CN101771355B - 固定输出隔离高压模块电源 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于质量光谱学与固体表面分析、高能物理检测、半导体元件检测系统、环境监测及尘埃粒子计数器、医疗应用等方面仪器设备中的固定输出隔离高压模块电源。它包括封装在壳体内的电源电路，电源电路上焊接有数根引针，电源电路包括振荡及控制电路、驱动电路、高压取样及反馈电路、整流滤波电路，振荡及控制电路通过驱动电路与整流滤波电路连接，整流滤波电路通过高压取样及反馈电路与振荡及控制电路连接；本发明的有益效果是：输入与输出完全隔离；温漂小，稳定度高，输出纹波低，长期稳定性好；外形尺寸小，重量轻，易于PCB安装。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于质量光谱学与固体表面分析、高能物理检测、半导体元件检测系统、环境监测及尘埃粒子计数器、医疗应用等方面仪器设备中的固定输出隔离高压模块电源。
背景技术
市场上现有小功率高压模块电源产品多数为共地设计，即输入与输出共地，它们制作较简单，体积易做小。但随着科技发展，用户对隔离高压模块电源的需求越来越大，由于隔离高压模块电源的输入与输出隔离，且有绝缘耐压要求，因此该电源产品普遍外形尺寸较大、重量重，不易PCB安装。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种体积小、可靠性及稳定性高的固定输出隔离高压模块电源。
本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种固定输出隔离高压模块电源，包括封装在壳体内的电源电路，电源电路上焊接有数根引针，其特征在于：所述电源电路包括振荡及控制电路、驱动电路、高压取样及反馈电路、整流滤波电路，所述振荡及控制电路通过驱动电路与整流滤波电路连接，所述整流滤波电路通过高压取样及反馈电路与振荡及控制电路连接；
所述振荡及控制电路中控制芯片U1的4脚与8脚相连并作为内部供电端Vcc，电阻R1的一端接电源输入端+Vin，电阻R1的另一端分别接控制芯片U1的8脚、电阻R2的一端和电容C2的正极，电容C2的负极接输入地GND，电阻R2的另一端与电阻R3的一端相连并接控制芯片U1的7脚，电阻R3的另一端分别接控制芯片U1的2脚和6脚、电容C3的一端，电容C3的另一端与控制芯片U1的1脚相连并接输入地GND，三极管T2的基极通过电阻R7接电容C5的一端，三极管T2的集电极接控制芯片U1的5脚，三极管T2发射极与电容C5的另一端相连并接输入地GND；
所述驱动电路中电感L的一端接电源输入端+Vin，电感L的另一端分别接电容C1的正极和变压器TRF初级线圈Lp的1端，电容C1的负极接输入地GND，变压器TRF初级线圈Lp的2端分别接电容C4的一端和三极管T1的漏极，电容C4的另一端通过电阻R8接输入地GND，电阻R4与二极管D1并联，三极管T1的栅极接二极管D1的正极，二极管D1的负极接振荡及控制电路中控制芯片U1的3脚，三极管T1的源极分别接电阻R5和电阻R6的一端，电阻R5的另一端接输入地GND，电阻R6的另一端接振荡及控制电路中电容C5的一端；
所述高压取样及反馈电路中变压器TRF次级辅助线圈Ls2的5端接二极管D2的正极，二极管D2的负极分别接电阻R9和电阻R10的一端、电容C8的正极，变压器TRF次级辅助线圈Ls2的6端与电容C8的负极相连并接输出地HGND，电阻R9的另一端接光电耦合器U2的1脚，电阻R10的另一端分别接光电耦合器U2的2脚、可变基准源U3的3脚和电容C6的一端，光电耦合器U2的3脚接振荡及控制电路中电容C5的一端，光电耦合器U2的4脚接内部供电端Vcc，可变基准源U3的1脚分别接电容C6的另一端、电阻R13和电阻R14的一端，电阻R13的另一端通过电阻R12接电阻R11的一端，电阻R14的另一端与可变基准源U3的2脚相连并接输出地HGND，电容C7的一端接输入地GND，电容C7的另一端接输出地HGND；
