CN105071681B - 一种高频升压电源的功率输出电路 - Google Patents

Abstract

一种高频升压电源的功率输出电路，涉及到一种高频升压电源电路，由电阻、电容器、三极管、功率开关管、隔离变压器和升压变压器组成，在升压变压器初级的低压线圈回路中串联阻抗电容器；在直流供电线路与地线之间有第一分压电容器和第二分压电容器；第一降压电阻连接到第一滤波电容器和第一稳压二极管构成第一驱动电源，第二降压电阻连接到第二滤波电容器和第二稳压二极管构成第二驱动电源；第一功率开关管的源极连接到第二功率开关管的漏极和通过阻抗电容器连接到升压变压器的低压线圈第二端，升压变压器的低压线圈第一端连接到第一分压电容器的负极和第二分压电容器的正极。本发明在升压变压器的低压线圈回路中串联阻抗电容器使效率得到提高。

Description

一种高频升压电源的功率输出电路

技术领域

本发明涉及到一种电子电路，特别涉及到一种高频升压电源电路。

背景技术

高频开关电源由于去掉了工频变压器而具有高效率和小型化的特点，在工业生产、环保和现代通信领域得到广泛应用。在电站锅炉的烟气净化系统中或易产生粉尘的生产车间中，需使用电集尘器来除尘，在电集尘器装置中，需上高频升压电源产生静电。

当前，等离子技术已得到广泛的应用，工业上应用于等离子点火、等离子体煤气化、等离子热解水制氢、工业有害物质处置、医疗垃圾处置、生活垃圾无害化及能源化处置。用等离子体处置工业有害物质、医疗垃圾、生活垃圾的方式与一般的焚烧方式大不一样，等离子体是在电离层或放电现象下所形成的一种状态，放电作用使得工作气分子失去外层电子而形成离子状态，经相互碰撞而产生高温，等离子体火炬的中心温度可高达摄氏5万度以上，火炬边缘温度也可达到3千度以上，被处理的工业有害物质、医疗垃圾、垃圾废物受到高温高压的等离子体冲击时，其分子、原子将会重新组合而生成新的物质，从而使有害物质变为无害物质。利用等离子体喷枪把水蒸汽气化剂加热分解后再喷入生活垃圾气化炉内或煤气化炉内与焦炭进行化学反应，所发生的反应是放热反应，可以为气化炉提供原料烘干和热解所需的热量，从而使气化炉不需输入空气或氧气，生产的合成气中氢气的分数比例高，废气的含量低，可作为生产甲醇的原料气利用。用等离子体喷枪加热分解水蒸汽做气化剂来气化煤或垃圾将成为今后的首选，在常压条件下，温度在2000K时水分子几乎不分解，2500K时有25%的水发生分解，3400～3500K时氢气和氧气的摩尔分数达到最大，分别为18%和6%，当温度达到4200K时，水分子将全部分解为氢气、氢、氧气、氧和氢氧原子团，一般的加热方式难以达到这么高的温度，而使用等离子体喷枪则很容易做到。

一般等离子体喷枪的电弧作用在喷枪之外，而用于分解水蒸汽的等离子体喷枪与一般等离子体喷枪不同，为了实现把水分子分解为氢和氧，提高水分子的分解率，用于分解水蒸汽的等离子体喷枪其电弧作用在喷枪的内部，并且是多级电弧串联，高温等离子体电弧的能量集中作用在喷枪内的水分子上，使水分子很容易分解，分解效率高。这类等离子体喷枪需要高压电源进行引弧，使喷枪内产生等离子体电弧。

