CN107612406B - 容性可变负载逆变高压非恒频中频电源及其稳压电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种容性可变负载逆变高压非恒频中频电源及其稳压电路。该稳压电路设置于该中频电源的交流电压输出端与功率放大器之间，包括取样电路、求和电路以及压控振荡器。该取样电路用于对交流电压输出端输出的中频输出电压进行取样，并将获得的取样电压反馈至求和电路。该求和电路将该取样电压与一直流基准电压求和，获得一求和输出电压，并将其输出至压控振荡器的输入端，使得该压控振荡器的振荡频率跟踪上述中频输出电压并输出中频驱动信号至功率放大器的驱动输入端，而该功率放大器的输出单元的谐振回路输出上述中频输出电压至上述交流电压输出端，维持其谐振回路的谐振。本发明能够实现容性可变负载逆变高压非恒频中频电源的稳压。

Description

容性可变负载逆变高压非恒频中频电源及其稳压电路
技术领域
本发明涉及容性负载逆变高压中频电源，尤其是涉及一种容性可变负载逆变高压非恒频中频电源及其稳压电路。
背景技术
容性负载逆变高压中频电源是一种逆变中频电源，主要应用于中频高压电场发生设备。
中频高压电场发生设备工作时，负载连接两个电极，两个电极之间产生高压中频电场。当两个电极之间距离改变时，电极间的电容会发生改变。然而，有些中频高压电场发生设备要求电场强度维持恒定，有些中频高压电场发生设备要求输出电压稳定不变。要求输出电压稳定不变的中频高压电场发生设备，除非要求产生恒频、稳压中频电场，一般允许频率在一定频段范围内发生波动。
对于非恒频同时要求输出电压稳定不变的中频高压电场发生设备，在电极间距发生改变时，因容性负载发生变化，以目前的技术，不做手动调节改变电路参数或改变输入电压，逆变中频电源的输出电压都会发生改变，除非逆变中频电源的功率远高于负载电容的视在功率。然而，如果逆变中频电源的功率远高于负载电容的视在功率，中频电源会体积较大，成本很高，很不实用。但若直接调节改变电路参数或改变输入电压，则技术太复杂，亦很不实用。因此，现有的很多非恒频同时要求输出电压稳定不变的中频高压电场发生设备，比如中频电位治疗仪，实际并没有做稳压，当负载电容发生变化时，输出电压一定改变，名不符实。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种容性可变负载逆变高压非恒频中频电源及其稳压电路，以实现容性可变负载逆变高压非恒频中频电源的稳压，进而使非恒频同时要求输出电压稳定不变的中频高压电场发生设备能够得以实现。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种容性可变负载逆变高压非恒频中频电源的稳压电路，设置于该中频电源的交流电压输出端与功率放大器之间，该稳压电路包括取样电路、求和电路以及压控振荡器，其中，该取样电路连接于所述交流电压输出端与所述求和电路之间，用于对所述交流电压输出端输出的中频输出电压进行取样，并将获得的取样电压反馈至所述求和电路；所述求和电路将该取样电压与一直流基准电压求和，获得一求和输出电压，并将该求和输出电压输出至所述压控振荡器的输入端，使得该压控振荡器的振荡频率跟踪所述交流电压输出端的中频输出电压并输出中频驱动信号至所述功率放大器的驱动输入端，而该功率放大器的输出单元的谐振回路输出所述中频输出电压至所述交流电压输出端，其中该输出单元的谐振回路中包括容性可变负载。
较佳地，所述取样电压是所述取样电路对所述中频输出电压进行分压、整流、积分后获得的平均电压。
较佳地，所述稳压电路还包括基准电压电路，用以产生所述直流基准电压。
较佳地，所述取样电路为比例积分电路。
较佳地，所述压控振荡器采用CD4046芯片实现。
较佳地，所述功率放大器为D类功率放大器。
较佳地，所述D类功率放大器为电流开关型D类功率放大器，该电流开关型D类功率放大器的输出单元为升压变压器次级谐振电路。
较佳地，所述输出单元正常工作时处于谐振状态。
本发明还提供一种具有上述稳压电路的容性可变负载逆变高压非恒频中频电源，其包括功率放大器和交流电压输出端，该稳压电路设置于该交流电压输出端与该功率放大器之间。
本发明容性可变负载逆变高压非恒频中频电源的稳压电路利用交流电压输出端输出的中频输出电压形成反馈信号(取样电压)，再由该反馈信号(取样电压)与一基准信号(直流基准电压)求和，来获得一求和输出电压，基于该求和输出电压，调整压控振荡器的频率，以跟踪交流电压输出端的中频输出电压而输出中频驱动信号，能够在交流电压输出端所接的容性可变负载的负载电容发生变化时，维持功率放大器的输出单元的谐振回路(包含该容性可变负载)的谐振，对容性可变负载逆变高压非恒频中频电源的功率放大器输出的中频输出电压起到稳压的作用，从而实现容性可变负载逆变高压非恒频中频电源的稳压，由此也使得非恒频同时要求输出电压稳定不变的中频高压电场发生设备能够得以实现。
附图说明
图1是本发明容性可变负载逆变高压非恒频中频电源的电路方块示意图。
图2是本发明容性可变负载逆变高压非恒频中频电源的稳压电路的方块示意图。
图3是本发明容性可变负载逆变高压非恒频中频电源的一具体实施例的电路原理图。
具体实施方式
本发明容性可变负载逆变高压非恒频中频电源及其稳压电路，用于非恒频同时要求输出电压稳定不变的中频高压电场发生设备，使得电源在负载电容于一定范围变化时亦能输出稳定电压。
如图1所示，为本发明容性可变负载逆变高压非恒频中频电源的电路方块示意图。该中频电源1包括功率放大器40、交流电压输出端50以及稳压电路10，其中，功率放大器40用于产生中频高压信号，由交流电压输出端50输出，而稳压电路10则用于输出中频驱动信号至功率放大器40。具体而言，本发明的稳压电路10设置于该交流电压输出端50与功率放大器40之间，其输入端连接至交流电压输出端50，输出端连接至功率放大器40的驱动输入端，利用交流电压输出端50的中频输出电压形成反馈信号，进而驱动功率放大器40，维持功率放大器40的输出单元的谐振回路(该谐振回路中包含容性可变负载)的谐振，达到稳定输出电压的目的。
如图2所示，该稳压电路10包括取样电路11、基准电压电路12、求和电路13以及压控振荡器14。其中，取样电路11连接于容性可变负载逆变高压非恒频中频电源的交流电压输出端50与求和电路13之间，用于对交流电压输出端50输出的中频输出电压进行取样，再将取样电压反馈至求和电路13。该取样电压是该取样电路11对中频输出电压进行分压、整流、积分处理后获得的平均电压，用作为检测信号。求和电路13的另一输入端则连接基准电压电路12，在该取样电压输入至求和电路13之后，求和电路13将该取样电压与由基准电压电路12输入的直流基准电压求和，获得一求和输出电压。该求和电路13的输出端连接至压控振荡器14的输入端，故其所输出的求和输出电压将作为控制电压，输入压控振荡器14的输入端，以调整压控振荡器14的振荡频率，使其跟踪交流电压输出端50的中频输出电压，使得该压控振荡器14输出中频驱动信号。
该压控振荡器14输出的中频驱动信号，作为稳压电路10的输出信号，输入至功率放大器40的驱动输入端，以驱动功率放大器40，使得直流电压发生逆变后产生的交流电压，可在该功率放大器40的容性负载上产生输出维持其输出单元的谐振回路谐振的中频输出电压。
由于功率放大器40的输出单元的谐振回路(由变压器次级等效电感与容性可变负载构成，具体实例亦可参见图3)在中频频率下谐振，谐振频率与上述中频驱动信号的频率相同，故本发明稳压电路利用交流电压输出端50输出的中频输出电压取样形成反馈信号(取样电压)，再由该反馈信号(取样电压)与一基准信号(直流基准电压)求和，来获得一求和输出电压，基于该求和输出电压，调整压控振荡器14的频率，以跟踪交流电压输出端50的中频输出电压而输出中频驱动信号，能够在交流电压输出端50所接的容性可变负载的负载电容发生变化时，维持功率放大器40的输出单元的谐振回路(包含该容性可变负载)的谐振，确保功率放大器40的输出单元正常工作时处于谐振状态，对功率放大器40输出的中频输出电压起到稳压的作用。
本发明的上述取样电路11可等效为比例积分电路，压控振荡器14可以采用CD4046芯片实现，功率放大器40为D类功率放大器，但不限于此。
基于此，本发明提供容性可变负载逆变高压非恒频中频电源的一具体实施例的电路原理图，如图3所示，其中，取样电路11等效为比例积分电路，压控振荡器14采用CD4046芯片实现，功率放大器40为电流开关型D类功率放大器，其输出单元则为升压变压器次级谐振电路。该实施例的具体参数可为，功率放大器的直流电压输入端的直流输入电压为44V，交流电压输出端的中频高压信号的输出电压为1200V～，输出电压中心频率为85kHz，额定负载电容为66pF。当负载电容在0～200pF范围变化时，本实施例使得中频电源的输出电压误差范围是10％，输出频率变化范围是93kHz～55kHz，且其输入功率小于20VA。

