CN116660681A - 一种低压直流转化为20kV高压直流的发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及线路故障排查设备技术领域，具体地说，涉及一种低压直流转化为20kV高压直流的发生装置。该发生装置为基于PWM/PFM调制模式设计的全负载高效率升压型DC‑DC转换器，其***框架主要包括：PWM/PFM控制电路、电流采样电路、振荡器、VDD选择电路、逻辑控制电路、三角波信号和使能信号；该发生装置主要功能模块包括：软启动电路；基准电压源；误差放大器；PWM/PFM切换控制电路。本发明设计通过高精度电源芯片控制技术及电子滤波调压技术，使用单块12V直流蓄电池，可以将12V电源升压至20kV直流电压，而且实现0‑20kV电压任意调节；其整体重量在8KG内，方便人员携带外出，减少随身负重，提高了线路故障检测和查找故障效率。
Description
技术领域
本发明涉及线路故障排查设备技术领域，具体地说，涉及一种低压直流转化为20kV高压直流的发生装置。
背景技术
电力在运输过程中，输电线是核心部件之一，当该件一旦出现问题，整个输电回路将出现短路等情况，这将导致严重性的后果。在长距离的运输过程中，很多输电线需要穿山越岭，地质结构和地质状况十分的复杂，人员一般都很难直接到达，必须采用某种方式快速定位当前故障的地点，以方便派人进行及时的抢修。
如红河供电局辖区多山，35kV线路地处山区地形复杂树木茂密且没有覆盖安装故障定位装置，经常发生线路故障，故障发生后排查难度大，消耗的人力物力多。发生故障后只能通过人工巡线的方式进行故障排查，没有专业的故障排查装置。
目前，在工业中应用最广泛的电源管理芯片有三类：线性稳压器、开关电源转换器和电荷泵。线性稳压器的结构简单，噪声低，纹波小，响应速度较快，目前低压差LDO是热门的研究方向，能够显著提升其工作效率。开关电源转换器既能实现升压，也能实现降压，根据不同拓扑结构可以分为升压型、降压型和升降压型。开关电源转换器利用了电容、电感的储能特性，再通过逻辑控制功率管开关，得到稳定的输出电压。其具有转换效率高、稳定性高、体积较小等优点，在众多领域替代线性稳压器得到广泛的应用。电荷泵，利用了电容进行储能，体积更小，成本更低。
然而，这三类电源管理芯片仍存在如下局限：线性稳压器的输出电压必然低于输入电压，只能满足降压需求；电荷泵由于拓扑结构的限制，转换效率较低；在高频下，开关电源转换器的工作效率却发生了下降，主要受开关损耗的影响，设计时需要对***产生损耗进行综合考虑；数字开关电源转换器的设计难度和复杂度更高，涉及更多的学科领域，开发成本会很高昂。另外，大部分用于输电线路的故障排查装置都体型大、重量大，不便于现场检修人员携带及使用。鉴于此，我们提出了一种低压直流转化为20kV高压直流的发生装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低压直流转化为20kV高压直流的发生装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供了一种低压直流转化为20kV高压直流的发生装置，该发生装置为基于PWM/PFM调制模式设计的全负载高效率升压型DC-DC转换器，其***框架主要包括：PWM/PFM控制电路、电流采样电路、振荡器、VDD选择电路、逻辑控制电路、三角波信号和使能信号；
该发生装置主要功能模块包括：
软启动电路：通过软启动电路使得输出电压缓慢上升到预设电压，保护元器件的工作安全，减少电路启动阶段出现浪涌电流和过冲电压的情况；
基准电压源：采用耗尽管结构来提供一个不受电压源和温度影响的高精度参考电压；
误差放大器：采用折叠式共源共栅结构的低功耗单级放大器设计，以满足芯片的性能要求；
PWM/PFM切换控制电路：通过检测PWM比较器输出信号的占空比，实现PWM和PFM模式之间更平滑的切换。
作为本技术方案的进一步改进，所述发生装置的***框架还包括PWM比较器；
所述PWM比较器的两端分别输入三角波信号和误差放大器的输出信号；结束浪涌保护状态时，浪涌保护电路输出信号为低电平；
