CN202043036U - 一种新型微功耗高压电源 - Google Patents

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Shenzhen Daking Optoelectronics Co., Ltd.
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Abstract

本实用新型涉及一代红外微光夜视仪及其它电子加速类仪器的成像器件的电源技术领域，特指一种新型微功耗高压电源，具有电源输入端和具有可调升压电路的输出端，于电源输入端的正极与输出端之间串联有一第一P-MOS(即P型场效应管)，该第一P-MOS的漏极接电源输入端正极，源极接输出端的可调升压电路，栅极接地；所述可调升压电路包括三级可调升压电路，其中，第一级可调升压电路由直流升压模块和第二P-MOS并联形成；第二级可调升压电路由微型变压器形成；第三级可调升压电路由倍增升压模块形成。本实用新型具有能耗低、性能可靠、使用寿命长、防强光、能有效修正像管离散性等优点。

Description

一种新型微功耗高压电源
技术领域：
本实用新型涉及一代红外微光夜视仪及其它电子加速类仪器的成像器件的电源技术领域，特指一种新型微功耗高压电源。
背景技术：
目前一代夜视电源虽然已经存在，但大多为国外设计，而且拥有此技术的单位或企业很少，在技术上只简单独立地用直流升压或者变压器升压以及倍压原理，将输入的直流电压升到像管所需要的直流电压，这类产品设计简单、不成熟，存在很多的技术问题：如输出电压在输入的电压变化时产生不稳定，工作电流较大电池使用寿命短、没有强光保护容易损坏像管等问题。
实用新型内容：
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供具有能耗低、性能可靠、使用寿命长、防强光、能有效修正像管离散性等优点的新型微功耗高压电源。
本实用新型实现其目的采用的技术方案是：一种新型微功耗高压电源，具有电源输入端和具有可调升压电路的输出端，于电源输入端的正极与输出端之间串联有一第一P-MOS(即P型场效应管)，该第一P-MOS的漏极接电源输入端正极，源极接输出端的可调升压电路，栅极接地；所述可调升压电路包括三级可调升压电路，其中，第一级可调升压电路由直流升压模块和第二P-MOS并联形成；第二级可调升压电路由微型变压器形成；第三级可调升压电路由倍增升压模块形成。
于所述第二级可调升压电路前设有强光保护模块和微电流双管恒流驱动模块。
第二级可调升压电路中的微型变压器为贴片式高频变压器。
本实用新型采用上述结构后，在保证普通夜视像管最佳工作电压前提下，加入了很多提高产品性能、产品自我保护的功能单元，有效的降低了电池低损耗，电池防呆，宽电压工作、产品微功耗工作，驱动的延时启动有助于延长产品的使用寿命，负载反馈式自动强光保护能避免价格昂贵的像管在强光下损坏；小体积高频变压器的使用和双管推挽式驱动，减小产品体积；频率合成式震荡方式保驱动稳定高效低噪；由于具有以上的性能优势，使本实用新型的新型微功耗高压电源的性能质量达到或超过世界同类产品的先进水平，使一代红外微光夜视仪能适应更众多产品苛刻的使用需求。
附图说明：
图1是本实用新型的整体结构以及与像增强器连接的原理框图；
图2是本实用新型中第二级可调升压电路的示意图；
图3是本实用新型电源输出到像增强器的电压与启动时间的关系的曲线图；
图4是本实用新型电源输出到像增强器的电压与环境照度的关系的曲线图；
图5是使用本实用新型电源正常工作时像增强器的观察亮度与环境照度的关系的曲线图；
图6是本实用新型中强光保护模块频率合成示意图。
具体实施方式：
下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步说明。
如图1所示，一种新型微功耗高压电源，具有电源输入端1和具有可调升压电路3的输出端2，于电源输入端1的正极与输出端2之间串联有一第一P-MOS 4，该第一P-MOS 4的漏极接电源输入端正极，源极接输出端2的可调升压电路3，栅极接地，形成P-MOS(即P型场效应管)极性保护电路；在本线路中，当输入正常接通后，第一P-MOS 4的个脚处于正常工作状态，此时，第一P-MOS 4导通，电流从第一P-MOS 4的漏极到源极，由于第一P-MOS的导通电阻很小，所以在正常导通后压降很小，在产品工作电流状态下，导通压降几乎可以忽略；因此电源的损耗就非常小；而当输入端极性反接时，由于第一P-MOS 4的栅极电压高于漏极电压，第一P-MOS4处于反偏，这时第一P-MOS 4的源极和漏极断开，不让反向电流通过，从而有效的保证了负载部份的电子原件不受反向电流的冲击而损坏。
所述可调升压电路3包括三级可调升压电路，其中，第一级可调升压电路31由直流升压模块311和第二P-MOS 312并联形成；第二级可调升压电路32由微型变压器321形成，第三级可调升压电路33由倍增升压模块331形成。所述微型变压器321为贴片式高频变压器，且于所述第二级可调升压电路32前设有强光保护模块322和微电流双管恒流驱动模块323。
