[發明專利]一種數控高精度超低紋波高壓直流源裝置

有效

• 申請號: 202210817639.3
• 申請日: 2022-07-13
• 公開（公告）號: CN114884381B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 戈燕紅;王文杰;郭雋虹;區梓峰
• 申請（專利權）人: 廣東盈峰科技有限公司
• 主分類號: H02M7/40
• 分類號: H02M7/40;H02M1/14;H02M3/335;H02M7/10
• 代理公司: 佛山市禾才知識產權代理有限公司 44379
• 代理人: 陸應健;資凱亮

本發明公開了一種數控高精度超低紋波高壓直流源裝置，屬于高壓電源技術領域；交流直流轉換單元的輸出端和與其對應的繼電器的電源輸入端電連接；數控單元的使能輸出端和與其對應的繼電器的使能輸入端電連接；控制器的電壓輸出端與線性電源單元的電壓輸入端電連接，線性電源單元的電壓輸出端與ROYER諧振單元的電壓輸入端電連接；ROYER諧振單元的電壓輸出端與正負倍壓整流單元的電壓輸入端電連接；正負倍壓整流單元用于將從其自身的電壓輸入端輸入的高壓交流電壓信號整流濾波成高壓直流電壓信號，并從其自身的電壓輸出端輸出。所述數控高精度超低紋波高壓直流源裝置解決了現有的高壓直流源裝置存在紋波大且開關損耗大的問題。

技術領域

本發明涉及高壓電源技術領域，特別是一種數控高精度超低紋波高壓直流源裝置。

背景技術

基于PMT和MCP等傳感器開發的儀器，如質譜儀等精密儀表儀器常常需要使用到精密高壓直流源，其精密性體現在需要高達0.1%的線性精度和0.01%的紋波率。目前，將低壓直流源轉成高壓直流源有BOOST升壓和升壓變壓器逆變升壓兩種方法。使用BOOST架構的升壓IC通常耐不了幾百伏以上的高壓，因此高壓直流源通常采用變壓器逆變升壓技術，通過推挽或反激式的方法，將直流源逆變成高壓交流源再進行整流濾波，從而獲得高壓直流源。也由于使用到逆變技術，因此這種方法雖然可以實現直流源升壓的目的，但同樣也會放大直流源的紋波。值得一提的是，逆變技術雖然跟變壓器的匝數比相關，但現實中的變壓器并非是理想化的模型，因此必須引入負反饋才能使其輸出一個穩定的電壓。同樣的，負反饋調節設計的不好，就會導致輸出精度的問題。終上所述，常規的高壓直流源技術存在著紋波大、線性精度差以及溫漂較大的問題，以上問題給質譜儀、氣象色譜儀等精密測量帶來了較大的影響。并且常規的小型化高壓直流源裝置往往使用可變電阻器來控制電壓輸出，此類操作往往比較麻煩。為解決以上問題，此類裝置的常用的解決方法有以下兩種：

1、在減少紋波方面，此類裝置在高壓輸出部分使用大電容和電感組成π型無源濾波器進行濾波。此濾波器確實可以有效減小紋波的問題，但由于PMT、MCP和質譜儀飛行區中的勻強電場等儀器設備需要用到的高壓源高達上千伏，滿足該高壓耐壓條件下的大容量電容往往體積巨大，因此使用該方法難免導致儀器臃腫，也不利于小型化和輕量化的設計。同時，由于使用到π型濾波，雖然可以大幅降低紋波系數，但是LC本質上是儲能器件，所以在負反饋調節中會極大影響系統的響應速度，導致輸出精度不高，甚至引起負反饋調節失效。2、在調節精度方面，此類裝置在負反饋調節部分使用占空比調節技術控制輸出精度，此方法也是常用的負反饋調節技術，但由于高壓直流源在質譜中涉及到到寬電壓輸出應用，不斷提高占空比只會增加系統的開關損耗。如此，現有的高壓直流源裝置存在紋波大且開關損耗大的問題。

發明內容

針對上述缺陷，本發明的目的在于提出一種數控高精度超低紋波高壓直流源裝置，解決了現有的高壓直流源裝置存在紋波大且開關損耗大的問題。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：一種數控高精度超低紋波高壓直流源裝置，包括交流直流轉換單元、控制器、數控單元、線性電源單元、ROYER諧振單元和正負倍壓整流單元；所述控制器包括多個繼電器；

所述交流直流轉換單元包括多個輸出端，所述交流直流轉換單元的輸出端與所述繼電器一一對應，所述交流直流轉換單元的輸出端和與其對應的繼電器的電源輸入端電連接，所述交流直流轉換單元用于將輸入的交流電轉換成不同電壓值的直流電壓信號并從對應的輸出端輸送到對應的繼電器；

所述數控單元設有多個使能輸出端，所述使能輸出端與所述繼電器一一對應，所述數控單元的使能輸出端和與其對應的繼電器的使能輸入端電連接；

所述控制器的所有繼電器的輸出端并聯后形成所述控制器的電壓輸出端，所述控制器的電壓輸出端與所述線性電源單元的電壓輸入端電連接，所述線性電源單元的電壓輸出端與所述ROYER諧振單元的電壓輸入端電連接；所述線性電源單元用于向ROYER諧振單元的電壓輸入端輸送高精度低紋波系數的電壓；