PWM比较器的输出信号是振荡器的开关控制信号，若处于跳周期状态，PWM比较器的输出信号会出现一个周期内都为低电平的状况，此时振荡器停止工作，降低能量损耗，直到PWM比较器的输出信号再次为高电平时，振荡器恢复工作。
作为本技术方案的进一步改进，所述PWM/PFM控制电路中包含了PWM/PFM模式切换逻辑电路、过零比较电路、峰值限流电路、抗振铃电路。
作为本技术方案的进一步改进，所述软启动电路的工作原理为：
当发生装置内升压型DC-DC转换器上电开始工作时，输出电压是逐渐从零上升到预设值的，所以在启动阶段反馈电压比较小，若与固定的基准电压一起输入误差放大器，会导致误差放大器输出过高，最后PWM比较器输出大占空比的调制信号，使得NMOS功率管导通时间过长，电感电流不断增大，产生的浪涌电流和过冲电压致使芯片遭受损坏；所述软启动电路，通过产生逐渐升高的基准电压来限制误差放大器的输出，避免占空比信号过大。
作为本技术方案的进一步改进，所述基准电压源的工作原理为：
发生装置内升压型DC-DC转换器要实现全负载的高效率，就需要尽可能选用更低功耗的电路结构；
传统的带隙基准电路结构复杂，需要使用运算放大器电路和启动电路，运放的性能直接影响输出基准电压的精度，并且消耗的电流一般在十几μA，不利于高效率设计；
所述基准电压源采用了耗尽基准，简化了电路结构，不再需要运算放大器电路和启动电路，减少了版图面积，节省了成本，并能大幅减小静态功耗。耗尽管结构的基准电压源不需要启动电路，电路结构更简单，极低的静态功耗符合高效率***的设计目标。
作为本技术方案的进一步改进，所述误差放大器的工作原理为：
发生装置内的NMOS负载采用低电压的连接方式，使误差放大器的输出电压摆幅更大；
先提供合适的偏置电压；误差放大器的输入端分别为由基准电压电路提供的逐渐升高的基准电压和反馈电压，按一定预设比例实时采样输出电压值；以逐渐升高的基准电压和反馈电压的差值放大信号作为误差放大器的输出信号；
当输出电压下降时，反馈电压信号跟随下降，此时逐渐升高的基准电压＞反馈电压，输出信号上升，占空比增大，调节输出电压回升；当输出电压上升降时，反馈电压信号跟随上升，此时逐渐升高的基准电压＜反馈电压，输出信号下降，占空比减小，调节输出电压回落。
作为本技术方案的进一步改进，所述PWM/PFM切换控制电路的工作原理为：
通过检测PWM比较器输出信号的占空比；若由轻载开始增加负载电流，PWM比较器输出信号占空比增加，加大到一定程度时就会自动切换为PWM工作模式；
将PWM比较器输出信号的高电平时间与电感电流到达限流值所需的时间进行比较，持续时间更长的信号将决定NMOS功率管的导通时长，使***在PWM和PFM两种工作模式之间的切换更加平滑。
本发明的目的之二在于，提供了一种低压直流转化为20kV高压直流的发生装置的作业方法，包括如下步骤：
S1、当使能信号端为高电平时，升压电路开始工作；
S2、由VDD选择电路比较输出电压和输入电压，两者间较大的作为电路中各模块的供电电压；
S3、在输出电压的电压值上升到输入电压之前，浪涌保护电路起作用，此时反馈环路不工作，功率开关管关闭，续流管受直充电路控制导通，对输出电容充电直到输出电压等于输入电压；
S4、步骤S3中的状态结束后，浪涌保护信号跳变，各模块开始正常工作，进入闭环控制阶段；
S5、输出电压缓慢上升到预设值的过程中，利用软启动电路得到平缓上升的基准电压，与反馈电压的差模值较小，避免此阶段占空比太大，输出电压出现过冲；
S6、当负载电流较小时，工作在PFM模式，跳过一些周期不工作，此时由过零检测电路关闭续流管；当负载电流较大时，工作在PWM模式，通过PWM/PFM模式的自动切换，使得***效率始终维持较高水平。
本发明的目的之三在于，提供了一种发生装置的***控制装置，包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理器用于执行计算机程序时实现上述的低压直流转化为20kV高压直流的发生装置及其作业方法的步骤。