发明内容

本发明的目的是为电集尘器装置和等离子体引弧提供一种高频升压电源的功率输出电路，使高频升压电源的效率高和工作可靠。

本发明的一种高频升压电源的功率输出电路，主要由电阻、电容器、三极管、功率开关管、隔离变压器和升压变压器组成，电阻包括降压电阻、偏置电阻、负载电阻、限流电阻和驱动电阻，电容器包括分压电容器和滤波电容器，三极管包括放大三极管和驱动三极管，升压变压器由初级的低压线圈和次级的高压线圈构成，其特征是在升压变压器初级的低压线圈回路中串联阻抗电容器C5；在直流供电线路1与地线之间有第一分压电容器C1和第二分压电容器C2；第一降压电阻R1的第一脚连接到直流供电线路1，第一降压电阻R1的第二脚连接到第一滤波电容器C3的正极和第一稳压二极管VD1的阴极构成第一驱动电源，第一滤波电容器C3的负极和第一稳压二极管VD1的阳极连接后构成悬浮地端；第二降压电阻R2的第一脚连接到第一降压电阻R1的第二脚，第二降压电阻R2的第二脚连接到第二滤波电容器C4的正极和第二稳压二极管VD2的阴极构成第二驱动电源，第二滤波电容器C4的负极和第二稳压二极管VD2的阳极连接到地线；隔离变压器T1由初级线圈L1和次级线圈构成，次级线圈包括第一次级线圈L2和第二次级线圈L3，初级线圈L1构成开关信号输入电路，第一次级线圈L2构成前半周开关信号输出电路，第二次级线圈L3构成后半周开关信号输出电路；第一次级线圈L2的同名端连接到第一偏置电阻R3的第一脚，第一次级线圈L2的异名端连接到悬浮地端，第二次级线圈L3的同名端连接到地线，第二次级线圈L3的异名端连接到第二偏置电阻R7的第一脚；第一偏置电阻R3的第二脚连接到第一放大三极管VT1的基极，第一放大三极管VT1的集电极连接到第一负载电阻R4的第二脚和第二放大三极管VT2的基极，第二放大三极管VT2的集电极连接到第二负载电阻R5的第二脚、第一驱动三极管VT3的基极和第二驱动三极管VT4的基极，第一驱动三极管VT3的发射极连接到第二驱动三极管VT4的发射极和第一驱动电阻R11的第一脚，第二驱动三极管VT4的集电极、第一放大三极管VT1的发射极和第二放大三极管VT2的发射极连接到悬浮地端，第一驱动三极管VT3的集电极连接到第一限流电阻R6的第二脚，第一限流电阻R6的第一脚、第一负载电阻R4的第一脚和第二负载电阻R5的第一脚连接到第一驱动电源；第二偏置电阻R7的第二脚连接到第三放大三极管VT6的基极，第三放大三极管VT6的集电极连接到第三负载电阻R8的第二脚和第四放大三极管VT7的基极，第四放大三极管VT7的集电极连接到第四负载电阻R9的第二脚、第三驱动三极管VT8的基极和第四驱动三极管VT9的基极，第三驱动三极管VT8的发射极连接到第四驱动三极管VT9的发射极和第二驱动电阻R12的第一脚，第四驱动三极管VT9的集电极、第三放大三极管VT6的发射极和第四放大三极管VT7的发射极连接到地线，第三驱动三极管VT8的集电极连接到第二限流电阻R10的第二脚，第二限流电阻R10的第一脚、第三负载电阻R8的第一脚和第四负载电阻R9的第一脚连接到第二驱动电源；第一驱动电阻R11的第二脚连接到第一功率开关管VT5的栅极，第一功率开关管VT5的漏极连接到直流供电线路1；第二驱动电阻R12的第二脚连接到第二功率开关管VT10的栅极，第二功率开关管VT10的源极连接到地线；第一功率开关管VT5的源极连接到第二功率开关管VT10的漏极、阻抗电容器C5的第一脚和悬浮地端，阻抗电容器C5的第二脚连接到升压变压器T2的低压线圈第二端，升压变压器T2的低压线圈第一端连接到第一分压电容器C1的负极和第二分压电容器C2的正极，第一分压电容器C1的正极连接到直流供电线路1，第二分压电容器C2的负极连接到地线；升压变压器T2的高压线圈二端构成高压输出端。

