CN102299640A - 一种由可调稳压器构成的自激式小功率负高压模块电源 - Google Patents

一种由可调稳压器构成的自激式小功率负高压模块电源 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种由可调稳压器构成的自激式小功率负高压模块电源，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，电源电路包括反馈控制电路、振荡驱动电路及整流滤波电路，反馈控制电路输出通过振荡驱动电路与整流滤波电路输入连接，整流滤波电路输出与反馈控制电路输入连接。本发明的有益效果是：电路简单，易于制作；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，易于安装。

Description

一种由可调稳压器构成的自激式小功率负高压模块电源
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一种由可调稳压器构成的自激式小功率负高压模块电源。
背景技术
现有的小功率高压电源产品，大多采用控制他激振荡方波的幅度、脉冲宽度（占空比）或脉冲频率等，通过驱动功率开关管及变压器，来达到稳定和调节输出高压的目的。由于开关管的控制信号为方波，其快速的导通和关断会带来较高的dv/dt和di/dt，它一方面会产生电磁干扰（EMI），对供电电源造成污染；另一方面使输出电压的纹波噪声随之增大且较难滤除，直接影响客户系统整机检测分析的准确性。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种电路设计合理、可靠性稳定性较高的由可调稳压器构成的自激式小功率负高压模块电源。
本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种由可调稳压器构成的自激式小功率负高压模块电源，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：所述电源电路包括反馈控制电路、振荡驱动电路及整流滤波电路，所述反馈控制电路输出通过振荡驱动电路与整流滤波电路输入连接，所述整流滤波电路输出与反馈控制电路输入连接;
所述反馈控制电路中电源输入端Vin分别接电容C1的正极和三极管T1的集电极，控制芯片U1的输入端Vc11脚和该芯片正电源端+V12脚相连并接电容C1的正极，电容C1的负极接地，电容C2的正极接控制芯片U1的频率补偿端COMP13脚，电容C2的负极分别接控制芯片U1的输出端Vo10脚和三极管T1的基极，三极管T1发射极分别接控制芯片U1的过流保护正端Cl的2脚和电阻R8的一端，电阻R8的另一端接控制芯片U1的过流保护负端Cs3脚，控制芯片U1的基准电压端Vref6脚分别接电阻R2和电阻R3的一端，电阻R4和电容C4并联，控制芯片U1的反相输入端Inv4脚分别接电阻R2的另一端、电阻R4的一端及二极管D1的正极，电阻R4的另一端接地，控制芯片U1的同相输入端Noninv5脚分别接电阻R3的另一端、电阻R1和电阻R5的一端、二极管D1的负极，电阻R1的另一端接电压调节输入端Vadj，电阻R5的另一端通过电阻R6接电阻R7的一端，控制芯片U1的负电源端V-的7脚接地;
所述振荡驱动电路中变压器TRF初级线圈Lp1的同名端1脚分别接电阻R10的一端、电容C3的正极及反馈控制电路中控制芯片U1的过流保护负端Cs3脚，电容C3的负极接地，变压器TRF初级线圈Lp1的异名端2脚接三极管T2的集电极，变压器TRF反馈线圈Lp2的同名端3脚通过电阻R9接三极管T2的基极，变压器TRF反馈线圈Lp2的异名端4脚分别接电阻R10的另一端、电阻R11的一端及电容C5的一端，电阻R11的另一端接二极管D2的正极，电容C5的另一端分别与二极管D2的负极、三极管T2发射极相连并接地；
所述整流滤波电路中变压器TRF次级线圈Ls的异名端5脚分别接二极管D3的负极和二极管D4的正极，变压器TRF次级线圈Ls的同名端6脚分别接电容C6和电容C7的一端，二极管D3的正极分别接电容C6的另一端、电阻R12的一端及反馈控制电路中电阻R7的另一端，电阻R12的另一端接电容C8的一端并作为高压输出端-HV，二极管D4的负极分别与电容C8和电容C7的另一端相连并接输出地HGND。
本发明的有益效果是：电路简单，易于制作；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，易于安装。
附图说明
图1为本发明的示意图并作为摘要附图。