本发明的目的之四在于，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的低压直流转化为20kV高压直流的发生装置及其作业方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.该低压直流转化为20kV高压直流的发生装置通过高精度电源芯片控制技术及电子滤波调压技术，使用单块12V直流蓄电池，可以将12V电源升压至20kV直流电压，而且实现0-20kV电压任意调节；
2.该低压直流转化为20kV高压直流的发生装置整体重量在8KG内，方便人员携带外出，减少随身负重，提高了线路故障检测和查找故障效率。
附图说明
图1为本发明中示例性的整体发生装置的***框架图；
图2为本发明中示例性的软启动控制电路的结构图；
图3为本发明中示例性的耗尽基准的电路结构图；
图4为本发明中示例性的误差放大器电路图；
图5为本发明中示例性的PWM/PFM切换控制电路图；
图6为本发明中示例性的电子计算机平台装置结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种低压直流转化为20kV高压直流的发生装置，该发生装置为基于PWM/PFM调制模式设计的全负载高效率升压型DC-DC转换器，其***框架主要包括：PWM/PFM控制电路、电流采样电路、振荡器、VDD选择电路、逻辑控制电路、三角波信号和使能信号；还包括误差放大器和PWM比较器；
PWM比较器的两端分别输入三角波信号V和误差放大器的输出信号 ；结束浪涌保护状态时，浪涌保护电路输出信号V为低电平；
PWM比较器的输出信号V是振荡器的开关控制信号，若处于跳周期状态，PWM比较器的输出信号V信号会出现一个周期内都为低电平的状况，此时振荡器停止工作，降低能量损耗，直到PWM比较器的输出信号V信号再次为高电平时，振荡器恢复工作，参阅图5。
其中，PWM/PFM控制电路中包含了PWM/PFM模式切换逻辑电路、过零比较电路、峰值限流电路、抗振铃电路。
图1中， 为输入电压， 为输出电压， 和 均为反馈分压电阻，MN1和为功率开关管，MP1为续流管。
具体地，当使能信号端为高电平时，升压电路开始工作；由VDD选择电路比较输出电压和输入电压，两者间较大的作为电路中各模块的供电电压VDD；在输出电压 的电压值上升到输入电压 之前，浪涌保护电路起作用，此时反馈环路不工作，功率开关管MN1关闭，续流管MP1受直充电路控制导通，对输出电容充电直到输出电压 等于输入电压 ；该状态结束后，浪涌保护信号跳变，各模块开始正常工作，进入闭环控制阶段；输出电压 缓慢上升到预设值的过程中，利用软启动电路得到平缓上升的基准电压 ，与反馈电压 的差模值较小，避免此阶段占空比太大，输出电压 出现过冲；当负载电流较小时，工作在PFM模式，跳过一些周期不工作，此时由过零检测电路关闭续流管MP1；当负载电流较大时，工作在PWM模式，通过PWM/PFM模式的自动切换，使得***效率始终维持较高水平。
本实施例中，该发生装置主要功能模块包括：
一、软启动电路：通过软启动电路使得输出电压缓慢上升到预设电压，保护元器件的工作安全，减少电路启动阶段出现浪涌电流和过冲电压的情况；
当发生装置内升压型DC-DC转换器上电开始工作时，输出电压 是逐渐从零上升到预设值的，所以在启动阶段反馈电压 比较小，若与固定的基准电压 一起输入误差放大器，会导致误差放大器输出过高，最后PWM比较器输出大占空比的调制信号，使得NMOS功率管导通时间过长，电感电流不断增大，产生的浪涌电流和过冲电压致使芯片遭受损坏；为避免上述的情况，本发明设计了软启动电路，通过产生逐渐升高的基准电压Vr来限制误差放大器的输出，避免占空比信号过大；
软启动控制电路的结构图如图2所示，图2中，M1、M2均为功率开关管，M3、M4、M5均为耗尽管，GND表示地电位，C1为滤波电容，R1为负载电阻， 和 为偏置电压，VDD为供电电压，Vru为浪涌保护信号。
二、基准电压源：采用耗尽管结构来提供一个不受电压源和温度影响的高精度参考电压；耗尽管结构的基准电压源不需要启动电路，电路结构更简单，极低的静态功耗符合高效率***的设计目标；