所述整流滤波电路中变压器TRF次级高压线圈Ls1的3端接二极管D3的正极，二极管D3的负极分别接电阻R15和电容C9的一端，电阻R15的另一端分别接电容C10的一端、高压取样及反馈电路中电阻R11的另一端并作为高压输出端HV，变压器TRF次级高压线圈Ls1的4端与电容C9及电容C10的另一端相连并接输出地HGND。
本发明的有益效果是：输入与输出完全隔离；温漂小，稳定度高，输出纹波低，长期稳定性好；外形尺寸小，重量轻，易于PCB安装。
附图说明
图1为本发明的外形示意图。
图2为图1的仰视图。
图3为本发明的电路连接框图。
图4为本发明的电路原理图。
具体实施方式
如图1、2、3、4所示，固定输出隔离高压模块电源，包括封装在壳体1内的电源电路，电源电路上焊接有数根引针2，电源电路包括振荡及控制电路、驱动电路、高压取样及反馈电路、整流滤波电路，振荡及控制电路通过驱动电路与整流滤波电路连接，整流滤波电路通过高压取样及反馈电路与振荡及控制电路连接。
振荡及控制电路中控制芯片U1的4脚与8脚相连并作为内部供电端Vcc，电阻R1的一端接电源输入端+Vin，电阻R1的另一端分别接控制芯片U1的8脚、电阻R2的一端和电容C2的正极，电容C2的负极接输入地GND，电阻R2的另一端与电阻R3的一端相连并接控制芯片U1的7脚，电阻R3的另一端分别接控制芯片U1的2脚和6脚、电容C3的一端，电容C3的另一端与控制芯片U1的1脚相连并接输入地GND，三极管T2的基极通过电阻R7接电容C5的一端，三极管T2的集电极接控制芯片U1的5脚，三极管T2发射极与电容C5的另一端相连并接输入地GND。
驱动电路中电感L的一端接电源输入端+Vin，电感L的另一端分别接电容C1的正极和变压器TRF初级线圈Lp的1端，电容C1的负极接输入地GND，变压器TRF初级线圈Lp的2端分别接电容C4的一端和三极管T1的漏极，电容C4的另一端通过电阻R8接输入地GND，电阻R4与二极管D1并联，三极管T1的栅极接二极管D1的正极，二极管D1的负极接振荡及控制电路中控制芯片U1的3脚，三极管T1的源极分别接电阻R5和电阻R6的一端，电阻R5的另一端接输入地GND，电阻R6的另一端接振荡及控制电路中电容C5的一端。
高压取样及反馈电路中变压器TRF次级辅助线圈Ls2的5端接二极管D2的正极，二极管D2的负极分别接电阻R9和电阻R10的一端、电容C8的正极，变压器TRF次级辅助线圈Ls2的6端与电容C8的负极相连并接输出地HGND，电阻R9的另一端接光电耦合器U2的1脚，电阻R10的另一端分别接光电耦合器U2的2脚、可变基准源U3的3脚和电容C6的一端，光电耦合器U2的3脚接振荡及控制电路中电容C5的一端，光电耦合器U2的4脚接内部供电端Vcc，可变基准源U3的1脚分别接电容C6的另一端、电阻R13和电阻R14的一端，电阻R13的另一端通过电阻R12接电阻R11的一端，电阻R14的另一端与可变基准源U3的2脚相连并接输出地HGND，电容C7的一端接输入地GND，电容C7的另一端接输出地HGND。
整流滤波电路中变压器TRF次级高压线圈Ls1的3端接二极管D3的正极，二极管D3的负极分别接电阻R15和电容C9的一端，电阻R15的另一端分别接电容C10的一端、高压取样及反馈电路中电阻R11的另一端并作为高压输出端HV，变压器TRF次级高压线圈Ls1的4端与电容C9及电容C10的另一端相连并接输出地HGND。
主控电路采用他激式振荡电路，电路结构简单，控制方便；选用低噪声、低温漂、稳定性好的控制芯片及其它元器件；合理的PCB布局，确保输入及控制地间的独立路径，避免各信号间的串扰；优良的变压器线包结构工艺、装配工艺及高压绝缘处理等，确保高压模块电源长期的可靠性及稳定性。
电源采用金属外壳，用户可根据实际使用情况，将壳体接输入地或输出地，有很好的电磁屏蔽作用，提高电源的抗干扰能力。
数根引针2露于壳体1外，一侧为两根引针2，按直流电源输入端+Vin、输入地GND顺序排列，另一侧为两根引针2，按高压输出端HV、高压输出地HGND顺序排列。
工作原理：由控制芯片U1、电容C3、电阻R2和电阻R3组成振荡电路，从控制芯片U1的3脚输出的振荡脉冲信号，通过三极管T1驱动变压器TRF初级线圈Lp，并在其两端产生感应电势，而产生的振荡高频交流电压，通过变压器TRF耦合到其次级，次级高压线圈Ls1通过二极管D3整流，产生脉动直流高压，再经过电阻R15、电容C9和电容C10滤波，输出平滑的直流高压；次级辅助线圈Ls2通过二极管D2整流和电容C8滤波，通过电阻R9和电阻R10，为光电耦合器U2和可变基准源U3的正常工作提供隔离供电。
