CN113726172B - 一种老化高压电源 - Google Patents

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Abstract

一种老化高压电源的高压产生模块，包括变压器T、芯片U2、第一继电器K1、第三继电器K3、功率管Q2、自锁电路；变压器T用来进行电压变换；功率管Q2为连接变压器T的开关管，功率管Q2的驱动脉冲由芯片U2产生，通过控制芯片U2相应管脚电压的大小，改变芯片U2输出脉冲波形的宽度；当高压老化电源处于点亮陀螺状态时，芯片U2输出脉冲的波形宽度比较大；当高压老化电源处于维持状态时，芯片U2输出脉冲的波形宽度比较小；自锁电路通过第三继电器K3切换到高压电路中；变压器T副边输出电压通过第一继电器K1进入倍压电路，产生阴阳极高压，最后与外界产品进行连接。

Description

一种老化高压电源
技术领域
本发明涉及一种老化高压电源，尤其是一种用于激光陀螺在单阳极臂接地的老化高压电源，属于高压电源技术领域。
背景技术
老化工作是激光陀螺产品在保持陀螺性能稳定方面非常重要的一项工作。通过长时间的点亮和维持，使陀螺的环形腔达到一种稳定的状态，使陀螺的性能维持稳定。因此，老化高压电源在陀螺老化工作中，起到了至关重要的作用。
现有技术的老化高压电源采用的是共阳极技术，起辉过程中，阴极、阳极之间产生上千伏的压差，保证陀螺的正常点亮工作。在陀螺维持阶段，阳极电压切断，只靠阴极电压进行维持输出。因此现有技术的高压电源采用的是两套变压器，一套变压器用来产生阴极高压，一套用来产生阳极高压；此外随着老化车间的作业方式调整、陀螺产品内部部件改变，传统的老化高压电源已逐渐无法满足需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种老化高压电源的高压产生模块，包括变压器T、芯片U2、第一继电器K1、第三继电器K3、功率管Q2、自锁电路；变压器T用来进行电压变换；功率管Q2为连接变压器T的开关管，功率管Q2的驱动脉冲由芯片U2产生，通过控制芯片U2相应管脚电压的大小，改变芯片U2输出脉冲波形的宽度；当高压老化电源处于点亮陀螺状态时，芯片U2输出脉冲的波形宽度比较大；当高压老化电源处于维持状态时，芯片U2输出脉冲的波形宽度比较小；自锁电路通过第三继电器K3切换到高压电路中；变压器T副边输出电压通过第一继电器K1进入倍压电路，产生阴阳极高压，最后与外界产品进行连接。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：
一种老化高压电源的高压产生模块，包括变压器T、芯片U2、第一继电器K1、第三继电器K3、功率管Q2、自锁电路；
变压器T用来进行电压变换；
功率管Q2为连接变压器T的开关管，功率管Q2的驱动脉冲由芯片U2产生，通过控制芯片U2相应管脚电压的大小，改变芯片U2输出脉冲波形的宽度；当高压老化电源处于点亮陀螺状态时，芯片U2输出脉冲的波形宽度比较大；当高压老化电源处于维持状态时，芯片U2输出脉冲的波形宽度比较小；
自锁电路通过第三继电器K3切换到高压电路中；
变压器T副边输出电压通过第一继电器K1进入倍压电路，产生阴阳极高压，最后与外界产品进行连接。
一种老化高压电源的高压产生模块，包括变压器T、芯片U2、第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第四继电器K4、功率管Q2、自锁电路、第一连接器J4-1，第三连接器J4-3，第五连接器J4-5；
通过电压信号OUTA4改变芯片U2输出脉冲波形的宽度，芯片U2输出的脉冲波形用于驱动功率管Q2；功率管Q2的漏极连接变压器T的原边，功率管Q2的栅极与芯片U2的输出管脚连接；功率管Q2的源极接地；自锁电路通过第三继电器K3与变压器T的原边连接；
变压器T的副边通过第一继电器K1同时与阴极倍压和接地阳极倍压连接；阴极倍压依次通过第四继电器K4、第三连接器J4-3与外界产品连接；接地阳极倍压分别通过光耦OP1和第二继电器K2与外界产品连接；其中，第一连接器J4-1位于光耦OP1与外界产品之间，第五连接器J4-5位于第二继电器K2与外界产品之间；
变压器T的辅助边向外部的控制模块输出电压，外部控制模块根据接收的电压，输出电压信号OUTA4对芯片U2输出脉冲的波形宽度进行控制；
变压器T用来进行电压变换；当高压老化电源处于点亮陀螺状态时，芯片U2输出脉冲的波形宽度比较大；当高压老化电源处于维持状态时，芯片U2输出脉冲的波形宽度比较小。
优选的，第三继电器K3闭合时，自锁电路即上电工作。
一种老化高压电源的高压产生方法，采用上述的高压产生模块，包括如下步骤：