发生装置内升压型DC-DC转换器要实现全负载的高效率，就需要尽可能选用更低功耗的电路结构；
传统的带隙基准电路结构复杂，需要使用运算放大器电路和启动电路，运放的性能直接影响输出基准电压的精度，并且消耗的电流一般在十几μA，不利于高效率设计；
本发明基准电压源采用了耗尽基准，简化了电路结构，不再需要运算放大器电路和启动电路，减少了版图面积，节省了成本，并能大幅减小静态功耗；
耗尽基准的电路结构图如图3所示，图3中，M7、M8均为开关管，M9为增强管，信号EN为使能控制信号，EN_N为它的反相控制信号，当EN为高电平时电路正常工作，此时M1管为关闭状态，开关管M6管和M10管为开启状态；M4、M5和M11为耗尽管，其阈值电压为负值；M5管的栅极直接连接地，当M6管开启后栅源电压 等于零，产生恒定支路电流；耗尽管M4的存在可以抑制沟道长度调制效应，减小VDD变化对M5管电流的影响；M5管所在支路的电流通过电流镜拷贝到M9所在支路，再通过I-V转换为M9的栅极电压，即基准电压 ；M12为开关管，受软启动信号 控制，产生逐渐升高的基准电压Vr。
三、误差放大器：采用折叠式共源共栅结构的低功耗单级放大器设计，以满足芯片的性能要求；
误差放大器是本发明设计的DC-DC转换器的核心模块之一，其性能的优劣会直接影响输出电压的精度和***的响应速度；多级放大器拥有较高的增益，但其静态电流较大，也不利于补偿；对于本发明设计的DC-DC转换器来说，单级放大器更符合低功耗设计要求，采用折叠式共源共栅结构的增益较大，能够满足芯片的性能要求。
与传统折叠式共源共栅结构不同，本发明设计的发生装置内的NMOS负载采用低电压的连接方式，使误差放大器的输出电压摆幅更大；
误差放大器电路图如图4所示，图4中， 、 、 和 先提供合适的偏置电压；误差放大器的输入端分别为由基准电压电路提供的逐渐升高的基准电压Vr和反馈电压 ，按特定比例实时采样输出电压值；以逐渐升高的基准电压Vr和反馈电压 的差值放大信号作为误差放大器的输出信号 ；
当输出电压下降时，反馈电压 信号跟随下降，此时逐渐升高的基准电压Vr＞反馈电压 ，输出信号 上升，占空比增大，调节输出电压回升；当输出电压上升降时，反馈电压信号跟随上升，此时逐渐升高的基准电压Vr＜反馈电压 ，输出信号 下降，占空比减小，调节输出电压回落。
四、PWM/PFM切换控制电路：通过检测PWM比较器输出信号V的占空比，实现PWM和PFM模式之间更平滑的切换；
通过检测PWM比较器输出信号V的占空比；若由轻载开始增加负载电流，V信号占空比增加，加大到一定程度时就会自动切换为PWM工作模式；对比检测电流的“硬”切换，检测占空比能够让PWM和PFM模式切换更平滑；
将PWM比较器输出信号的高电平时间与电感电流到达限流值 所需的时间进行比较，持续时间更长的信号将决定NMOS功率管的导通时长，使***在PWM和PFM两种工作模式之间的切换更加平滑；PWM/PFM切换控制电路图如图5所示。
此外，在一个周期内，假设PWM比较器的输出V高电平时间为t1，电感电流到达限流点 的时间为t2。轻载时，转换器工作在PFM模式下，t1＜t2，信号V开启NMOS功率管，到达峰值限流点 后，由V信号关闭NMOS功率管，并开启PMOS功率管进入续流阶段。
本发明设计的PWM/PFM切换控制电路以RS触发器为关键逻辑电路，其具体工作原理如下：轻载时，误差放大器的输出较低，V信号输出高电平时间很短，输入RS触发器的S端，V信号初始状态低电平，Q端保持高电平，NOR1输出低电平信号。OSC_N为振荡器信号OSC的反相，此时为低电平，NOR2的输出信号control_N为高电平，此时开启NMOS功率管。直到电感电流到达限流点 时，V信号变为高电平，RS触发器复位，Q端为低电平，此时V早已为低电平，control_N为低电平，此时关闭NMOS功率管。
