CN203691282U - 占空比可调、定周期及隔离控制的双极性高频高压脉冲电源电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于电子工业及环保等领域里光纤传感、充电装置、测量仪器、环境监测等仪器设备中的占空比可调、定周期及隔离控制的双极性高频高压脉冲电源电路。包括隔离高压及悬浮辅助供电电源电路、输出脉冲开关电路，还包括占空比可调定周期脉冲产生及隔离控制电路，输出脉冲开关电路分别与隔离高压及悬浮辅助供电电源电路、占空比可调定周期脉冲产生及隔离控制电路连接。有益效果是：在完全隔离控制双极性高频高压方波脉冲输出的基础上，增加了输出脉冲占空比的大范围调节功能和脉冲输出启停控制功能，电路简单，拓展了该类脉冲电源的实际应用范围。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于电子工业及环保等领域里光纤传感、充电装置、测量仪器、环境监测等仪器设备中的占空比可调、定周期及隔离控制的双极性高频高压脉冲电源电路。
背景技术
随着电子科技的发展，高频高压脉冲电源的应用领域不断扩大，其输出功能要求也不断增多。现有的主要功能指标特性还不能完全满足市场需求，除了输出脉冲的极性、响应速度、重复频率、脉冲幅度、输入输出隔离等功能指标外，还同时需求能够大范围调节输出脉冲占空比的高频高压脉冲电源，以满足不同需求。
发明内容
为满足实际市场需求，本实用新型提供了一种重复频率高、响应速度快、占空比调节范围大、电路结构简单等特点的占空比可调、定周期及隔离控制的双极性高频高压脉冲电源电路。
本实用新型为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种占空比可调、定周期及隔离控制的双极性高频高压脉冲电源电路，包括隔离高压及悬浮辅助供电电源电路、输出脉冲开关电路，其特征在于：还包括占空比可调定周期脉冲产生及隔离控制电路，所述输出脉冲开关电路分别与隔离高压及悬浮辅助供电电源电路、占空比可调定周期脉冲产生及隔离控制电路连接；所述占空比可调定周期脉冲产生及隔离控制电路中，控制芯片U5的触发端2脚和阈值端6脚相连并分别接电位器W的可调端3脚和电容C16的一端，控制芯片U5的电压控制端5脚通过电容C17分别与电容C16的另一端和控制芯片U5的接地端1脚相连后接输入地GND，控制芯片U5的放电端7脚通过电阻R31接电位器W的固定端2脚，电位器W的固定端1脚通过电阻R24接三极管T10的集电极，三极管T10的基极分别接三极管T12的集电极和电阻R29的一端，三极管T12的发射极通过电阻R30接输入地GND，控制芯片U5的供电端8脚分别与电阻R32和电容C19的一端、电阻R29的另一端、三极管T10的发射极、三极管T7的集电极相连并接输入供电端+Vin，电容C19的另一端接输入地GND，控制芯片U5的强制复位端4脚分别接电阻R32的另一端、三极管T11的集电极，三极管T11的发射极接输入地GND，三极管T11的基极通过电阻R33与启停控制端R/S相连，三极管T7、T8和T12的基极相连后接控制芯片U5的输出端3脚，三极管T8的集电极接输入地GND，电阻R25与电容C18并联，三极管T7和T8的发射极相连后分别接电阻R25的一端，电阻R25的另一端接三极管T9的基极，三极管T9的发射极接输入地GND，三极管T9的集电极分别接二极管D9的负极、四通道光电耦合器芯片U4的8脚，电阻R26和R27的一端相连并接输入供电端+Vin，二极管D9的正极分别接电阻R26的另一端、四通道光电耦合器芯片U4的1脚，电阻R27的另一端接四通道光电耦合器芯片U4的5脚，四通道光电耦合器芯片U4的2脚和3脚相连，四通道光电耦合器芯片U4的6脚和7脚相连，四通道光电耦合器芯片U4的4脚接输入地GND，四通道光电耦合器芯片U4的9脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T3的源极，四通道光电耦合器芯片U4的10脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T3的栅极，四通道光电耦合器芯片U4的11脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T2的源极，四通道光电耦合器芯片U4的12脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T2的栅极，四通道光电耦合器芯片U4的13脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T4的源极，四通道光电耦合器芯片U4的14脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T4的栅极，四通道光电耦合器芯片U4的15脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T1的源极，四通道光电耦合器芯片U4的16脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T1的栅极。
