CN202261026U - 宽范围输入、多路隔离输出高压电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种宽范围输入、多路隔离输出高压电源电路，该电源电路包括直流升压电路和稳压电路，还包括控制与驱动及保护电路、输出采样及反馈电路、自稳压高压输出电路、高压对称输出电路，直流升压电路通过稳压电路与控制与驱动及保护电路连接，控制与驱动及保护电路分别与输出采样及反馈电路、自稳压高压输出电路、高压对称输出电路连接，高压对称输出电路与输出采样及反馈电路连接；本实用新型的有益效果是：主控芯片以555时基电路为主，无需其它特殊控制芯片；外部供电输入范围很宽；多路输出；输入与输出间、各路输出间相互彼此隔离。

Description

宽范围输入、多路隔离输出高压电源电路

技术领域

本实用新型涉及一种主要用于军工等领域特殊仪器设备中，为其提供多路隔离高压源的宽范围输入、多路隔离输出高压电源电路。

背景技术

高压电源作为一种特殊电源，其用途很广，特别是军工等领域高压电源产品，其性能指标要求很高。在保证高压电源稳定性及可靠性的前提下，既要求小型化、低耗能，又要求有很宽的温度、供电输入范围，既需要多路输出，又要求输入与输出间、各路输出间相互彼此隔离。而目前现有该类产品很难做到多方兼顾，但市场需求越来越大。

发明内容

鉴于目前市场实际情况及今后发展趋势，本实用新型提供了一种由555时基电路为主控芯片的宽范围输入、多路隔离输出高压电源电路。

本实用新型为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种宽范围输入、多路隔离输出高压电源电路，该电源电路包括直流升压电路和稳压电路，其特征在于：还包括控制与驱动及保护电路、输出采样及反馈电路、自稳压高压输出电路、高压对称输出电路，所述直流升压电路通过稳压电路与控制与驱动及保护电路连接，所述控制与驱动及保护电路分别与输出采样及反馈电路、自稳压高压输出电路、高压对称输出电路连接，所述高压对称输出电路与输出采样及反馈电路连接；

所述控制与驱动及保护电路中，电感L2的一端接直流升压电路中电容C5的正极，电感L2的另一端分别接电容C10的正极、变压器TRF初级线圈Lp1的同名端1脚，电容C10的负极接输入地G，变压器TRF初级线圈Lp1的异名端2脚接三极管T4的漏极，控制芯片U3的供电端8脚分别与电阻R13和电阻R15及电阻R16的一端、电容C8的正极、稳压电路中电容C27的正极相连并作为内部供电端Vcc，电容C8的负极接输入地G，控制芯片U3的放电端7脚分别接电阻R14的一端和电阻R13的另一端，控制芯片U3的触发端2脚和阈值端6脚相连并分别接电容C11的一端、电阻R14的另一端，电容C11的另一端与控制芯片U3的接地端1脚相连并接输入地G，控制芯片U3的复位端4脚分别接三极管T5的集电极和电阻R15的另一端，三极管T5的基极分别接电阻R18和电阻R19的一端，电阻R19的另一端与三极管T5的发射极相连并接输入地G，电阻R18的另一端接启停控制端R/S，电阻R17和电容C12并联，控制芯片U3的电压控制端5脚分别接三极管T6的集电极、电阻R17的一端、电阻R16的另一端，三极管T6的基极分别接电阻R21和电容C9的一端，电阻R17和电容C9的另一端与三极管T6的发射极相连并接输入地G，控制芯片U3的输出端3脚通过电阻R20接三极管T4的栅极，三极管T4的源极分别接电阻R22的一端、电阻R21的另一端，电阻R22的另一端接输入地G；

所述输出采样及反馈电路中，三极管T7的基极通过电阻R23接光电耦合器U4内部输出三极管的发射极3脚，光电耦合器U4内部输出三极管的集电极4脚接内部供电端Vcc，三极管T7的发射极接输入地G，三极管T7的集电极接控制与驱动及保护电路中控制芯片U3的电压控制端5脚，变压器TRF次级线圈Ls4的异名端6脚接二极管D8的正极，二极管D8的负极分别接电容C14的正极、光电耦合器U4内部发光二极管的正极1脚、电阻R25的一端，光电耦合器U4内部发光二极管的负极2脚通过电阻R24分别接电容C15的一端、电阻R25的另一端、三端可控基准源U5的阴极3脚，电阻R26和电容C16并联，三端可控基准源U5的控制端1脚分别接电阻R26和电阻R27的一端、电容C15的另一端，三端可控基准源U5的阳极2脚分别与电阻R27的另一端、电容C13的一端、电容C14的负极以及变压器TRF次级线圈Ls4的同名端4相连并接对称输出地G2，电容C13的另一端接输入地G；