利用电压信号OUTA4对芯片U2输出脉冲的波形宽度进行控制；芯片U2输出脉冲用于驱动功率管Q2；功率管Q2为连接变压器的开关管；当芯片U2输出脉冲的波形宽度较大时，老化高压电源处于点亮外部陀螺的状态，当芯片U2输出脉冲的波形宽度较小时，老化高压电源处于维持状态；
第五连接器J4-5与外界产品接地阳极连接，且外界产品接地阳极与大地连接；当第二继电器K2断开后，接地阳极倍压与外界产品接地阳极断开，外界产品接地阳极直接与大地连接，外界产品为单臂点亮并进入维持状态；当第二继电器K2闭合后，外界产品为双臂点亮并进入维持状态。
一种老化高压电源，包括上述的高压产生模块，还包括信号采集模块、控制模块、辅助供电模块、屏显模块；
辅助供电模块用于向高压产生模块、信号采集模块、控制模块供电；
控制模块接收变压器T辅助边的电压，输出电压信号OUTA4给芯片U2，实现反馈控制；同时控制模块还用于控制第一继电器K1、第二继电器K2、第四继电器K4的通断；
信号采集模块用来采集变压器T的辅助边输出电压、外界产品的两臂维持电流信号，一部分输出到屏显模块，进行人机交互，另一部分输入到控制模块中，用以控制变压器T的输出电压以及第二继电器K2的通断；
屏显模块用于数据显示以及人机交互。
优选的，控制模块采用运算放大器实现。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
(1)本发明的设计解决了激光陀螺老化车间改造过程中，单阳极臂接地情况下高压电源不能正常工作的问题，还可以保证陀螺环形腔的重点老化，提高了老化工作的可靠性。
(2)本发明的设计减少了传统高压电源变压器数量，同时将维持电流更加直观的显示，采用的自锁设计，提高了老化电源的安全性。
附图说明
图1为老化高压电源的电路构成。
图2为高压产生模块原理图。
图3为起辉和维持控制脉冲原理图。
图4为接地阳极电压原理图。
图5为电源自锁定电路原理图(其中图5中右半部分未在图2中示出)。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。
一种老化高压电源，即一种新型激光陀螺老化高压电源，包括高压产生模块、信号采集模块、控制模块、辅助供电模块、屏显模块，如图1所示。
所述高压产生模块是激光陀螺老化电源的执行机构，包括变压器T、芯片U2、第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第四继电器K4、功率管Q2、自锁电路。其中变压器是高压模块的关键部分之一，用来进行电压变换。功率管Q2为连接变压器的开关管，相应的驱动脉冲由芯片U2产生。通过控制U2的1脚电压大小，可以改变芯片U2输出脉冲波形的宽度。当高压老化电源处于点亮陀螺状态时，芯片U2输出脉冲的波形宽度比较大；当高压老化电源处于维持状态时，芯片U2输出脉冲的波形宽度比较小。通过OUTA4的电压信号，实现对芯片U2输出脉冲的控制。自锁电路通过第三继电器K3切换到高压电路中。变压器T副边输出电压通过第一继电器K1进入倍压电路，产生阴阳极高压，通过J4-1、J4-3、J4-5与外界产品进行连接。
外界产品上包括两个阳极，一个阴极，其中外界产品的两个阳极分别接J4-1和J4-5，外界产品的阴极接J4-3。外界产品有两种状态，点亮状态和维持状态，点亮状态就是点亮产品，时间短，瞬时完成，时间最长不超过3秒；维持状态就是维持产品的点亮，保证产品一直处于正常工作状态。无论是单臂点亮还是双臂点亮，都有点亮和维持两种状态，只不过是单臂点亮和维持、双臂点亮和维持。外界产品有两臂，利用J4-3和J4-1组成非接地一臂，利用J4-3和J4-5组成接地一臂，第五连接器J4-5与大地一直处于连接状态。第五连接器J4-5与产品接地阳极连接，产品接地阳极同时与大地连接。当K2断开后，高压产生模块的接地阳极电压(即接地阳极倍压电路的输出电压)无法传出到产品的接地阳极，此时产品接地阳极直接与大地连接。当产品的接地阳极电压无法与第五连接器J4-5连接时，产品非接地臂点亮并进入维持状态；当高压产生模块的接地阳极电压与第五连接器J4-5连接时，产品双臂点亮并进入维持状态。
所述辅助供电模块用于提供+24V、+12V、+5V、-5V电压，以维持第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第四继电器K4、运算放大器U1、运算放大器U4、光耦OP1、芯片U2的供电。
所述控制模块用来控制高压产生模块1中变压器T辅助边的输出电压，改变老化电源的输出电流以及实现自锁保护。其中控制模块接收变压器T辅助边的电压，经内部运算放大器U1、运算放大器U4计算后获得电压信号OUTA4，输出给芯片U2的1脚，实现反馈控制。控制模块还用于控制第一继电器K1、第二继电器K2、第四继电器K4的通断。
所述信号采集模块用来采集变压器T的辅助边输出电压、外界产品的两臂维持电流信号，一部分输出到屏显模块，进行人机交互，另一部分输入到控制模块中，用以控制变压器T的输出电压以及第二继电器K2的通断。