本发明中，在第一放大三极管VT1的基极与悬浮地端之间有第一钳位二极管VD3，第一钳位二极管VD3的阴极连接到第一放大三极管VT1的基极，第一钳位二极管VD3的阳极连接到悬浮地端；在第三放大三极管VT6的基极与地线之间有第二钳位二极管VD4，第二钳位二极管VD4的阴极连接到第三放大三极管VT6的基极，第二钳位二极管VD4的阳极连接到地线；为了提高电源效率及把功率开关管在关断过程中产生的尖峰电压钳位于输入电压，在第一功率开关管VT5的漏极与源极之间有第三钳位二极管VD5，第三钳位二极管VD5的阴极连接到第一功率开关管VT5的漏极，第三钳位二极管VD5的阳极连接到第一功率开关管VT5的源极，在第二功率开关管VT10的漏极与源极之间有第四钳位二极管VD6，第四钳位二极管VD6的阴极连接到第二功率开关管VT10的漏极，第四钳位二极管VD6的阳极连接到第二功率开关管VT10的源极；功率输出电路中有取样电阻R13和傍路二极管VD7～9，傍路二极管VD7～9为多只同向串联的二极管；当功率输出电路中有取样电阻R13和傍路二极管VD7～9时，第二功率开关管VT10的源极通过取样电阻R13和傍路二极管VD7～9连接到地线，傍路二极管VD7～9的阳极连接到在第二功率开关管VT10的源极和取样电阻R13的第一脚，取样电阻R13的第二脚和傍路二极管VD7～9的阴极连接到地线，在取样电阻R13的第一脚有取样信号输出端4接出。具体实施时，第一放大三极管VT1、第二放大三极管VT2、第一驱动三极管VT3、第三放大三极管VT6、第四放大三极管VT7和第三驱动三极管VT8选用NPN型的高频三极管，第二驱动三极管VT4和第四驱动三极管VT9选用PNP型的高频三极管，第一功率开关管VT5和第二功率开关管VT10选用功率MOS场效应晶体管或绝缘栅双极型晶体管。所述直流供电线路为220V交流电经桥式整流后变为直流电的电路或蓄电池供电的线路。

本发明的工作原理是：当振荡频率的前半周开关信号从隔离变压器T1的初级线圈L1同名端输入时，隔离变压器T1的第一次级线圈L2便产生开关信号输入到第一放大三极管VT1的基极，使第一放大三极管VT1导通，第二放大三极管VT2截止，第一驱动电源通过第二负载电阻R5输入到第一驱动三极管VT3的基极和第二驱动三极管VT4的基极，使第一驱动三极管VT3导通及第二驱动三极管VT4截止，第一驱动三极管VT3与第二驱动三极管VT4的连接中点便输出开关信号到第一功率开关管VT5的栅极，使第一功率开关管VT5导通，与此同时，由于隔离变压器T1的第二次级线圈L3同名端接地，使第三放大三极管VT6呈反向偏置而截止，使得第四放大三极管VT7和第四驱动三极管VT9导通及第三驱动三极管VT8截止，使第三驱动三极管VT8与第四驱动三极管VT9的连接中点接近零电位，从而使第二功率开关管VT10截止，这时，第一功率开关管VT5导通及第二功率开关管VT10截止，第一分压电容器C1的正极通过第一功率开关管VT5、阻抗电容器C5和升压变压器T2的低压线圈WL对第二分压电容器C2进行充电；当振荡频率的前半周开关信号停止而振荡频率的后半周开关信号未至时，既为死区时间，第一功率开关管VT5和第二功率开关管VT10同时截止，升压变压器T2的低压线圈WL无电流通过；当振荡频率的后半周开关信号从隔离变压器T1的初级线圈L1异名端输入时，隔离变压器T1的第二次级线圈L3便产生开关信号输入到第三放大三极管VT6的基极，使第三放大三极管VT6导通，第四放大三极管VT7截止，第二驱动电源通过第四负载电阻R9输入到第三驱动三极管VT8的基极和第四驱动三极管VT9的基极，使第三驱动三极管VT8导通及第四驱动三极管VT9截止，第三驱动三极管VT8与第四驱动三极管VT9的连接中点便输出开关信号到第二功率开关管VT10的栅极，使第二功率开关管VT10导通，与此同时，由于隔离变压器T1的第一次级线圈L2的异名端接悬浮地端，使第一放大三极管VT1呈反向偏置而截止，使得第二放大三极管VT2和第二驱动三极管VT4导通及第一驱动三极管VT3截止，使第一驱动三极管VT3与第二驱动三极管VT4的连接中点接近零电位，从而使第一功率开关管VT5截止，这时，第二功率开关管VT10已同时导通，第二分压电容器C2通过升压变压器T2的低压线圈WL、阻抗电容器C5、第一功率开关管VT5和取样电阻R13对地线进行放电，同时，直流供电线路1对第一分压电容器C1进行充电；当振荡频率的后半周开关信号停止而振荡频率的下一个前半周开关信号未至时，既为死区时间，第一功率开关管VT5和第二功率开关管VT10同时截止，升压变压器T2的低压线圈WL无电流通过；在下一个振荡频率的前半周开关信号又从隔离变压器T1的初级线圈L1同名端输入时，功率输出电路又重复上述情况，如此周而复始，第一功率开关管VT5和第二功率开关管VT10按振荡频率交替导通，使得升压变压器的初级低压线圈中流过高频交变电流，次级高压线圈便感应产生数万至数十万伏的高电压，次级高压线圈产生的电压与线圈的变压比及初级线圈的端电压、开关信号的占空比有关。