所述高压对称输出电路中，变压器TRF次级线圈Ls2的同名端4脚与变压器TRF次级线圈Ls3的异名端4脚相连并接对称输出地G2，变压器TRF次级线圈Ls2的异名端3脚接二极管D6的正极，二极管D6的负极分别接电容C17的正极和电感L3的一端，电容C18和电容C19并联，电感L3的另一端分别与电容C18的正极、输出采样及反馈电路中电阻R26的另一端相连并作为对称正输出端+Vo2，电容C17和电容C18的负极相连并接对称输出地G2，变压器TRF次级线圈Ls3的同名端5脚接二极管D7的负极，二极管D7的正极分别接电容C20的负极和电感L4的一端，电容C21、电容C22和电阻R28并联，电感L4的另一端与电容C21的负极相连并作为对称负输出端-Vo2，电容C20和电容C21的正极相连并接对称输出地G2；

所述自稳压高压输出电路中，变压器TRF次级线圈Ls1的异名端1脚接二极管D5的正极，二极管D5的负极分别接电容C23和电阻R29的一端、二极管D9的负极、三极管T8的集电极，电容C24、电容C25和电阻R30并联，二极管D9的正极与三极管T8的发射极、电容C25的正极相连并作为自稳压输出端+Vo1，三极管T8的基极分别接二极管D10的负极和电阻R29的另一端，二极管D10分别与二极管D11、、二极管D12、二极管D13同方向串联，变压器TRF次级线圈Ls1的同名端2脚分别与电容C25的负极、电容C26的一端、电容C23的另一端以及二极管D13的正极相连并接自稳压输出地G1，电容C26的另一端接输入地G。

本实用新型的有益效果是：主控芯片以555时基电路为主，无需其它特殊控制芯片；外部供电输入范围很宽；多路输出；输入与输出间、各路输出间相互彼此隔离。

附图说明

图1为本实用新型的电路连接框图。

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

如图1、2所示，宽范围输入、多路隔离输出高压电源电路，该电源电路包括直流升压电路和稳压电路，还包括控制与驱动及保护电路、输出采样及反馈电路、自稳压高压输出电路、高压对称输出电路，直流升压电路通过稳压电路与控制与驱动及保护电路连接，控制与驱动及保护电路分别与输出采样及反馈电路、自稳压高压输出电路、高压对称输出电路连接，高压对称输出电路与输出采样及反馈电路连接；

控制与驱动及保护电路中，电感L2的一端接直流升压电路中电容C5的正极，电感L2的另一端分别接电容C10的正极、变压器TRF初级线圈Lp1的同名端1脚，电容C10的负极接输入地G，变压器TRF初级线圈Lp1的异名端2脚接三极管T4的漏极，控制芯片U3的供电端8脚分别与电阻R13和电阻R15及电阻R16的一端、电容C8的正极、稳压电路中电容C27的正极相连并作为内部供电端Vcc，电容C8的负极接输入地G，控制芯片U3的放电端7脚分别接电阻R14的一端和电阻R13的另一端，控制芯片U3的触发端2脚和阈值端6脚相连并分别接电容C11的一端、电阻R14的另一端，电容C11的另一端与控制芯片U3的接地端1脚相连并接输入地G，控制芯片U3的复位端4脚分别接三极管T5的集电极和电阻R15的另一端，三极管T5的基极分别接电阻R18和电阻R19的一端，电阻R19的另一端与三极管T5的发射极相连并接输入地G，电阻R18的另一端接启停控制端R/S，电阻R17和电容C12并联，控制芯片U3的电压控制端5脚分别接三极管T6的集电极、电阻R17的一端、电阻R16的另一端，三极管T6的基极分别接电阻R21和电容C9的一端，电阻R17和电容C9的另一端与三极管T6的发射极相连并接输入地G，控制芯片U3的输出端3脚通过电阻R20接三极管T4的栅极，三极管T4的源极分别接电阻R22的一端、电阻R21的另一端，电阻R22的另一端接输入地G；

