CN105634304A - 一种智能型直流高稳定度高压发生器 - Google Patents

一种智能型直流高稳定度高压发生器 Download PDF

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董巍
童彬
马亚欣
刘舒
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Abstract

本发明公开了一种智能型直流高稳定度高压发生器，其特征在于，包括：依次连接的交流电源输入端、单相整流电路、脉冲信号控制电路、逆变电路、变压器和倍压电路；脉冲信号控制电路包括单片机、DA转换芯片、PWM控制芯片SG3525、脉冲变压器、IGBT绝缘栅双极型晶体管、电抗和电容；单片机、DA转换芯片、PWM控制芯片SG3525A、脉冲变压器依次连接，单片机上还连接有无线传输模块；交流电源输入端产生的单相交流信号经过桥式整流并电容滤波后，又脉冲信号驱动IGBT绝缘栅双极型晶体管，经过电抗电容滤波，逆变成高频交流信号，经过变压器后，再经过倍压电路形成高压。通过上述方式，本发明能够远距离控制，安全可靠，具备自动升压模式，省去繁琐的操作步骤。

Description

一种智能型直流高稳定度高压发生器
技术领域
本发明涉及高压发生器领域，特别是涉及一种智能型直流高稳定度高压发生器。
背景技术
直流高压发生器是提供高压直流源的仪器，用于直流高压试验。目前的高压发生器产生高压的方式是采用大踏步电压升压方式，即电压电压升压过程中电压升压步长较大，容易导致装置中的IGBT绝缘栅双极型晶体管击穿；另外，输出高压不易稳定。因此需要对高压发生器进行改进。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种智能型直流高稳定度高压发生器，能够远距离控制，安全可靠，具备自动升压模式，省去繁琐的操作步骤。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种智能型直流高稳定度高压发生器，包括：依次连接的单相整流电路、脉冲信号控制电路、逆变电路、变压器和倍压电路，单相整流电路上连接有交流电源输入端；所述单相整流电路为桥式整流电路，所述逆变电路为H桥逆变电路；所述脉冲信号控制电路包括单片机、DA转换芯片、PWM控制芯片SG3525、脉冲变压器、IGBT绝缘栅双极型晶体管、电抗和电容；所述单片机、DA转换芯片、PWM控制芯片SG3525A、脉冲变压器依次连接，所述单片机上还连接有LCD操作界面、数字旋钮、无线传输模块和电压检测模块；所述单片机控制DA转换芯片输出电压，这个电压给PWM控制芯片SG3525A的COM引脚，进而控制PWM控制芯片SG3525A的占空比，然后通过控制脉冲变压器来控制IGBT绝缘栅双极型晶体管的通断，占空比决定输出电压的高低，输出电压经过电抗电容滤波；所述交流电源输入端产生的单相交流信号经过桥式整流并电容滤波后，又脉冲信号驱动IGBT绝缘栅双极型晶体管，经过电抗电容滤波，逆变成高频交流信号，经过变压器后，再经过倍压电路，形成高压。
优选的，所述桥式整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和若干电容；所述二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4连接成桥式结构，桥式结构与所述交流电源输入端连接，所述电容并联在桥式结构上。
优选的，所述H桥逆变电路包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4；开关管Q1、开关管Q4作为一对桥臂同时导通或关闭，开关管Q2、开关管Q3作为一对桥臂同时导通或关闭，两对桥臂交替导通产生交流信号；H桥逆变电路采用脉冲宽度调制控制电路芯片，脉冲宽度调制控制电路芯片的COM引脚电压固定，占空比为50%。
优选的，所述倍压电路为四倍压电路。
本发明的有益效果是：本发明能够远距离控制，安全可靠，具备自动升压模式，省去繁琐的操作步骤。
附图说明
图1是本发明一种智能型直流高稳定度高压发生器的构架结构示意图；
图2是所示一种智能型直流高稳定度高压发生器中H桥逆变电路的结构示意图；
图3是所示一种智能型直流高稳定度高压发生器中单相整流电路的结构示意图；
图4是所示一种智能型直流高稳定度高压发生器中倍压电路的结构示意图；
图5是所示一种智能型直流高稳定度高压发生器中脉冲信号控制电路的原理结构示意图；
图6是所示一种智能型直流高稳定度高压发生器中PWM控制芯片SG3525A的输出波形正负交替的方波的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1至图6，本发明实施例包括：
一种智能型直流高稳定度高压发生器，包括：依次连接的单相整流电路、脉冲信号控制电路、逆变电路、变压器和倍压电路，单相整流电路上连接有交流电源输入端；所述单相整流电路为桥式整流电路，如图3所示，所述桥式整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和若干电容；所述二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4连接成桥式结构，桥式结构与所述交流电源输入端连接，所述电容并联在桥式结构上；所述逆变电路为H桥逆变电路，如图2所示，所述H桥逆变电路包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4；开关管Q1、开关管Q4作为一对桥臂同时导通或关闭，开关管Q2、开关管Q3作为一对桥臂同时导通或关闭，两对桥臂交替导通产生交流信号；H桥逆变电路采用脉冲宽度调制控制电路芯片，脉冲宽度调制控制电路芯片的COM引脚电压固定，占空比为50%。
