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一种新型低功耗小型高压电源

作者:admin来源:本网 日期:2017-11-18 10:18:00 人气: 标签:

  小体积高压电源在高能离子能量分析器和小功率X光管供电等方面有重要的应用,这些应用对高压电源提出特殊要求:输出高压值高,一般在+高压稳定性好,一般要求输出波动范围千分之几;输出高压调节范围宽,而且连续可调;体积小、输入功率低,适合野外作业等。

  根据这些要求,文中采用全集成化电路设计出稳定可靠的新型高压电源,该电源具有功耗低、体积小、重量轻、绝缘性能好等特点,而且输出高压连续可调,稳定性好。电源的正负高压输出值分别为:正高压化-25kV能满足高能离子能量分析器和小功率X光管供电及其他相关科学研究的应用与野外作业2高压电源的整体设计为满足小体积、重量轻、绝缘性能好等特点,文中采用全集成化电路设计,可提高电路的可靠性和稳定性,是电源的原理框图。由振荡电路产生的几十千赫兹的脉冲方波推动开关电路,在高压升压变压器的初级产生几百伏的脉冲高压为提高高压变压器的初级电压,采用自举升压电路,使脉冲高压幅度增加一倍。此脉冲高压经高压变压器升压整流后可得到需要的稳定直流高压,对于正高压,输出高压值较高,因此在高压升压电路后采用倍压整流u同时,为使高压更趋稳定,采用直接取样反馈方式来调整输出高压(如中虚线框所示),输出高压经电阻分压后将取样变化量送到比较放大电路和基准电压进行比较,产生一个误差电压,经跟随器功率放大后控制振荡电路(正高压)或低压电源(负高压)通过改变方波脉冲幅度或电源电压控制输出高压,使高压输出值进一步稳定高压电源的原理框图跟随器整流篼压升压自举升压3单元电路设计3.1低压电源电路低压电源电路主要是为整个高压电路供电,文中采用三端集成稳压器LM317T(负高压)和LM7812T(正高压)作为低压电源LM317T为可调稳压器,其最高输入电压40V,输出电压连续可调范围1.5~37V,最大输出电流1.5A,静态电流0.008人纹波抑制比大于56dB,内部具有过流、过热保护电路。由于负高压采用控制开关管工作电压来调整高压,因此采用LM317T作为电源供电控制器,稳定开关管的工作电压正高压采用调整开关管栅极电压来控制输出电压,所以整个电路采用+12V供电核心器件为一片LM7812T三端集成稳压器,其输出电压12V,最大输出电流1.5A,静态电流0.008A,纹波抑制比大于55dB,内部具有过流、过热保护电路,电压调整率0.017V,电流调整率0. 2振荡电路该电路主要用于产生脉冲方波推动开关管工作。

  由于高压电源的工作状态与方波波形和频率密切相关,故采用NE555通用时基集成电路作为方波振荡器。其输出方波频率可达500kHz,方波占空比0~100%连续可调,静态电流0.001A(工作电压+输出最大电流0.2A,工作电压+5~+18V3.3开关电路文中采用VMOS功率场效应管作为开关元件,推动后级升压变压器,如VMOS功率场效应管是电压驱动型元件,其栅极对驱动电路没有功率要求,不但提高了电路的稳定性,同时也使驱动电路的负载得到减轻,使驱动电路不因负载太重而降低工作稳定性。VMOS场效应管开关速度达纳秒量级,漏源级间耐压高达1kV以上,漏极电流最大可达数百安培,导通电阻小,用作开关元件,可提高工作频率,降低功耗高压升压整流电路是整个高压电源的核心,文中的负高压升压整流电路采用多级一次升压和倍压整流电路,高压整流和升压变压器全部灌封于一体,整体稳定性高。采用高性能高压硅粒子,其功耗只有普通高压硅堆的40%,热稳定性好,且体积小、重量轻、寿命长、绝缘可靠多级一次升压变压器等效电路如,图中LL2L3是匝数相等的三组次级线圈,电容C是各线圈个二极管及电容组成一个整流滤波电路。D,对Li感应的高压脉冲进行整流,通过CiG滤波,使I点直流电压上升到Vd同样,认对12感应的高压脉冲进行整流,因Li和12匝数相等,故点的直流高压在I点基础上再升高一个Vd值,因而是2VeI点的直流高压则是3Vd各点的交流电压都因寄生电容的旁路作用而处于地电位,所以输出高压为经过滤波的直流电压若初级线圈与LiL2L3的线圈变比都为n,则各线圈上的脉冲电压均为VD=nVp,因此各单元整流后的总输出电压为Vhv=4Vd=4nVp正高压电路采用高压升压加倍压整流的方式,电路如,其中,T为普通升压变压器,输出高压脉冲约为10kV经过倍压整流输出的直流稳定性高,根据倍压级数的不同和整流二极管的极性不同,可以得到不同极性和不同输出值的高压,且变压器输入功率小转换效率高。而且因升压变压器输出电压较低以及倍压级之间可采用接插方式连接,可以增加输出高压的灵活性正高压升压电路原理。6取样反馈电路由于高压变压器分布参数的影响,使得输出直流71994-2015ChinaAcademicournal高压并不是很稳定,因此采用取样反馈的方式进一步稳定输出高压是取样反馈电路原理图,R和Rs组成电阻分压器,直接从高压输出端取出几十伏直流电压,其变化量为几十毫伏,经隔直流电容C藕合到比较器和电压进行比较,经A,放大输出一负脉冲信号,经跟随器A2放大电流后驱动三端稳压器的电压调整端,使LM317T输出电压降低,后级开关管工作电压也降低,从而使输出高压更趋稳定取样反馈电路原理3.7显示电路本文的高压电源显示电路采用新颖直观的通用4位半精密数字式电压表,使高压值读数准确直观,为高压的调试和调节提供了方便。此数字表头采用低功耗A/D转换芯片MAX7129作为核心元件,具有10GQ的高输入阻抗,显示精度为士0.02%士2个字,分辨率可达1CKV采用电阻分压方式来取得测量电压,如结文中设计的高压电源功耗低、体积小、重量轻、绝缘性能好,输出高压连续可调,是一种稳定性可靠的新型高压电源,能满足高能离子能量分析器和小功率X光管供电及其他需要小电流高电压进行研究的应用,适合野外作业,具有广泛的用途经多次使用测试,该电源已达到以下技术指标:输出方式:直流高压,正负极f性50kV连续可调输出电流:多级一次升压大于1mA倍压整流大于5饮A输入电压:正高压+负高压+24V输入电流:正高压3cmA负高压6cmA高压8h工作稳定性小于。

  工作温度:10-

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