Claims (5)

1.一种容性可变负载逆变高压非恒频中频电源，其特征在于，包括功率放大器、交流电压输出端以及稳压电路，所述稳压电路设置于该交流电压输出端与功率放大器之间，该稳压电路包括取样电路、求和电路以及压控振荡器，其中，该取样电路连接于所述交流电压输出端与所述求和电路之间，用于对所述交流电压输出端输出的中频输出电压进行取样，并将获得的取样电压反馈至所述求和电路；所述求和电路将该取样电压与一直流基准电压求和，获得一求和输出电压，并将该求和输出电压输出至所述压控振荡器的输入端，使得该压控振荡器的振荡频率跟踪所述交流电压输出端的中频输出电压并输出中频驱动信号至所述功率放大器的驱动输入端，进而驱动功率放大器，维持功率放大器的输出单元的谐振回路的谐振，确保功率放大器的输出单元正常工作时处于谐振状态，对功率放大器输出的中频输出电压起到稳压的作用；该功率放大器的输出单元的谐振回路输出所述中频输出电压至所述交流电压输出端，其中该输出单元的谐振回路中包括容性可变负载；
所述稳压电路还包括基准电压电路，用以产生所述直流基准电压；
所述取样电压是所述取样电路对所述中频输出电压进行分压、整流、积分后获得的平均电压。
2.如权利要求1所述的容性可变负载逆变高压非恒频中频电源，其特征在于，所述取样电路为比例积分电路。
3.如权利要求1所述的容性可变负载逆变高压非恒频中频电源，其特征在于，所述压控振荡器采用CD4046芯片实现。
4.如权利要求1所述的容性可变负载逆变高压非恒频中频电源，其特征在于，所述功率放大器为D类功率放大器。
5.如权利要求4所述的容性可变负载逆变高压非恒频中频电源，其特征在于，所述D类功率放大器为电流开关型D类功率放大器，该电流开关型D类功率放大器的输出单元为升压变压器次级谐振电路。
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