CN203039590U - 一种数控调压高压直流电源 - Google Patents

一种数控调压高压直流电源 Download PDF

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周旺平
刘云平
景希
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Abstract

本实用新型公开了一种数控调压高压直流电源，包括依次相连的低压直流稳压电源、斩波器、功率放大电路、整流滤波稳压电路、逆变电路、脉冲变压器、倍压整流电路、分压器、单片机控制电路和输入键盘；所述单片机控制电路还与斩波器相连，所述单片机控制电路接收输入键盘输入的高压需求值后输出控制脉冲来控制斩波器开关占空比；同时比较分压器的采样值和需求值来实时调整斩波器的开关占空比，以稳定高压输出。该结构简单，且调压精度高。

Description

一种数控调压高压直流电源
技术领域
本实用新型涉及一种直流电源设备，更具体地说是一种数控调压高压直流电源。
背景技术
早先的直流高压电源是将交流市电或三相电由工频高压变压器升压变成交流高压电，然后整流滤波得到直流高压电，由于频率低，电源的体积和重量都比较大，转换效率和稳定度差。
传统的高压直流电源利用自藕变压器或电位器调节电压，虽然该方式操作简单，但是调压精度不准确且使用寿命短。随着开关电源技术及计算机技术的发展与成熟，采用高频开关变换技术和单片机控制技术，结合高压电源的特点而研制的直流高压电源成为主流。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题是提供一种精度高、控制简单的数控调压高压直流电源。
为解决上述技术问题，本实用新型一种数控调压高压直流电源，包括依次相连的低压直流稳压电源、斩波器、功率放大电路、整流滤波稳压电路、逆变电路、脉冲变压器、倍压整流电路、分压器、单片机控制电路和输入键盘；所述单片机控制电路还与斩波器相连，所述单片机控制电路接收输入键盘输入的高压需求值后输出控制脉冲来控制斩波器开关占空比；同时比较分压器的采样值和需求值来实时调整斩波器的开关占空比，以稳定高压输出。
进一步地，本实用新型数控调压高压直流电源中，所述单片机控制电路包括控制芯片、模数转换器和接口电路。
进一步地，本实用新型数控调压高压直流电源中，所述控制芯片的型号为STC89C52。
进一步地，本实用新型数控调压高压直流电源中，所述逆变电路为全桥逆变电路,其包括隔离芯片和控制开关管的脉冲发生芯片。
本实用新型与现有技术相比，具有以下显著的优点：该电源可为电磁脉冲模拟器提供初级能量，而且因为采用单片机和数控斩波器实现自动升降压和稳压控制，调压精度高，定位准确，使用寿命长，***运行稳定。
下面结合附图和具体实施方式作进一步详细的描述；
附图说明
  图1为本实用新型的原理框图；
图2为本实用新型中全桥逆变电路的原理图；
图3（a）为一个二倍压整流电路的原理图；
图3（b）为二倍压整流电路的工作示意图；
图3（c）为二倍压整流电路的另一种工作示意图。
具体实施方式
   如图1所示，本实用新型数控调压高压直流电源，包括依次相连的低压直流稳压电源、斩波器、功率放大电路、整流滤波稳压电路、逆变电路、脉冲变压器、倍压整流电路、分压器、单片机控制电路和输入键盘；所述单片机控制电路还与斩波器相连，所述单片机控制电路包括控制芯片、模数转换器和接口电路，所述控制芯片为STC89C52或其它各种型号单片机，所述逆变电路为全桥逆变电路,其包括隔离芯片和控制开关管的脉冲发生芯片，所述隔离芯片为IR2110，所述脉冲发生芯片为SG3525；所述脉冲变压器为高频脉冲变压器。所述倍压整流电路可以为二倍压整流电路或四倍压整流电路，其中四倍压整流电路包括耐高压电容和整流硅堆。
低压直流稳压电源由工频交流电经降压整流滤波、稳压获得，该电源输出恒定的低压直流电压，其输出经数控斩波器变成一定占空比的矩形脉冲，该脉冲经功率放大后，再经整流滤波、稳压变成不高于原电压的直流电供给全桥逆变电路，全桥逆变电路采用MOSFET,将直流电逆变成20kHz的高频方波交流电，此高频方波经高频脉冲变压器升压后供给倍压整流电路，得到需要的高压直流电。斩波器开关的占空比由单片机根据键盘输入的高压需求值确定并控制，其微调根据分压器的采样值与需求值的差确定，并实时调节。
如图2所示，采用全桥作为电路的拓扑结构。其中开关管的选择尤为重要，关系到逆变的成败与效率，本设计中选取IRFP 460作为主开关管，其脉冲由SG3525提供。驱动电路是电力电子器件主电路和控制电路之间的接口，良好的驱动电路设计对***的运行效率、可靠性和安全性都有重要意义。对于数字控制***而言，功率电路的开关干扰非常大，如果使用非隔离驱动电路，干扰信号可能影响控制***的正常运行，本设计采取IR2110作为隔离芯片，IR公司的2110芯片，将用于驱动全桥的功率开关管的功能集成在一起，只要加上少量***器件，就可提供高达数百千赫兹的驱动信号。
图3（a）为一个二倍压整流电路的原理图。图3（b）和图3（c）分别标示出了电路的工作原理。为了使电路工作状态更加简洁明了的呈现，我们假设变压器的瞬时极性如图3（b），在这一时刻，电路正处在交流电压的负半周，也就是说在这一时刻，变压器的下端为正电压，而变压器的上端为负电压，此时二极管DB导通，也就是近似于短路（在这一时刻二极管D A截止），在此时，电容C 1处于充电状态，达到变压器输出的峰值电压2U M,电容充电时极性为右正左负。当交流电压处于正半周的时侯，二极管DB截止，D A导通，与此同时开始向电容器C 2充电。此刻加在电容器C 2上的电压就应该是交流峰值电压与电容C 1上存储电压的和，也就是2U M，如图3（c）所示。可以看出这个电压也加在二极管DB上，而此时二极管DB是截止的。所以DB所承受的反向峰值电压就为2U M。在交流电压转变为下一个负半周时刻，二极管DA截止，DB导通，此时电容C 2上存储电压为2U M，因此D A承受的反相峰值电压是2U M。

Claims (5)

1.一种数控调压高压直流电源，其特征在于：包括依次相连的低压直流稳压电源、斩波器、功率放大电路、整流滤波稳压电路、逆变电路、脉冲变压器、倍压整流电路、分压器、单片机控制电路和输入键盘；所述单片机控制电路还与斩波器相连，所述单片机控制电路接收输入键盘输入的高压需求值后输出控制脉冲来控制斩波器开关占空比；同时比较分压器的采样值和需求值来实时调整斩波器的开关占空比，以稳定高压输出。
2.根据权利要求1所述的数控调压高压直流电源，其特征在于：所述单片机控制电路包括控制芯片、模数转换器和接口电路。
3.根据权利要求2所述的数控调压高压直流电源，其特征在于：所述控制芯片为STC89C52。
4.根据权利要求1所述的数控调压高压直流电源，其特征在于：所述逆变电路为全桥逆变电路,其包括隔离芯片和控制开关管的脉冲发生芯片。
5.根据权利要求1所述的数控调压高压直流电源，其特征在于：所述倍压整流电路为二倍压整流电路或四倍压整流电路。
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