穩(wěn) 態(tài)觸發(fā)器已經(jīng)建立并維持第一反相器Id輸出低電平，第二反相器IC2輸出高電位的穩(wěn)定 狀態(tài)。所以后面到來的脈沖，無論其極性如何，都改變不了電路的狀態(tài)，只不過是通過 第一、第二二極管Di和D2繼續(xù)給電容C充電，繼續(xù)維持電路的穩(wěn)態(tài)輸出，直到脈沖波群 消失，電容C上的電荷消耗殆盡，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不再有輸出為止。電路在新的脈沖波群 到來之后，又將按上述過程工作。
通過上面的分析可以得出由于電路的對稱性，電路輸出脈沖的極性由輸入脈沖波群 的第一個脈沖的極性所決定，而脈沖的幅值則與輸入脈沖波群的幅值成正比。
如圖9所示，為了提高電路的輸出能力和工作可靠性，還可將所述的構成雙穩(wěn)態(tài)觸 發(fā)器FF,的輸出端分別對應通過第三反相器IC3、第四反相器IC4連接負載。
權利要求
1. 一種極性和幅值可調的隔離脈沖電源，包括有用于隔離和傳輸能量和控制信息的隔離變壓器(B)，其特征在于，還設置有分別與隔離變壓器(B)的輸出端相連，用于全波整流的第一二極管(D1)和第二二極管(D2)；連接在第一二極管(D1)和第二二極管(D2)之間，用于電源儲能和濾波的電容(C)；分別與隔離變壓器(B)的輸出端相連，用于傳遞觸發(fā)信號的第一電阻(R1)和第二電阻(R2)；以及分別與第一二極管(D1)和第二二極管(D2)的負極、電容(C)的另一端、第一電阻(R1)和第二電阻(R2)的另一端相連，用于輸出并控制脈沖極性與幅值的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(FF1)。
2. 根據(jù)權利要求l所述的極性和幅值可調的隔離脈沖電源，其特征在于，所述的雙 穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(FFJ通過緩沖放大器(BFJ和(BF2)連接負載。
3. 根據(jù)權利要求l所述的極性和幅值可調的隔離脈沖電源，其特征在于，所述的雙 穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(FF,)包括有第三、第四三極管(T3、 T4)，第五至第八電阻(R5、 R6、 R7和 R8)，所述的第七電阻(R7)的一端連接第一二極管(D,)的負極，另一端分別連接第一 電阻(RJ和第六電阻(R6)的一端以及第三三極管(T3)的集電極，所述的第八電阻(R8) 的一端連接第二二極管(D2)的負極，另一端分別連接第二電阻(R,)和第五電阻(R5) 的一端以及第四三極管(T4)的集電極，所述的第五電阻(R5)的另一端連接第三三極管(T3)的基極，第六電阻(R6)的另一端連接第四三極管(T4)的基極，所述的第三三極 管(T3)和第四三極管(T4)的發(fā)射極接地。
4. 根據(jù)權利要求3所述的極性和幅值可調的隔離脈沖電源，其特征在于，所述的雙 穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(FFJ中，還可由第一、第二三極管(T\、 T2)及第三、第四偏置基極電阻(R3、 R4)替換所述的第七電阻(RO和第八電阻(R8)，其中，第一、第二三極管(L、 T2)的 發(fā)射極分別對應連接第一、第二二極管(D,、 D2)的負極，第一、第二三極管(T\、 T2) 的集電極分別對應連接第三、第四三極管(T3、 T4)的集電極，第三偏置基極電阻(R3) 連接在第一三極管(L)的基極和第二三極管(T》的集電極之間，第四偏置基極電阻(R4) 連接在第二三極管(T2)的基極和第一三極管(T,)的集電極之間。
5. 根據(jù)權利要求l所述的極性和幅值可調的隔離脈沖電源，其特征在于，所述的雙 穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(FF,)是由第一至第四絕緣柵場效應晶體管(G" G2、 G3、 G4)構成的橋式對 稱雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。
6. 根據(jù)權利要求5所述的極性和幅值可調的隔離脈沖電源，其特征在于，還采用第 五至第八絕緣柵場效應晶體管(G5、 G6、 G7、 G8)構成的橋式緩沖放大器，用于隔離雙穩(wěn) 態(tài)觸發(fā)器(FF,)和負載。
7. 根據(jù)權利要求l所述的極性和幅值可調的隔離脈沖電源，其特征在于，所述的雙 穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(FFO包括有第一反相器aC,)和第二反相器(IC》，其中，第一反相器(IC,) 和第二反相器(IC2)的正相端分別對應連接第一電阻(RJ和第二電阻(R2)，第一反 相器(IG)和第二反相器(IC2)的反相端共同構成輸出端，第一反相器(Id)的正相端連接第二反相器(IC2)的反相端，第二反相器(IG)的正相端連接第一反相器(Id)的 反相端。
8.根據(jù)權利要求7所述的極性和幅值可調的隔離脈沖電源，其特征在于，所述的構 成雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(FF,)的輸出端分別對應通過第三反相器(IC3)、第四反相器(IC4)連 接負載。
全文摘要
本發(fā)明公開一種極性和幅值可調的隔離脈沖電源，包括有用于隔離和傳輸能量和控制信息的隔離變壓器，還設置有分別與隔離變壓器的輸出端相連，用于全波整流的第一二極管和第二二極管；連接在第一二極管和第二二極管之間，用于電源儲能和濾波的電容；分別與隔離變壓器的輸出端相連，用于傳遞觸發(fā)信號的第一電阻和第二電阻；以及分別與第一二極管和第二二極管的負極、電容的另一端、第一電阻和第二電阻的另一端相連，用于輸出并控制脈沖極性與幅值的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。所述的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器通過緩沖放大器和連接負載。本發(fā)明的極性和幅值可調的隔離脈沖電源，具有結構簡單、成本低廉、效率高、體積小、無需調試等優(yōu)點。
文檔編號H03K3/00GK101510734SQ20091006828
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權日2009年3月27日
發(fā)明者剛 李, 凌 林 申請人:天津大學