若加大负载，误差放大器的输出信号VE增大，V高电平时间t1变大。当t1＞t2时，NMOS功率管的开启和关断由V信号和OSC信号来进行控制，不再受V信号影响，即转换器进入PWM工作模式。此状态下，PWM/PFM切换控制电路的具体工作原理如下：V信号输入RS触发器的S端，Q端输出高电平，NOR1输出低电平。当V信号变为高电平，Q变为低电平，此时V信号仍为高电平，NOR1输出低电平，NMOS功率管保持开启，直到V信号变为低电平时才关闭。
此外，信号 输入RS触发器，输出为PWM和PFM模式的判别信号V[。若信号为V[高电平，则工作在PWM模式下，若为低电平，则工作在PFM模式下。从而提高不同状况下的检测故障范围的精度。
此外，根据红河地区35kV电缆绝缘的特征，本发明研制的装置采用直流升压技术，基于倍压原理，可以通过单块12V直流蓄电池，通过高精度电源芯片控制技术及电子滤波调压技术，将12V电源升压至20kV直流电压，而且实现0-20kV电压任意调节。此外，还可以将装置重量降低到8KG内，方便现场人员携带及使用。
本实施例还提供了一种低压直流转化为20kV高压直流的发生装置的作业方法，包括如下步骤：
S1、当使能信号端为高电平时，升压电路开始工作；
S2、由VDD选择电路比较输出电压 和输入电压 ，两者间较大的作为电路中各模块的供电电压VDD；
S3、在输出电压 的电压值上升到输入电压 之前，浪涌保护电路起作用，此时反馈环路不工作，功率开关管MN1关闭，续流管MP1受直充电路控制导通，对输出电容充电直到输出电压 等于输入电压；
S4、步骤S3中的状态结束后，浪涌保护信号跳变，各模块开始正常工作，进入闭环控制阶段；
S5、输出电压 缓慢上升到预设值的过程中，利用软启动电路得到平缓上升的基准电压 ，与反馈电压 的差模值较小，避免此阶段占空比太大，输出电压 出现过冲；
S6、当负载电流较小时，工作在PFM模式，跳过一些周期不工作，此时由过零检测电路关闭续流管MP1；当负载电流较大时，工作在PWM模式，通过PWM/PFM模式的自动切换，使得***效率始终维持较高水平。
如图6所示，本实施例还提供了一种发生装置的***控制装置，该装置包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序。
处理器包括一个或一个以上处理核心，处理器通过总线与存储器相连，存储器用于存储程序指令，处理器执行存储器中的程序指令时实现上述的低压直流转化为20kV高压直流的发生装置及其作业方法的步骤。
可选的，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随时存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的低压直流转化为20kV高压直流的发生装置及其作业方法的步骤。
可选的，本发明还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面低压直流转化为20kV高压直流的发生装置及其作业方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例的全部或部分步骤的过程可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种低压直流转化为20kV高压直流的发生装置，其特征在于：该发生装置为基于PWM/PFM调制模式设计的全负载高效率升压型DC-DC转换器，其***框架主要包括：PWM/PFM控制电路、电流采样电路、振荡器、VDD选择电路、逻辑控制电路、三角波信号和使能信号；
该发生装置主要功能模块包括：
软启动电路：通过软启动电路使得输出电压缓慢上升到预设电压，保护元器件的工作安全，减少电路启动阶段出现浪涌电流和过冲电压的情况；
基准电压源：采用耗尽管结构来提供一个不受电压源和温度影响的高精度参考电压；
误差放大器：采用折叠式共源共栅结构的低功耗单级放大器设计，以满足芯片的性能要求；
PWM/PFM切换控制电路：通过检测PWM比较器输出信号的占空比，实现PWM和PFM模式之间更平滑的切换；
该发生装置的作业方法包括如下步骤：
S1、当使能信号端为高电平时，升压电路开始工作；
