[發明專利]高場不對稱電壓發生器

有效

• 申請號: 201410738071.1
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104393785B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 譚政;聶蓉
• 申請（專利權）人: 北京聲迅電子股份有限公司
• 主分類號: H02M9/06
• 分類號: H02M9/06
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

本發明提供一種高場不對稱電壓發生器，包括：不對稱電壓調制電路，用于將輸入電壓V_C與采集自升壓輸出電路的反饋信號V_F進行比較輸出不對稱尖峰波形后進行整形濾波，獲得不對稱原始調制波形V_S；升壓輸出電路，用于將V_S進行升壓放大，并將放大后得到的高場不對稱電壓信號V₀輸出至高場非對稱波形離子遷移譜技術FAIMS裝置；波形鎖相反饋電路，用于將波形因溫度而造成的變壓抖動調節回標準工作狀態；工作狀態指示電路，用于指示當前波形質量，當波形不對稱度下降到一定程度時通知控制系統；升壓輸出電路與不對稱電壓調制電路、波形鎖相反饋電路、工作狀態指示電路分別連接。上述電壓發生器能夠減小體積，降低功耗和成本，且能夠提高穩定性。

技術領域

本發明涉及安全檢測技術領域，尤其涉及一種高場不對稱電壓發生器。

背景技術

隨著社會的進步和科學技術的發展，民用生化技術的發展帶來的潛在危險與國際生化恐怖威脅凸現。爆炸物的威脅不容忽視，每年有數以千計的平民受到恐怖分子的爆炸物傷害。對爆炸物、化學武器和各種危險品的檢測技術也不斷改進。這些儀器多為進口，并且操作復雜、體積龐大、體積龐大、價格昂貴、便攜性差。

高場非對稱波形離子遷移譜技術(High-filed Asymmetric Waveform IonMobility Apectrometry，簡稱FAIMS)這是一種區別于傳統離子遷移譜技術(Ion MobilityApectrometry，簡稱IMS)的新型區分檢測方法，爆炸物質探測器。它具有靈敏度高、檢測時間短、便攜和功耗低的特點，在安防領域有重要的意義。

高場非對稱電壓是形成FAIMS的主要原因。離子的遷移率系數K受所施加的電場強度影響，在低電場條件下，離子的遷移率系數與電場強度無關；當電場強度高到一定值(約11000V/cm)以后，離子的遷移率系數K就會以一種非線性的方式隨電場強度而變化。高場不對稱離子遷移譜技術利用離子在高電場中的離子遷移率系數的非線性變化實現離子的縱向分離，從而實現對物質的鑒別。這種變化對于每一離子種類是特定的。

高場不對稱波形離子遷移管是FAIMS的核心部件，該遷移管的效果直接影響離子遷移譜儀的性能，為了能夠保證高場不對稱波形離子遷移管的效果穩定，高場非對稱波形電源是非常重要的，是保證離子在遷移區內按要求運動的必要條件。

傳統方法是先產生直流高壓，而后通過脈沖寬度調制(Pulse Width Modulation，簡稱PWM)產生不對稱波形，但是此種方法需要更大的功耗維持高壓，需要高壓大功率的絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，簡稱IGBT)來產生PWM波。

鑒于此，如何提供一種體積小，功耗低、成本低且穩定性高的高場不對稱電壓發生器成為當前需要解決的技術問題。

發明內容

本發明提供一種高場不對稱電壓發生器，其具備反饋調節功能，能夠減小體積，降低功耗和成本，且能夠提高穩定性。

第一方面，本發明提供一種高場不對稱電壓發生器，包括：

不對稱電壓調制電路，用于將輸入電壓V_C與采集自升壓輸出電路的反饋信號V_F進行比較，輸出不對稱尖峰波形，將所述不對稱尖峰波形進行整形濾波，獲得不對稱原始調制波形V_S；

升壓輸出電路，用于將所述原始波形V_S進行升壓放大，并將放大后得到的高場不對稱電壓信號V₀輸出至高場非對稱波形離子遷移譜技術FAIMS裝置；

波形鎖相反饋電路，用于將波形因溫度而造成的變壓抖動調節回標準工作狀態；

工作狀態指示電路，用于指示當前波形質量，當波形不對稱度下降到一定程度時通知控制系統；