从反馈电阻R11、电阻R12、电阻R13及电阻R14获得的高压采样信号，通过可变基准源U3控制光电耦合器U2的隔离输出，并经三极管T2，改变控制芯片U1的5脚电位，形成负反馈，进而改变控制芯片U1的3脚输出振荡脉冲信号的频率和宽度，使输出高压得到稳定。另外，当高压输出过载或短路时，在电阻R5上获得的初级过电流采样信号，通过电阻R6也进入该负反馈中，对电源起到保护作用。
由电阻R8和电容C4组成的吸收电路，可滤除三极管T1漏极上产生的高频脉冲尖峰，同时保护三极管T1。电感L对振荡高频交流电压起到隔离阻挡作用，避免高频交流脉冲对控制电路及供电电压的干扰。
Claims (2)
1.一种固定输出隔离高压模块电源，包括封装在壳体(1)内的电源电路，电源电路上焊接有数根引针(2)，其特征在于：所述电源电路包括振荡及控制电路、驱动电路、高压取样及反馈电路、整流滤波电路，所述振荡及控制电路通过驱动电路与整流滤波电路连接，所述整流滤波电路通过高压取样及反馈电路与振荡及控制电路连接；
所述振荡及控制电路中控制芯片U1的复位端4脚与电源端8脚相连并作为内部供电端Vcc，电阻R1的一端接电源输入端+Vin，电阻R1的另一端分别接控制芯片U1的电源端8脚、电阻R2的一端和电容C2的正极，电容C2的负极接输入地GND，电阻R2的另一端与电阻R3的一端相连并接控制芯片U1的放电端7脚，电阻R3的另一端分别接控制芯片U1的触发端2脚和阈值电压端6脚、电容C3的一端，电容C3的另一端与控制芯片U1的接地端1脚相连并接输入地GND，三极管T2的基极通过电阻R7接电容C5的一端，三极管T2的集电极接控制芯片U1的控制电压端5脚，三极管T2发射极与电容C5的另一端相连并接输入地GND；
所述驱动电路中电感L的一端接电源输入端+Vin，电感L的另一端分别接电容C1的正极和变压器TRF初级线圈Lp的1脚，电容C1的负极接输入地GND，变压器TRF初级线圈Lp2脚分别接电容C4的一端和三极管T1的漏极，电容C4的另一端通过电阻R8接输入地GND，电阻R4与二极管D1并联，三极管T1的栅极接二极管D1的正极，二极管D1的负极接振荡及控制电路中控制芯片U1的输出端3脚，三极管T1的源极分别接电阻R5和电阻R6的一端，电阻R5的另一端接输入地GND，电阻R6的另一端接振荡及控制电路中电容C5的一端；
所述高压取样及反馈电路中变压器TRF次级辅助线圈Ls2的5脚接二极管D2的正极，二极管D2的负极分别接电阻R9和电阻R10的一端、电容C8的正极，变压器TRF次级辅助线圈Ls2的6脚与电容C8的负极相连并接输出地HGND，电阻R9的另一端接光电耦合器U2的阳极1脚，电阻R10的另一端分别接光电耦合器U2的阴极2脚、可变基准源U3的阴极3脚和电容C6的一端，光电耦合器U2的发射极3脚接振荡及控制电路中电容C5的一端，光电耦合器U2的集电极4脚接内部供电端Vcc，可变基准源U3的控制极1脚分别接电容C6的另一端、电阻R13和电阻R14的一端，电阻R13的另一端通过电阻R12接电阻R11的一端，电阻R14的另一端与可变基准源U3的阳极2脚相连并接输出地HGND，电容C7的一端接输入地GND，电容C7的另一端接输出地HGND；
所述整流滤波电路中变压器TRF次级高压线圈Ls1的3脚接二极管D3的正极，二极管D3的负极分别接电阻R15和电容C9的一端，电阻R15的另一端分别接电容C10的一端、高压取样及反馈电路中电阻R11的另一端并作为高压输出端HV，变压器TRF次级高压线圈Ls1的4脚与电容C9及电容C10的另一端相连并接输出地HGND，变压器TRF初级线圈Lp的1脚、次级高压线圈Ls1的4脚和次级辅助线圈Ls2的6脚为同名端。
2.根据权利要求1所述的固定输出隔离高压模块电源，其特征在于：所述数根引针(2)露于壳体(1)外，一侧为两根引针(2)按直流电源输入端+Vin、输入地GND顺序排列，另一侧为两根引针(2)，按高压输出端HV、高压输出地HGND顺序排列。
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