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，一种由可调稳压器构成的自激式小功率负高压模块电源，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，电源电路包括反馈控制电路、振荡驱动电路及整流滤波电路，所述反馈控制电路输出通过振荡驱动电路与整流滤波电路输入连接，整流滤波电路输出与反馈控制电路输入连接。
反馈控制电路中电源输入端Vin分别接电容C1的正极和三极管T1的集电极，控制芯片U1的输入端Vc11脚和该芯片正电源端+V12脚相连并接电容C1的正极，电容C1的负极接地，电容C2的正极接控制芯片U1的频率补偿端COMP13脚，电容C2的负极分别接控制芯片U1的输出端Vo10脚和三极管T1的基极，三极管T1发射极分别接控制芯片U1的过流保护正端Cl的2脚和电阻R8的一端，电阻R8的另一端接控制芯片U1的过流保护负端Cs3脚，控制芯片U1的基准电压端Vref6脚分别接电阻R2和电阻R3的一端，电阻R4和电容C4并联，控制芯片U1的反相输入端Inv4脚分别接电阻R2的另一端、电阻R4的一端及二极管D1的正极，电阻R4的另一端接地，控制芯片U1的同相输入端Noninv5脚分别接电阻R3的另一端、电阻R1和电阻R5的一端、二极管D1的负极，电阻R1的另一端接电压调节输入端Vadj，电阻R5的另一端通过电阻R6接电阻R7的一端，控制芯片U1的负电源端V-的7脚接地。
振荡驱动电路中变压器TRF初级线圈Lp1的同名端1脚分别接电阻R10的一端、电容C3的正极及反馈控制电路中控制芯片U1的过流保护负端Cs3脚，电容C3的负极接地，变压器TRF初级线圈Lp1的异名端2脚接三极管T2的集电极，变压器TRF反馈线圈Lp2的同名端3脚通过电阻R9接三极管T2的基极，变压器TRF反馈线圈Lp2的异名端4脚分别接电阻R10的另一端、电阻R11的一端及电容C5的一端，电阻R11的另一端接二极管D2的正极，电容C5的另一端分别与二极管D2的负极、三极管T2发射极相连并接地。
整流滤波电路中变压器TRF次级线圈Ls的异名端5脚分别接二极管D3的负极和二极管D4的正极，变压器TRF次级线圈Ls的同名端6脚分别接电容C6和电容C7的一端，二极管D3的正极分别接电容C6的另一端、电阻R12的一端及反馈控制电路中电阻R7的另一端，电阻R12的另一端接电容C8的一端并作为高压输出端-HV，二极管D4的负极分别与电容C8和电容C7的另一端相连并接输出地HGND。
主控制芯片采用多端可调稳压器LM723（U1），其内部主要由恒流源、基准电压源、误差放大器、输出调整管及保护电路等部分组成。它结合自激式振荡电路，在参数选配合理的条件下，可大大降低dv/dt和di/dt，该电路的工作波形稳定且无高次谐波，同时确保输入、输出及控制的各个地间的独立路径；合理的PCB布局；优良的变压器制作方式等，能很好地降低EMI及输出纹波。
选用低噪声、低温漂、稳定性好的控制芯片及其它元器件，提高模块电源的长期稳定性。
电源采用金属外壳，并将壳体接地，有很好的电磁屏蔽作用，提高电源的抗干扰能力。
七根引针2露于壳体1外，一侧为五根引针2按直流电源输入端Vin、输入地GND、控制地GND、电压调节输入端Vadj、空脚NC顺序排列，另一侧为两根引针2，按负高压输出端-HV、高压输出地HGND顺序排列。
工作原理：供电输入Vin通过调整三极管 T1发射极的输出，给振荡驱动电路供电，当振荡三极管 T2导通时，在初级线圈Lp1上产生感应电势，通过变压器TRF耦合，在反馈线圈Lp2上产生的感应电压通过电阻R9、振荡三极管T2和电容C5形成正反馈，使初级线圈Lp1中的电流达到最大值。此后，各线圈的感应电势改变方向，反馈线圈Lp2通过电容C5、电阻R9，在振荡三极管T2的发射极与基极间加一反向电压，使其迅速截止，此时初级线圈Lp1中的电流为零，完成一个振荡周期。重复上述过程，形成自激振荡。
电阻R10、电阻R11及二极管D2为振荡三极管T2提供静态偏置。
初级产生的振荡高频交流电压，通过变压器TRF耦合到其次级，并通过由电容C6、电容C7、二极管D3、二极管D4组成的二倍压整流电路，产生脉动直流高压，再经过电阻R12和电容C8滤波，输出平滑的直流高压。
输出高压通过反馈电阻R5～R7获得高压采样信号，与内部基准及外部调节电压Vadj一起作为反馈信号，加到控制芯片U1的同相输入端Noninv5脚，控制芯片U1的反相输入端Inv4脚连接参考基准端，通过控制芯片U1的输出端Vo的10脚控制调整三极管T1的输出，进而改变振荡幅度，当负载一定时，最终稳定高压输出。
电容C4是基准电压输出滤波电容，它能减小控制芯片U1内部误差放大器的输入噪声；另外当高压输出过载时，通过在限流保护取样电阻R8上获得的初级反射电流采样信号电压，启动控制芯片U1内部的保护电路，使调整三极管T1两端电压增加，工作电压降低，进一步造成输出电压降低，从而起到保护作用。