本实用新型的有益效果是：在完全隔离控制双极性高频高压方波脉冲输出的基础上，增加了输出脉冲占空比的大范围调节功能和脉冲输出启停控制功能，电路简单，拓展了该类脉冲电源的实际应用范围。
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，一种占空比可调、定周期及隔离控制的双极性高频高压脉冲电源电路，包括隔离高压及悬浮辅助供电电源电路、输出脉冲开关电路，其特征在于：还包括占空比可调定周期脉冲产生及隔离控制电路，所述输出脉冲开关电路分别与隔离高压及悬浮辅助供电电源电路、占空比可调定周期脉冲产生及隔离控制电路连接；
上述占空比可调定周期脉冲产生及隔离控制电路中，控制芯片U5的触发端2脚和阈值端6脚相连并分别接电位器W的可调端3脚和电容C16的一端，控制芯片U5的电压控制端5脚通过电容C17分别与电容C16的另一端和控制芯片U5的接地端1脚相连后接输入地GND，控制芯片U5的放电端7脚通过电阻R31接电位器W的固定端2脚，电位器W的固定端1脚通过电阻R24接三极管T10的集电极，三极管T10的基极分别接三极管T12的集电极和电阻R29的一端，三极管T12的发射极通过电阻R30接输入地GND，控制芯片U5的供电端8脚分别与电阻R32和电容C19的一端、电阻R29的另一端、三极管T10的发射极、三极管T7的集电极相连并接输入供电端+Vin，电容C19的另一端接输入地GND，控制芯片U5的强制复位端4脚分别接电阻R32的另一端、三极管T11的集电极，三极管T11的发射极接输入地GND，三极管T11的基极通过电阻R33与启停控制端R/S相连，三极管T7、T8和T12的基极相连后接控制芯片U5的输出端3脚，三极管T8的集电极接输入地GND，电阻R25与电容C18并联，三极管T7和T8的发射极相连后分别接电阻R25的一端，电阻R25的另一端接三极管T9的基极，三极管T9的发射极接输入地GND，三极管T9的集电极分别接二极管D9的负极、四通道光电耦合器芯片U4的8脚，电阻R26和R27的一端相连并接输入供电端+Vin，二极管D9的正极分别接电阻R26的另一端、四通道光电耦合器芯片U4的1脚，电阻R27的另一端接四通道光电耦合器芯片U4的5脚，四通道光电耦合器芯片U4的2脚和3脚相连，四通道光电耦合器芯片U4的6脚和7脚相连，四通道光电耦合器芯片U4的4脚接输入地GND，四通道光电耦合器芯片U4的9脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T3的源极，四通道光电耦合器芯片U4的10脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T3的栅极，四通道光电耦合器芯片U4的11脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T2的源极，四通道光电耦合器芯片U4的12脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T2的栅极，四通道光电耦合器芯片U4的13脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T4的源极，四通道光电耦合器芯片U4的14脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T4的栅极，四通道光电耦合器芯片U4的15脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T1的源极，四通道光电耦合器芯片U4的16脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T1的栅极；
整个电路由三部分组成。其中隔离高压及悬浮辅助供电部分，主控制芯片U1采用常见的7555时基电路，利用其控制简单、极低的功耗、电源适应范围宽、带载能力强等特点，其构成的无稳态多谐振荡器电路，通过变换后产生隔离高压及多组悬浮辅助电压。
占空比可调定周期脉冲产生及隔离控制部分，由U5控制芯片7555等构成多谐振荡器，其采用独立的充、放电回路；U4控制芯片采用TLP627-4 四通道光电耦合器，其响应时间短、电流传输比大、隔离耐压高，确保了高性能的隔离控制。
最后通过全桥驱动输出脉冲开关，获得完全隔离的双极性高频高压脉冲输出。
整个电路控制简单，耗能小，输出脉冲的重复频率高、占空比调节范围大。为提高电路性能，选用噪声低、温漂小、高频特性好的元器件。所有元器件均可采用贴片封装，以减小外形尺寸。
工作原理
在隔离高压及悬浮辅助供电电源电路中，控制芯片U1与电容C4、电阻R2和R1等组成无稳态多谐振荡器电路。从控制芯片U1的3脚输出的振荡脉冲信号，通过开关三极管T5驱动变压器TRF初级线圈Lp，在其两端产生高频振荡脉冲电压，并通过开关变压器TRF耦合到其次级，通过U2、U3等构成的高压隔离采样反馈控制，得到稳定的隔离高压输出，同时又附加输出多组悬浮辅助电压+V1、+V2和+V3。