在一代夜视使用过程中，最大的问题是强光保护和观察亮度的一致性问题。本设计中追加了强光保护设计。在最后一级的负载—光电像增强器的高压极反馈一个负载信号给强光保护模块322，当外界环境照度达到一定值(参照图4，如20Lux)时，信号产生电路会做出调整，将驱动信号减弱，使输出的高压下降到不足以点亮像增强器的地步，最后关闭像增强器工作，达到强光保护的目的。调整强光保护的启控点，可以在不同的外界环境照度下启动变强光保护。
稳定的恒流微功率驱动，负载功率保护启控点可调，亮度可调保护范围
Figure BSA00000492042600041
。在本设计的第二级可调升压电路32中采用了微电流双管恒流驱动，这样保证了整个驱动的稳定和可靠。而且在环境照度没有达到设定的强光保护启控点时，强光保护的相关恒流电路会根据外界环境照度，线性的调整输出的高压，使观察的亮度达到一个恒定值，即观察亮度不随环境照度的变化而变化，即自动亮度控制(参照图5)，这样观察的效果就得以极大的提升。
强光保护模块322中的频率合成是震荡方式，保证驱动的平稳可调，20～50Hz与20～50Khz混频。请见图6，本设计的驱动信号产生是用频率合成的方式取得的，调整两调制信号的频率，可以改变驱动的强弱和启动的时间。调整20～50hz的频率，调高则驱动能力加强，调低则驱动能力减弱。调整20～20Khz可以配合倍压增压的频率特性，在保证无可听噪音的前提下，配合倍压增压的元件特性，可达到最好的升压工作效率。
如图3所示，本实用新型采用三级高效率可调升压电路，保证高压输出能稳定达到18.5±0.5KV。由于第一级可调升压电路31采用了直流可调升压，保证了在输入电压变化时，输出电压的稳定。第三级可调升压电路33为倍增升压，保证了在容性负载状态下的纹波很小，纹波率可达到小于5‰可调范围
Figure BSA00000492042600051
。第一级采用直流对直流的高效率开关电源，将2-4.5V的输入电压升压到3-5V，在升压模块中加入可调端口，将输出电压变为可在允许的范围内任意调整，为保证整个升压的效率，要求升压模块的自身效率必须高于80％，频率在500Khz以上。并且用第二P-MOS替代传统的高速二极管，减小导通压降，也能提高转换效率。第二级采用变压器升压方式，调整适当的变压比可使升压倍率高，效率也也能得到保证。在2-3百倍的升压情况下效率可以达到90％。第三级采用倍压升压的方式，效率可以达到95％，而且原则上可以任意加高升压倍率。由于在本设计中的每一级，在设计上都考虑到工作效率，所以整个产品的总的功耗就很小，正常工作时的总功耗只有不超过40mW；电压3V时，电流在5-12mA.，极大的提高了产品的电池使用寿命。
本实用新型中第三级可调升压电路33是倍压式升压的，在最后的负载基本可以看成是一个容性负载，在环境照度非常小时的微光环境下，几乎是一个纯容性的。只有在环境照度逐渐增加时，电阻负载才随之增加，所以整个高压上升的过程就近似于一个积分增压的过程。在这一过程中，由于驱动是受控的微功耗恒流驱动，电压上升在初始阶段和最后阶段都比较慢，这样就避免了像增强所受的大功率冲击，保护并延长了像管的使用寿命。再者，倍增变压的特性是电压高，电流小。这样，在做高压产品时，就避免了需要一次性升到高压所需要大的变压器所带来的产品小型化的问题。此外，由于倍增变压的电流小，负载能力就相对比较弱，这样对负载反馈的有效和可靠提供了有利的保证。
如图2所示，第二级可调升压电路32中的微型变压器321为贴片式高频变压器。小体积贴片高频变压器的使用，保证升压效率减小了产品体积。在夜视等光电电子发射式产品的小型化过程中，由于生产工艺和设计技术的限制，以往的产品的第二次升压变压器都使用体积较大，超高磁导率的特殊磁材的变压器，这样产品的体积很大，对产品的小型化产生很大的困难。本设计使用双管推挽式驱动，特殊的变压器设计，可以用很少的线圈匝数，很高的匝比取得很好的升压效果，同时兼顾到升压效率。在本设计中，我们采用了普通的ER9或ER11的磁芯，用与其配套的LCP骨架，达到了很好的升压效果，极大的缩小了产品体积，为夜视产品的小型化铺平了道路。

Claims (3)

1.一种新型微功耗高压电源，具有电源输入端(1)和具有可调升压电路(3)的输出端(2)，其特征在于：于电源输入端(1)的正极与输出端(2)之间串联有一第一P-MOS(4)，该第一P-MOS(4)的漏极接电源输入端正极，源极接输出端(2)的可调升压电路(3)，栅极接地；所述可调升压电路(3)包括三级可调升压电路，其中，第一级可调升压电路(31)由直流升压模块(311)和第二P-MOS(312)并联形成；第二级可调升压电路(32)由微型变压器(321)形成；第三级可调升压电路(33)由倍增升压模块(331)形成。
2.根据权利要求1所述的一种新型微功耗高压电源，其特征在于：于所述第二级可调升压电路(32)前设有强光保护模块(322)和微电流双管恒流驱动模块(323)。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型微功耗高压电源，其特征在于：第二级可调升压电路(32)中的微型变压器(321)为贴片式高频变压器。
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