Claims (2)

1.一种由可调稳压器构成的自激式小功率负高压模块电源，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：所述电源电路包括反馈控制电路、振荡驱动电路及整流滤波电路，所述反馈控制电路输出通过振荡驱动电路与整流滤波电路输入连接，所述整流滤波电路输出与反馈控制电路输入连接；
所述反馈控制电路中电源输入端Vin分别接电容C1的正极和三极管T1的集电极，控制芯片U1的输入端Vc11脚和该芯片正电源端+V12脚相连并接电容C1的正极，电容C1的负极接地，电容C2的正极接控制芯片U1的频率补偿端COMP13脚，电容C2的负极分别接控制芯片U1的输出端Vo10脚和三极管T1的基极，三极管T1发射极分别接控制芯片U1的过流保护正端Cl的2脚和电阻R8的一端，电阻R8的另一端接控制芯片U1的过流保护负端Cs3脚，控制芯片U1的基准电压端Vref6脚分别接电阻R2和电阻R3的一端，电阻R4和电容C4并联，控制芯片U1的反相输入端Inv4脚分别接电阻R2的另一端、电阻R4的一端及二极管D1的正极，电阻R4的另一端接地，控制芯片U1的同相输入端Noninv5脚分别接电阻R3的另一端、电阻R1和电阻R5的一端、二极管D1的负极，电阻R1的另一端接电压调节输入端Vadj，电阻R5的另一端通过电阻R6接电阻R7的一端，控制芯片U1的负电源端V-的7脚接地；
所述振荡驱动电路中变压器TRF初级线圈Lp1的同名端1脚分别接电阻R10的一端、电容C3的正极及反馈控制电路中控制芯片U1的过流保护负端Cs3脚，电容C3的负极接地，变压器TRF初级线圈Lp1的异名端2脚接三极管T2的集电极，变压器TRF反馈线圈Lp2的同名端3脚通过电阻R9接三极管T2的基极，变压器TRF反馈线圈Lp2的异名端4脚分别接电阻R10的另一端、电阻R11的一端及电容C5的一端，电阻R11的另一端接二极管D2的正极，电容C5的另一端分别与二极管D2的负极、三极管T2发射极相连并接地；
所述整流滤波电路中变压器TRF次级线圈Ls的异名端5脚分别接二极管D3的负极和二极管D4的正极，变压器TRF次级线圈Ls的同名端6脚分别接电容C6和电容C7的一端，二极管D3的正极分别接电容C6的另一端、电阻R12的一端及反馈控制电路中电阻R7的另一端，电阻R12的另一端接电容C8的一端并作为高压输出端-HV，二极管D4的负极分别与电容C8和电容C7的另一端相连并接输出地HGND。
2.根据权利要求1所述的一种由可调稳压器构成的自激式小功率负高压模块电源，其特征在于：所述数根引针(2)露于壳体(1)外，一侧为五根引针按直流电源输入端Vin、输入地GND、控制地GND、电压调节输入端Vadj、空脚NC顺序排列，另一侧为两根引针，按负高压输出端-HV、高压输出地HGND顺序排列。
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