上述的发明中，升压变压器的低压线圈既为初级线圈，本发明采用在升压变压器的低压线圈回路中串联阻抗电容器C5的措施，可以在不改变升压变压器线圈变压比的情况下，来提升输出电压和输出功率，从而使高频升压电源的效率得到提高。一般情况下，在升压变压器的初级线圈回路中没有阻抗电容器C5，如本发明的电路在升压变压器的初级线圈回路中没有阻抗电容器C5，工作时，升压变压器初级线圈的端电压UL=1/2 V_in，升压变压器次级线圈的输出电压等于1/2V_in×N₂/N₁×T_on/T，式中, V_in为直流供电电压，N₂/N₁为升压变压器线圈的变压比，T_on/T为开关信号的占空比；当本发明的升压变压器初级线圈回路中串联有阻抗电容器C5，因升压变压器初级线圈的直流电阻极小，其电阻性的阻抗可以忽略不计，工作时，阻抗电容器C5的容抗与升压变压器初级线圈的感抗组成复合阻抗，因此在本发明中，阻抗电容器C5上的电压与升压变压器初级线圈上的电压合计为1/2直流供电电压，由于升压变压器初级线圈上的电压超前90°及阻抗电容器C5上的电压滞后90°，因此，升压变压器初级线圈的端电压UL=1/2 V_in+U_c, 升压变压器次级线圈的输出电压等于（1/2V_in+U_c）×N₂/N₁×T_on/T，式中, U_c为阻抗电容器C5上的端电压，其值可接近1/2 V_in，通过选用合适容量的阻抗电容器C5，使得在不改变升压变压器线圈变压比的情况下，获得近双倍电压的高压电源，使高频升压电源的效率得到提高。

