[發明專利]一種高精度高壓模塊

有效

• 申請號: 201511004952.1
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN105553276B
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 陳育新;趙衛東
• 申請（專利權）人: 天津市森特爾新技術有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 天津中環專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 胡京生

1.一種高精度高壓模塊，包括輸入控制電路、脈沖振蕩功放電路、升壓變壓器、倍壓電路、濾波電路、分壓反饋電路，其特征在于：還包括比較控制電路、低壓供電電源，所述輸入控制電路依次通過比較控制電路、脈沖振蕩功放電路、升壓變壓器和倍壓電路與濾波電路連接，所述倍壓電路的輸出通過分壓反饋電路與比較控制電路連接，低壓供電電源與比較控制電路連接；

采用24V低壓電源供電，通過脈沖振蕩功放電路、升壓變壓器，將24V電壓倍壓為500V的直流高壓，再通過多級倍壓電路，將其升壓到最高可達3000V的直流高壓輸出；通過多級濾波電路，將整個電路的紋波控制在40mV以內；

所述比較控制電路的具體連接為：運算放大器U1的同相輸入端3腳分別接二極管D3的正極、電阻R2、電阻R6的一端，反相輸入端2腳分別接二極管D3的負極、電阻R3的一端、電容C1的負極，電阻R6的另一端接電阻R7的一端，電阻R2、電阻R3的另一端接地，運算放大器U1的輸出端6腳分別接電容C1的正極、電阻R4的一端，運算放大器U1的負電源端4腳接地，電源端7腳分別接二極管D4的負極、電容C8的一端，電容C8的另一端接地，二極管D4的正極分別接三極管 Q2的發射極及+24V電源，三極管 Q2的基極接三極管 Q3的集電極，三極管 Q3的基極接電阻R4的另一端，三極管 Q3的發射極通過穩壓管DZ1接地；

二極管D3、二極管D4主要功能是防止電壓反向，運算放大器U1主要功能是比較輸入信號和輸出信號誤差的作用，通過三極管 Q2和三極管 Q3起到調節加到變壓器原邊電壓的作用，整個電路使用一個5V穩壓管DZ1，起穩定三極管 Q2、三極管 Q3靜態工作點的作用，保證輸出信號的穩定性；

所述脈沖振蕩功放電路的具體連接為：升壓變壓器T1的1腳分別接電阻R1的一端、電容C3的正極，電容C3的負極接地，升壓變壓器T1的2腳接三極管Q1的集電極，三極管Q1的發射極接地，三極管Q1的基極接升壓變壓器T1的6腳，升壓變壓器T1的5腳通過電阻R5分別接電阻R1的另一端、電容C2的正極、電阻R9的一端，電阻R9的另一端分別接二極管D1的正極、二極管D2的負極，二極管D1的負極、二極管D2的正極分別接電容C2的負極及地；

通過二極管D1、二極管D2、電阻R1和電阻R9、電容C2構成脈沖振蕩電路，產生30KHZ左右振蕩脈沖，振蕩脈沖經功放三極管Q1放大到功率為3W左右保證功率輸出，再將其提供給升壓變壓器T1的原邊繞組，以保證升壓變壓器T1能正常工作；

所述倍壓電路的具體連接為：二極管DV10、DV9、DV8、DV7、DV6、DV5、DV4、DV3、DV2、DV1依次串聯在一起，在二極管DV10的正極與二極管DV9的負極之間連接電容CV10，在二極管DV9的正極與二極管DV8的負極之間連接電容CV9，在二極管DV8的正極與二極管DV7的負極之間連接電容CV8，在二極管DV7的正極與二極管DV6的負極之間連接電容CV7，在二極管DV6的正極與二極管DV5的負極之間連接電容CV6，在二極管DV5的正極與二極管DV4的負極之間連接電容CV5，在二極管DV4的正極與二極管DV3的負極之間連接電容CV4，在二極管DV3的正極與二極管DV2的負極之間連接電容CV3，在二極管DV2的正極與二極管DV1的負極之間連接電容CV2，二極管DV1的正極連接電容CV1的一端，電容CV17與電容CV18串聯，電容CV20與電容CV21串聯，電容CV19與電容CV22串聯，電容CV23與電容CV24串聯，電容CV25與電容CV26串聯，電容C27與電容CV28串聯，電容CV17、電容CV20的一端分別連接電容CV10、電感L2的一端及二極管DV10的正極，電容CV19、電容CV23、電容CV25、電容CV27的一端分別連接電感L2的另一端，電容CV18、電容CV21、電容CV22、電容CV24、電容CV26、電容CV28的一端接地；

二極管DV1～二極管DV10、電容CV1～電容CV10組成倍壓陣列，起到倍壓作用，通過此電路，可將500V左右的脈沖電壓，轉變成最大為3KV/0.5mA的直流電壓，如果要輸出5000V的信號，只需要增加相應的二極管DV和電容CV即可實現，增加電容和電感構成的濾波電路，起到濾波作用，降低信號的紋波輸出；

所述分壓反饋電路的具體連接為：電阻R102、R103、 R104、R105、R106、R107、 R108、R109、R110、R111、R112、R113、R114依次串聯在一起，電容CV15和電容CV16串聯，電容CV15與電阻R102連接，電容CV16與電阻R114連接；

此電路主要由電阻R102～R114和電容CV15和電容CV16構成，其中電阻R102到電阻R114起降壓作用，電容CV15和電容CV16起去干擾作用；因為模塊輸出直流電壓太高，不能直接反饋到比較控制電路的芯片上，故使用105MΩ對比較控制電路56K的電阻R2進行分壓，使在輸出3KV電壓時，反饋到比較控制電路上的電壓小于4V；為了使105MΩ上的電阻能承受3KV的壓降，故使用了14個7.5MΩ的電阻進行串聯，以提高耐壓能力；

所述濾波電路中的電容C30采用0.1u／5KV的電解電容，電感L1采用2000N電感，此電路將倍壓后的3KV電壓，通過LC電路進行濾波，以降低高壓中的紋波干擾，使高壓中的紋波峰峰值小于40mV。