S2、由VDD选择电路比较输出电压和输入电压，两者间较大的作为电路中各模块的供电电压；
S3、在输出电压的电压值上升到输入电压之前，浪涌保护电路起作用，此时反馈环路不工作，功率开关管关闭，续流管受直充电路控制导通，对输出电容充电直到输出电压等于输入电压；
S4、步骤S3中的状态结束后，浪涌保护信号跳变，各模块开始正常工作，进入闭环控制阶段；
S5、输出电压缓慢上升到预设值的过程中，利用软启动电路得到平缓上升的基准电压，与反馈电压的差模值较小，避免此阶段占空比太大，输出电压出现过冲；
S6、当负载电流较小时，工作在PFM模式，跳过一些周期不工作，此时由过零检测电路关闭续流管；当负载电流较大时，工作在PWM模式，通过PWM/PFM模式的自动切换，使得***效率始终维持较高水平。
2.根据权利要求1所述的低压直流转化为20kV高压直流的发生装置，其特征在于：所述发生装置的***框架还包括PWM比较器；
所述PWM比较器的两端分别输入三角波信号和误差放大器的输出信号；结束浪涌保护状态时，浪涌保护电路输出信号为低电平；
PWM比较器的输出信号是振荡器的开关控制信号，若处于跳周期状态，PWM比较器的输出信号会出现一个周期内都为低电平的状况，此时振荡器停止工作，降低能量损耗，直到PWM比较器的输出信号再次为高电平时，振荡器恢复工作。
3.根据权利要求1所述的低压直流转化为20kV高压直流的发生装置，其特征在于：所述PWM/PFM控制电路中包含了PWM/PFM模式切换逻辑电路、过零比较电路、峰值限流电路、抗振铃电路。
4.根据权利要求1所述的低压直流转化为20kV高压直流的发生装置，其特征在于：所述软启动电路的工作原理为：
当发生装置内升压型DC-DC转换器上电开始工作时，输出电压是逐渐从零上升到预设值的，所以在启动阶段反馈电压比较小，若与固定的基准电压一起输入误差放大器，会导致误差放大器输出过高，最后PWM比较器输出大占空比的调制信号，使得NMOS功率管导通时间过长，电感电流不断增大，产生的浪涌电流和过冲电压致使芯片遭受损坏；所述软启动电路，通过产生逐渐升高的基准电压来限制误差放大器的输出，避免占空比信号过大。
5.根据权利要求1所述的低压直流转化为20kV高压直流的发生装置，其特征在于：所述基准电压源的工作原理为：
发生装置内升压型DC-DC转换器要实现全负载的高效率，就需要尽可能选用更低功耗的电路结构；
传统的带隙基准电路结构复杂，需要使用运算放大器电路和启动电路，运放的性能直接影响输出基准电压的精度，并且消耗的电流一般在十几μA，不利于高效率设计；
所述基准电压源采用了耗尽基准，简化了电路结构，不再需要运算放大器电路和启动电路，减少了版图面积，节省了成本，并能大幅减小静态功耗。
6.根据权利要求1所述的低压直流转化为20kV高压直流的发生装置，其特征在于：所述误差放大器的工作原理为：
发生装置内的NMOS负载采用低电压的连接方式，使误差放大器的输出电压摆幅更大；
先提供合适的偏置电压；误差放大器的输入端分别为由基准电压电路提供的逐渐升高的基准电压和反馈电压，按一定预设比例实时采样输出电压值；以逐渐升高的基准电压和反馈电压的差值放大信号作为误差放大器的输出信号；
当输出电压下降时，反馈电压信号跟随下降，此时逐渐升高的基准电压＞反馈电压，输出信号上升，占空比增大，调节输出电压回升；当输出电压上升降时，反馈电压信号跟随上升，此时逐渐升高的基准电压＜反馈电压，输出信号下降，占空比减小，调节输出电压回落。
7.根据权利要求1所述的低压直流转化为20kV高压直流的发生装置，其特征在于：所述PWM/PFM切换控制电路的工作原理为：
通过检测PWM比较器输出信号的占空比；若由轻载开始增加负载电流，PWM比较器输出信号占空比增加，加大到一定程度时就会自动切换为PWM工作模式；
将PWM比较器输出信号的高电平时间与电感电流到达限流值所需的时间进行比较，持续时间更长的信号将决定NMOS功率管的导通时长，使***在PWM和PFM两种工作模式之间的切换更加平滑。
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