上述的发明在电集尘器装置和等离子体引弧的升压电源中应用，所述升压电源为高频开关电源，所述的高频工作频率为10-100KHz，高频开关电源具有高效率和小型化的特点。高频升压电源主要由电源输入电路、控制电路和功率输出电路组成，其中，控制电路由振荡门产生矩形脉冲波开关信号，为了获取使第一功率开关管VT5和第二功率开关管VT10交替导通的开关信号，在控制电路中，利用反相门与第一输出门构成的二级电路来获取振荡周期的前半周信号，用来驱动第一功率开关管VT5，利用第二输出门的一级电路来获取振荡周期的后半周信号，用来驱动第二功率开关管VT10，第一输出门和第二输出门交替输出开关信号，从而使第一功率开关管VT5和第二功率开关管VT10交替导通，使得升压变压器的初级低压线圈中流过交变电流，次级高压线圈便感应产生数万至数十万伏的高电压。为了避免第一功率开关管VT5和第二功率开关管VT10共态导通而造成损坏，控制电路中具有死区控制时间电路，所述死区控制时间略大于功率开关管的存储时间。为了避免功率开关管过流损坏，当流过功率开关管的电流达到给定值时，取样电压反馈到控制电路中，使振荡门停止振荡并使第一输出门和第二输出门停止输出开关信号，使第一功率开关管VT5和第二功率开关管VT10截止，实现逐周过流保护。控制电路采用门电路为主控元件，门电路为数字化的集成电路，非常适合矩形脉冲波的形成和控制，其产生的开关信号用来驱动功率开关管也非常匹配，CMOS数字集成电路还是一种微功耗元件，具有电源电压工作范围宽、抗干扰能力强、输入阻抗高、电路接口简单、工作可靠和使用寿命长的特点，因此，使得高频升压电源具有结构简单、工作可靠、效率高和工作稳定的特点。

本发明的有益效果是：提供一种高频升压电源的功率输出电路，在升压变压器的低压线圈回路中串联阻抗电容器，在不改变升压变压器线圈变压比的情况下，提升输出电压和输出功率，从而使高频升压电源的效率得到提高。

附图说明

附图1是本发明的一种高频升压电源的功率输出电路图。

图中：R1.第一降压电阻，R2.第二降压电阻，R3.第一偏置电阻，R4.第一负载电阻，R5.第二负载电阻，R6.第一限流电阻，R7.第二偏置电阻，R8.第三负载电阻，R9.第四负载电阻，R10.第二限流电阻，R11.第一驱动电阻，R12.第二驱动电阻，R13.取样电阻，C1.第一分压电容器，C2.第二分压电容器，C3.第一滤波电容器，C4.第二滤波电容器，C5.阻抗电容器，VD1.第一稳压二极管，VD2.第二稳压二极管，VD3.第一钳位二极管，VD4.第二钳位二极管，VD5.第三钳位二极管，VD6.第四钳位二极管，VD7～9.傍路二极管，VT1.第一放大三极管，VT2.第二放大三极管，VT3.第一驱动三极管，VT4.第二驱动三极管，VT5.第一功率开关管，VT6.第三放大三极管，VT7.第四放大三极管，VT8.第三驱动三极管，VT9.第四驱动三极管，VT10.第二功率开关管，T1.隔离变压器，L1.初级线圈，L2.第一次级线圈，L3.第二次级线圈，T2.升压变压器，WL.低压线圈，WH.高压线圈，1.直流供电线路，2.第一开关信号输入端，3.第二开关信号输入端，4.取样信号输出端，5.第一高压输出端，6.第二高压输出端。