所述倍压电路为四倍压电路，见图4，第一个半周期时，当a-b+时，D1导通，C1充电，在第二个半周，a+b-,D1截止，D2导通，C1和变压器共同向C2充电至2U0，第三个半周，又是a-b+，变压器向C1充电，同时D3导通至2U0，这样，截取不同电容断的电压，就可以得到不同的倍数电压，当然整个充电过程是通过多个周期完成的。以此类推，可得到其他多倍压。
见图5所示，所述脉冲信号控制电路包括单片机、DA转换芯片、PWM控制芯片SG3525、脉冲变压器、IGBT绝缘栅双极型晶体管、电抗和电容；所述单片机、DA转换芯片、PWM控制芯片SG3525A、脉冲变压器依次连接，所述单片机上还连接有LCD操作界面、数字旋钮、无线传输模块和电压检测模块；所述单片机控制DA转换芯片输出电压，这个电压给PWM控制芯片SG3525A的COM引脚，进而控制PWM控制芯片SG3525A的占空比，然后通过控制脉冲变压器来控制IGBT绝缘栅双极型晶体管的通断，占空比决定输出电压的高低，SG3525A的输出波形正负交替的方波，如图6所示；最终输出电压经过电抗电容滤波。仪器接通电源，开机后，操作人员点击仪器面板上的合闸，在仪器的LCD操作界面进行操作即可；可以实现手动升压模式和自动升压模式；
手动升压模式：在进行升压前，操作人员需要事先通过***的LCD设置升压的步长量，单片机外部连接数字旋钮，当仪器操作人员操作旋钮进行升压时，通过旋转数字旋钮，单片机会检测到数字旋钮传递过来的脉冲信号，当检测到一个上升沿时，进行一个步长的升压，具体是根据事先设定的升压步长量信息将一定的数字量信号给与外部的DA转换芯片，步长分为粗调、细调、微调，步长量均需要操作人员提前设置，为保证***的安全运行，在程序设计时，我们将一次粗条分为20次微调进行调节升压，一次细调分10次微调进行调节升压，每次微调升压后都会及时检测输出电压量，并显示在LCD液晶界面，操作人员肉眼观察液晶显示的电压值，当达到其需要的电压时，停止旋转旋钮即可。
自动升压模式：在进行升压前，操作人员需要事先通过***的LCD设置所需要的输出电压，无需设置升压步长量，操作人员点击LCD界面的自动升压，***会自动计算最佳的升压步长，保证升压过后不会超过预设值，当达到预设值后，立即停止升压，保持输出到DA芯片的数字量不变。如果试验结束，点击仪器界面的分闸，DA输出量会归零，高压会降为零。
所述交流电源输入端产生的单相交流信号经过桥式整流并电容滤波后，又脉冲信号驱动IGBT绝缘栅双极型晶体管，经过电抗电容滤波，逆变成高频交流信号，经过变压器后，再经过倍压电路，形成高压。本发明能够实现远程控制，单片机内部有UART模块，该模块可以连接单片机外部的蓝牙模块，另外***配置的上位机也会有一个蓝牙模块，这两个蓝牙模块通信，上位机将指令传送给单片机，单片机会进行相应的操作，比如设置输出电压、升压步长、点动升压等。无线蓝牙控制，可远距离控制，安全可靠；自动升压模式省去繁琐的操作步骤，操作人员只需进行简单的操作即可。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种智能型直流高稳定度高压发生器，其特征在于，包括：依次连接的单相整流电路、脉冲信号控制电路、逆变电路、变压器和倍压电路，单相整流电路上连接有交流电源输入端；所述单相整流电路为桥式整流电路，所述逆变电路为H桥逆变电路；所述脉冲信号控制电路包括单片机、DA转换芯片、PWM控制芯片SG3525、脉冲变压器、IGBT绝缘栅双极型晶体管、电抗和电容；所述单片机、DA转换芯片、PWM控制芯片SG3525A、脉冲变压器依次连接，所述单片机上还连接有LCD操作界面、数字旋钮、无线传输模块和电压检测模块；所述单片机控制DA转换芯片输出电压，这个电压给PWM控制芯片SG3525A的COM引脚，进而控制PWM控制芯片SG3525A的占空比，然后通过控制脉冲变压器来控制IGBT绝缘栅双极型晶体管的通断，占空比决定输出电压的高低，输出电压经过电抗电容滤波；所述交流电源输入端产生的单相交流信号经过桥式整流并电容滤波后，又脉冲信号驱动IGBT绝缘栅双极型晶体管，经过电抗电容滤波，逆变成高频交流信号，经过变压器后，再经过倍压电路，形成高压。
2.根据权利要求1所述的一种智能型直流高稳定度高压发生器，其特征在于：所述桥式整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和若干电容；所述二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4连接成桥式结构，桥式结构与所述交流电源输入端连接，所述电容并联在桥式结构上。
3.根据权利要求1所述的一种智能型直流高稳定度高压发生器，其特征在于：所述H桥逆变电路包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4；开关管Q1、开关管Q4作为一对桥臂同时导通或关闭，开关管Q2、开关管Q3作为一对桥臂同时导通或关闭，两对桥臂交替导通产生交流信号；H桥逆变电路采用脉冲宽度调制控制电路芯片，脉冲宽度调制控制电路芯片的COM引脚电压固定，占空比为50%。
4.根据权利要求1所述的一种智能型直流高稳定度高压发生器，其特征在于：所述倍压电路为四倍压电路。
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