输出采样及反馈电路中，三极管T7的基极通过电阻R23接光电耦合器U4内部输出三极管的发射极3脚，光电耦合器U4内部输出三极管的集电极4脚接内部供电端Vcc，三极管T7的发射极接输入地G，三极管T7的集电极接控制与驱动及保护电路中控制芯片U3的电压控制端5脚，变压器TRF次级线圈Ls4的异名端6脚接二极管D8的正极，二极管D8的负极分别接电容C14的正极、光电耦合器U4内部发光二极管的正极1脚、电阻R25的一端，光电耦合器U4内部发光二极管的负极2脚通过电阻R24分别接电容C15的一端、电阻R25的另一端、三端可控基准源U5的阴极3脚，电阻R26和电容C16并联，三端可控基准源U5的控制端1脚分别接电阻R26和电阻R27的一端、电容C15的另一端，三端可控基准源U5的阳极2脚分别与电阻R27的另一端、电容C13的一端、电容C14的负极以及变压器TRF次级线圈Ls4的同名端4相连并接对称输出地G2，电容C13的另一端接输入地G；

高压对称输出电路中，变压器TRF次级线圈Ls2的同名端4脚与变压器TRF次级线圈Ls3的异名端4脚相连并接对称输出地G2，变压器TRF次级线圈Ls2的异名端3脚接二极管D6的正极，二极管D6的负极分别接电容C17的正极和电感L3的一端，电容C18和电容C19并联，电感L3的另一端分别与电容C18的正极、输出采样及反馈电路中电阻R26的另一端相连并作为对称正输出端+Vo2，电容C17和电容C18的负极相连并接对称输出地G2，变压器TRF次级线圈Ls3的同名端5脚接二极管D7的负极，二极管D7的正极分别接电容C20的负极和电感L4的一端，电容C21、电容C22和电阻R28并联，电感L4的另一端与电容C21的负极相连并作为对称负输出端-Vo2，电容C20和电容C21的正极相连并接对称输出地G2；

自稳压高压输出电路中，变压器TRF次级线圈Ls1的异名端1脚接二极管D5的正极，二极管D5的负极分别接电容C23和电阻R29的一端、二极管D9的负极、三极管T8的集电极，电容C24、电容C25和电阻R30并联，二极管D9的正极与三极管T8的发射极、电容C25的正极相连并作为自稳压输出端+Vo1，三极管T8的基极分别接二极管D10的负极和电阻R29的另一端，二极管D10分别与二极管D11、、二极管D12、二极管D13同方向串联，变压器TRF次级线圈Ls1的同名端2脚分别与电容C25的负极、电容C26的一端、电容C23的另一端以及二极管D13的正极相连并接自稳压输出地G1，电容C26的另一端接输入地G。

控制芯片U3采用555时基电路，它是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合的组合集成电路，其用途广泛，本电路中它与光电耦合器U4、三端可调基准源U5（TL431）等构成输出隔离反馈控制环节。再加上直流升压电路的作用，本电路具有供电输入范围宽、多路输出、输入输出间及各路输出间彼此隔离、高压输出可控、过流保护等特点。

本电路的控制芯片555时基电路（U1和U3）、光电耦合器U4、三端可控基准源U5等均采用军品等级。另外，为最大程度减小外形尺寸，选用低噪声、低温漂、稳定性好的贴片元器件。同时，PCB采用多层布局，确保变压器线包结构工艺、绕制工艺及高压绝缘处理等。

工作原理：在控制与驱动及保护电路中，控制芯片U3（555时基电路）与电阻R13、电阻R14、以及电容C11等构成无稳态多谐振荡器，振荡频率为1.4/（R13+2R14）*C11 。振荡频率与内部供电端Vcc和外部供电输入端+Vin大小无关，而取决于充、放电总时间常数，即仅与电阻R13、R14和电容C11的值有关。振荡脉冲的占空比与电容C11无关，而仅与电阻R13、R14的大小比值有关。

上电后，当控制芯片U3的3脚输出振荡脉冲电压时，大功率MOS开关管T4导通，此时变压器TRF初级线圈Lp1存储能量；当控制芯片U3的3脚无振荡脉冲电压时，大功率MOS开关管T4截止，变压器TRF初级线圈Lp1产生反电动势，通过变压器耦合到次级，经各路整流、滤波，在输出获得高压。而从电阻R26和电阻R27获得的高压采样信号送到三端可控基准源U5的控制端1脚，经光电耦合器U4隔离耦合得到的采样反馈信号，控制555电路的电压控制端5脚，进而控制振荡脉冲的频率及占空比，达到控制、稳定输出高压的目的。

此外，当总输出电流大于保护电流时，在电阻R22上得到的正比于输入电流的过流采样电压，使三极管T6导通，导致控制芯片U3的电压控制端5脚电位下降，从而使高压输出下降。