占空比可调定周期脉冲产生及隔离控制电路中，由控制芯片U5、电容C16、电阻R24和R31、三极管T10和T12、电位器W组成无稳态多谐振荡器。电容C16的充电和放电回路独立分开，调节电位器W，可宽范围改变充、放电时间常数，但其振荡频率不会变化。在电容C16充电到阈值电平前，控制芯片U5的输出端3脚呈高电平，即三极管T12导通，三极管T10饱和导通。控制芯片U5的输出端3脚输出的占空比可调的脉冲通过控制三极管T9，进而控制隔离开关U4。当控制芯片U5的输出端3脚为高电平时，三极管T9开通，二极管D9将U4的1、2脚和3、4脚对应的光电耦合器输入端钳位，因此U4的输出状态为K1和K4断开，K2和K3开通；反之，当控制芯片U5的输出端3脚为低电平时，三极管T9截止，U4的1、2脚和3、4脚对应的光电耦合器输入二极管导通，U4的5、6脚和7、8脚对应的光电耦合器输入二极管截止，因此U4的输出状态为K1和K4开通，K2和K3断开。
在输出脉冲开关电路中，通过隔离开关U4的输出状态，周期性的分别控制开关MOS三极管T1~T4。当K1和K4断开、K2和K3开通时，则开关管T1和T4导通，开关管T2和T3关断，输出一个极性的高压脉冲；当K1和K4开通、K2和K3断开时，则开关管T1和T4关断，开关管T2和T3导通，输出另一个极性的高压脉冲。
Claims (1)
1.一种占空比可调、定周期及隔离控制的双极性高频高压脉冲电源电路，包括隔离高压及悬浮辅助供电电源电路、输出脉冲开关电路，其特征在于：还包括占空比可调定周期脉冲产生及隔离控制电路，所述输出脉冲开关电路分别与隔离高压及悬浮辅助供电电源电路、占空比可调定周期脉冲产生及隔离控制电路连接；
所述占空比可调定周期脉冲产生及隔离控制电路中，控制芯片U5的触发端2脚和阈值端6脚相连并分别接电位器W的可调端3脚和电容C16的一端，控制芯片U5的电压控制端5脚通过电容C17分别与电容C16的另一端和控制芯片U5的接地端1脚相连后接输入地GND，控制芯片U5的放电端7脚通过电阻R31接电位器W的固定端2脚，电位器W的固定端1脚通过电阻R24接三极管T10的集电极，三极管T10的基极分别接三极管T12的集电极和电阻R29的一端，三极管T12的发射极通过电阻R30接输入地GND，控制芯片U5的供电端8脚分别与电阻R32和电容C19的一端、电阻R29的另一端、三极管T10的发射极、三极管T7的集电极相连并接输入供电端+Vin，电容C19的另一端接输入地GND，控制芯片U5的强制复位端4脚分别接电阻R32的另一端、三极管T11的集电极，三极管T11的发射极接输入地GND，三极管T11的基极通过电阻R33与启停控制端R/S相连，三极管T7、T8和T12的基极相连后接控制芯片U5的输出端3脚，三极管T8的集电极接输入地GND，电阻R25与电容C18并联，三极管T7和T8的发射极相连后分别接电阻R25的一端，电阻R25的另一端接三极管T9的基极，三极管T9的发射极接输入地GND，三极管T9的集电极分别接二极管D9的负极、四通道光电耦合器芯片U4的8脚，电阻R26和R27的一端相连并接输入供电端+Vin，二极管D9的正极分别接电阻R26的另一端、四通道光电耦合器芯片U4的1脚，电阻R27的另一端接四通道光电耦合器芯片U4的5脚，四通道光电耦合器芯片U4的2脚和3脚相连，四通道光电耦合器芯片U4的6脚和7脚相连，四通道光电耦合器芯片U4的4脚接输入地GND，四通道光电耦合器芯片U4的9脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T3的源极，四通道光电耦合器芯片U4的10脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T3的栅极，四通道光电耦合器芯片U4的11脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T2的源极，四通道光电耦合器芯片U4的12脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T2的栅极，四通道光电耦合器芯片U4的13脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T4的源极，四通道光电耦合器芯片U4的14脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T4的栅极，四通道光电耦合器芯片U4的15脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T1的源极，四通道光电耦合器芯片U4的16脚接输出脉冲开关电路中MOS三极管T1的栅极。
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