所述屏显模块用于数据显示以及人机交互，实现人为参数调节。
高压产生模块的局部原理图(仅未包括自锁电路的局部)如图2所示，其中图3给出了详细的起辉和维持控制脉冲原理图，图4给出了详细的接地阳极电压原理图，图5给出了详细的自锁电路原理图。
图3中，功率管Q2为连接变压器的开关管，相应的驱动脉冲由芯片U2产生。通过控制芯片U2的1脚电压大小，可以改变芯片U2输出脉冲波形的宽度。当高压老化电源处于点亮陀螺状态时，芯片U2输出脉冲的波形宽度比较大；当高压老化电源处于维持状态时，芯片U2输出脉冲的波形宽度比较小。通过OUTA4的电压信号，实现对芯片U2输出脉冲的控制。这样，通过改变驱动功率管Q2的脉冲波形，就可以改变变压器的输出电压，从而实现了单个变压器实现点亮和维持双状态工作，解决了以往高压电源需要两个变压器进行切换来实现点亮和维持状态的切换，实现了电路板小体积、轻量化的目的。
图4中，接地阳极(J4-5)电压采用的是倍压电路，然后在倍压电路的末端增加一个第二继电器K2。当选择单臂点亮后，第二继电器K2工作，接地臂与大地连通，阳极和接地臂之间的电压不足以维持陀螺接地臂继续工作，陀螺实现单臂维持工作状态。
图5中，J2-3和J2-4通过自复位开关进行连接，当按下自复位开关之后，J2-3和J2-4导通，第三继电器K3工作。J3-1和24V通过跳线块进行短接。电源自锁定电路可以防止因误操作开关按钮导致的电源异常关闭，从而影响正在参与老化的产品，实现了电源性能的一种本质保护。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种老化高压电源的高压产生模块，其特征在于，包括变压器T、芯片U2、第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第四继电器K4、功率管Q2、自锁电路、第一连接器J4-1，第三连接器J4-3，第五连接器J4-5；
通过电压信号OUTA4改变芯片U2输出脉冲波形的宽度，芯片U2输出的脉冲波形用于驱动功率管Q2；功率管Q2的漏极连接变压器T的原边，功率管Q2的栅极与芯片U2的输出管脚连接；功率管Q2的源极接地；自锁电路通过第三继电器K3与变压器T的原边连接；
变压器T的副边通过第一继电器K1同时与阴极倍压和接地阳极倍压连接；阴极倍压依次通过第四继电器K4、第三连接器J4-3与外界产品连接；接地阳极倍压分别通过光耦OP1和第二继电器K2与外界产品连接；其中，第一连接器J4-1位于光耦OP1与外界产品之间，第五连接器J4-5位于第二继电器K2与外界产品之间；外界产品的两个阳极分别接第一连接器J4-1和第五连接器J4-5，第五连接器J4-5一直与大地处于连接状态；
变压器T的辅助边向外部的控制模块输出电压，外部控制模块根据接收的电压，输出电压信号OUTA4对芯片U2输出脉冲的波形宽度进行控制；
变压器T用来进行电压变换；当高压老化电源处于点亮陀螺状态时，芯片U2输出脉冲的波形宽度比较大；当高压老化电源处于维持状态时，芯片U2输出脉冲的波形宽度比较小。
2.根据权利要求1所述的老化高压电源的高压产生模块，其特征在于，第三继电器K3闭合时，自锁电路即上电工作。
3.一种老化高压电源的高压产生方法，其特征在于：采用权利要求1所述的高压产生模块，包括如下步骤：
利用电压信号OUTA4对芯片U2输出脉冲的波形宽度进行控制；芯片U2输出脉冲用于驱动功率管Q2；功率管Q2为连接变压器的开关管；当芯片U2输出脉冲的波形宽度较大时，老化高压电源处于点亮外部陀螺的状态，当芯片U2输出脉冲的波形宽度较小时，老化高压电源处于维持状态；
第五连接器J4-5与外界产品接地阳极连接，且外界产品接地阳极与大地连接；当第二继电器K2断开后，接地阳极倍压与外界产品接地阳极断开，外界产品接地阳极直接与大地连接，外界产品为单臂点亮并进入维持状态；当第二继电器K2闭合后，外界产品为双臂点亮并进入维持状态。
4.一种老化高压电源，其特征在于，包括权利要求1或2所述的高压产生模块，还包括信号采集模块、控制模块、辅助供电模块、屏显模块；
辅助供电模块用于向高压产生模块、信号采集模块、控制模块供电；
控制模块接收变压器T辅助边的电压，输出电压信号OUTA4给芯片U2，实现反馈控制；同时控制模块还用于控制第一继电器K1、第二继电器K2、第四继电器K4的通断；
信号采集模块用来采集变压器T的辅助边输出电压、外界产品的两臂维持电流信号，一部分输出到屏显模块，进行人机交互，另一部分输入到控制模块中，用以控制变压器T的输出电压以及第二继电器K2的通断；
屏显模块用于数据显示以及人机交互。
5.根据权利要求4所述的老化高压电源，其特征在于，控制模块采用运算放大器实现。
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