另外，当启停控制端R/S为低电平或悬空时，有高压输出；当启停控制端R/S为高电平时，关闭输出高压。电感L2对振荡高频交流电压起到隔离阻挡作用，减少高频交流工作脉冲电压对控制电路及供电电压的干扰。极、变压器TRF初级线圈Lp1的同名端1脚，电容C10的负极接输入地G，变压器TRF初级线圈Lp1的异名端2脚接三极管T4的漏极，控制芯片U3的供电端8脚分别与电阻R13和电阻R15及电阻R16的一端、电容C8的正极、稳压电路中电容C27的正极相连并作为内部供电端Vcc，电容C8的负极接输入地G，控制芯片U3的放电端7脚分别接电阻R14的一端和电阻R13的另一端，控制芯片U3的触发端2脚和阈值端6脚相连并分别接电容C11的一端、电阻R14的另一端，电容C11的另一端与控制芯片U3的接地端1脚相连并接输入地G，控制芯片U3的复位端4脚分别接三极管T5的集电极和电阻R15的另一端，三极管T5的基极分别接电阻R18和电阻R19的一端，电阻R19的另一端与三极管T5的发射极相连并接输入地G，电阻R18的另一端接启停控制端R/S，电阻R17和电容C12并联，控制芯片U3的电压控制端5脚分别接三极管T6的集电极、电阻R17的一端、电阻R16的另一端，三极管T6的基极分别接电阻R21和电容C9的一端，电阻R17和电容C9的另一端与三极管T6的发射极相连并接输入地G，控制芯片U3的输出端3脚通过电阻R20接三极管T4的栅极，三极管T4的源极分别接电阻R22的一端、电阻R21的另一端，电阻R22的另一端接输入地G；

所述输出采样及反馈电路中，三极管T7的基极通过电阻R23接光电耦合器U4内部输出三极管的发射极3脚，光电耦合器U4内部输出三极管的集电极4脚接内部供电端Vcc，三极管T7的发射极接输入地G，三极管T7的集电极接控制与驱动及保护电路中控制芯片U3的电压控制端5脚，变压器TRF次级线圈Ls4的异名端6脚接二极管D8的正极，二极管D8的负极分别接电容C14的正极、光电耦合器U4内部发光二极管的正极1脚、电阻R25的一端，光电耦合器U4内部发光二极管的负极2脚通过电阻R24分别接电容C15的一端、电阻R25的另一端、三端可控基准源U5的阴极3脚，电阻R26和电容C16并联，三端可控基准源U5的控制端1脚分别接电阻R26和电阻R27的一端、电容C15的另一端，三端可控基准源U5的阳极2脚分别与电阻R27的另一端、电容C13的一端、电容C14的负极以及变压器TRF次级线圈Ls4的同名端4相连并接对称输出地G2，电容C13的另一端接输入地G；

所述高压对称输出电路中，变压器TRF次级线圈Ls2的同名端4脚与变压器TRF次级线圈Ls3的异名端4脚相连并接对称输出地G2，变压器TRF次级线圈Ls2的异名端3脚接二极管D6的正极，二极管D6的负极分别接电容C17的正极和电感L3的一端，电容C18和电容C19并联，电感L3的另一端分别与电容C18的正极、输出采样及反馈电路中电阻R26的另一端相连并作为对称正输出端+Vo2，电容C17和电容C18的负极相连并接对称输出地G2，变压器TRF次级线圈Ls3的同名端5脚接二极管D7的负极，二极管D7的正极分别接电容C20的负极和电感L4的一端，电容C21、电容C22和电阻R28并联，电感L4的另一端与电容C21的负极相连并作为对称负输出端-Vo2，电容C20和电容C21的正极相连并接对称输出地G2；

所述自稳压高压输出电路中，变压器TRF次级线圈Ls1的异名端1脚接二极管D5的正极，二极管D5的负极分别接电容C23和电阻R29的一端、二极管D9的负极、三极管T8的集电极，电容C24、电容C25和电阻R30并联，二极管D9的正极与三极管T8的发射极、电容C25的正极相连并作为自稳压输出端+Vo1，三极管T8的基极分别接二极管D10的负极和电阻R29的另一端，二极管D10分别与二极管D11、、二极管D12、二极管D13同方向串联，变压器TRF次级线圈Ls1的同名端2脚分别与电容C25的负极、电容C26的一端、电容C23的另一端以及二极管D13的正极相连并接自稳压输出地G1，电容C26的另一端接输入地G。

Claims (1)

1.一种宽范围输入、多路隔离输出高压电源电路，该电源电路包括直流升压电路和稳压电路，其特征在于：还包括控制与驱动及保护电路、输出采样及反馈电路、自稳压高压输出电路、高压对称输出电路，所述直流升压电路通过稳压电路与控制与驱动及保护电路连接，所述控制与驱动及保护电路分别与输出采样及反馈电路、自稳压高压输出电路、高压对称输出电路连接，所述高压对称输出电路与输出采样及反馈电路连接；

所述控制与驱动及保护电路中，电感L2的一端接直流升压电路中电容C5的正极，电感L2的另一端分别接电容C10的正极、变压器TRF初级线圈Lp1的同名端1脚，电容C10的负极接输入地G，变压器TRF初级线圈Lp1的异名端2脚接三极管T4的漏极，控制芯片U3的供电端8脚分别与电阻R13和电阻R15及电阻R16的一端、电容C8的正极、稳压电路中电容C27的正极相连并作为内部供电端Vcc，电容C8的负极接输入地G，控制芯片U3的放电端7脚分别接电阻R14的一端和电阻R13的另一端，控制芯片U3的触发端2脚和阈值端6脚相连并分别接电容C11的一端、电阻R14的另一端，电容C11的另一端与控制芯片U3的接地端1脚相连并接输入地G，控制芯片U3的复位端4脚分别接三极管T5的集电极和电阻R15的另一端，三极管T5的基极分别接电阻R18和电阻R19的一端，电阻R19的另一端与三极管T5的发射极相连并接输入地G，电阻R18的另一端接启停控制端R/S，电阻R17和电容C12并联，控制芯片U3的电压控制端5脚分别接三极管T6的集电极、电阻R17的一端、电阻R16的另一端，三极管T6的基极分别接电阻R21和电容C9的一端，电阻R17和电容C9的另一端与三极管T6的发射极相连并接输入地G，控制芯片U3的输出端3脚通过电阻R20接三极管T4的栅极，三极管T4的源极分别接电阻R22的一端、电阻R21的另一端，电阻R22的另一端接输入地G；

所述输出采样及反馈电路中，三极管T7的基极通过电阻R23接光电耦合器U4内部输出三极管的发射极3脚，光电耦合器U4内部输出三极管的集电极4脚接内部供电端Vcc，三极管T7的发射极接输入地G，三极管T7的集电极接控制与驱动及保护电路中控制芯片U3的电压控制端5脚，变压器TRF次级线圈Ls4的异名端6脚接二极管D8的正极，二极管D8的负极分别接电容C14的正极、光电耦合器U4内部发光二极管的正极1脚、电阻R25的一端，光电耦合器U4内部发光二极管的负极2脚通过电阻R24分别接电容C15的一端、电阻R25的另一端、三端可控基准源U5的阴极3脚，电阻R26和电容C16并联，三端可控基准源U5的控制端1脚分别接电阻R26和电阻R27的一端、电容C15的另一端，三端可控基准源U5的阳极2脚分别与电阻R27的另一端、电容C13的一端、电容C14的负极以及变压器TRF次级线圈Ls4的同名端4相连并接对称输出地G2，电容C13的另一端接输入地G；

所述高压对称输出电路中，变压器TRF次级线圈Ls2的同名端4脚与变压器TRF次级线圈Ls3的异名端4脚相连并接对称输出地G2，变压器TRF次级线圈Ls2的异名端3脚接二极管D6的正极，二极管D6的负极分别接电容C17的正极和电感L3的一端，电容C18和电容C19并联，电感L3的另一端分别与电容C18的正极、输出采样及反馈电路中电阻R26的另一端相连并作为对称正输出端+Vo2，电容C17和电容C18的负极相连并接对称输出地G2，变压器TRF次级线圈Ls3的同名端5脚接二极管D7的负极，二极管D7的正极分别接电容C20的负极和电感L4的一端，电容C21、电容C22和电阻R28并联，电感L4的另一端与电容C21的负极相连并作为对称负输出端-Vo2，电容C20和电容C21的正极相连并接对称输出地G2；

所述自稳压高压输出电路中，变压器TRF次级线圈Ls1的异名端1脚接二极管D5的正极，二极管D5的负极分别接电容C23和电阻R29的一端、二极管D9的负极、三极管T8的集电极，电容C24、电容C25和电阻R30并联，二极管D9的正极与三极管T8的发射极、电容C25的正极相连并作为自稳压输出端+Vo1，三极管T8的基极分别接二极管D10的负极和电阻R29的另一端，二极管D10分别与二极管D11、、二极管D12、二极管D13同方向串联，变压器TRF次级线圈Ls1的同名端2脚分别与电容C25的负极、电容C26的一端、电容C23的另一端以及二极管D13的正极相连并接自稳压输出地G1，电容C26的另一端接输入地G。

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