具体实施方式

实施例1 图1所示的实施方式中，高频升压电源的功率输出电路主要由电阻、电容器、三极管、功率开关管、隔离变压器和升压变压器组成，电阻包括降压电阻、偏置电阻、负载电阻、限流电阻和驱动电阻，电容器包括分压电容器和滤波电容器，三极管包括放大三极管和驱动三极管，升压变压器由初级的低压线圈和次级的高压线圈构成，在升压变压器初级的低压线圈回路中串联阻抗电容器C5；220V交流电经桥式整流后变为直流电而构成直流供电线路1，在直流供电线路1与地线之间有第一分压电容器C1和第二分压电容器C2；第一降压电阻R1的第一脚连接到直流供电线路1，第一降压电阻R1的第二脚连接到第一滤波电容器C3的正极和第一稳压二极管VD1的阴极构成第一驱动电源，第一滤波电容器C3的负极和第一稳压二极管VD1的阳极连接后构成悬浮地端；第二降压电阻R2的第一脚连接到第一降压电阻R1的第二脚，第二降压电阻R2的第二脚连接到第二滤波电容器C4的正极和第二稳压二极管VD2的阴极构成第二驱动电源，第二滤波电容器C4的负极和第二稳压二极管VD2的阳极连接到地线；隔离变压器T1由初级线圈L1和次级线圈构成，次级线圈包括第一次级线圈L2和第二次级线圈L3，初级线圈L1的同名端构成第一开关信号输入端2，初级线圈L1的同名端构成第二开关信号输入端3，第一次级线圈L2的同名端构成前半周开关信号输出端，第二次级线圈L3的异名端构成后半周开关信号输出端；第一次级线圈L2的同名端连接到第一偏置电阻R3的第一脚，第一次级线圈L2的异名端连接到悬浮地端，第二次级线圈L3的同名端连接到地线，第二次级线圈L3的异名端连接到第二偏置电阻R7的第一脚；第一偏置电阻R3的第二脚连接到第一钳位二极管VD3的阴极和第一放大三极管VT1的基极，第一钳位二极管VD3的阳极连接到悬浮地端，第一放大三极管VT1的集电极连接到第一负载电阻R4的第二脚和第二放大三极管VT2的基极，第二放大三极管VT2的集电极连接到第二负载电阻R5的第二脚、第一驱动三极管VT3的基极和第二驱动三极管VT4的基极，第一驱动三极管VT3的发射极连接到第二驱动三极管VT4的发射极和第一驱动电阻R11的第一脚，第二驱动三极管VT4的集电极、第一放大三极管VT1的发射极和第二放大三极管VT2的发射极连接到悬浮地端，第一驱动三极管VT3的集电极连接到第一限流电阻R6的第二脚，第一限流电阻R6的第一脚、第一负载电阻R4的第一脚和第二负载电阻R5的第一脚连接到第一驱动电源；第二偏置电阻R7的第二脚连接到第二钳位二极管VD4的阴极和第三放大三极管VT6的基极，第二钳位二极管VD4的阳极连接到地线，第三放大三极管VT6的集电极连接到第三负载电阻R8的第二脚和第四放大三极管VT7的基极，第四放大三极管VT7的集电极连接到第四负载电阻R9的第二脚、第三驱动三极管VT8的基极和第四驱动三极管VT9的基极，第三驱动三极管VT8的发射极连接到第四驱动三极管VT9的发射极和第二驱动电阻R12的第一脚，第四驱动三极管VT9的集电极、第三放大三极管VT6的发射极和第四放大三极管VT7的发射极连接到地线，第三驱动三极管VT8的集电极连接到第二限流电阻R10的第二脚，第二限流电阻R10的第一脚、第三负载电阻R8的第一脚和第四负载电阻R9的第一脚连接到第二驱动电源；第一驱动电阻R11的第二脚连接到第一功率开关管VT5的栅极，第一功率开关管VT5的漏极连接到第三钳位二极管VD5的阴极和直流供电线路1，第三钳位二极管VD5的阳极连接到第一功率开关管VT5的源极，第一功率开关管VT5的源极连接到第四钳位二极管VD6的阴极、第二功率开关管VT10的漏极、阻抗电容器C5的第一脚和悬浮地端；第二驱动电阻R12的第二脚连接到第二功率开关管VT10的栅极，第二功率开关管VT10的源极连接到第四钳位二极管VD6的阳极、取样电阻R13的第一脚、傍路二极管VD7～9的阳极和取样信号输出端4，傍路二极管VD7～9的阴极和取样电阻R13的第二脚连接到地线；阻抗电容器C5的第二脚连接到升压变压器T2的低压线圈第二端，升压变压器T2的低压线圈第一端连接到第一分压电容器C1的负极和第二分压电容器C2的正极，第一分压电容器C1的正极连接到直流供电线路1，第二分压电容器C2的负极连接到地线；升压变压器T2的高压线圈二端构成高压输出端。本实施例中，第一放大三极管VT1、第二放大三极管VT2、第一驱动三极管VT3、第三放大三极管VT6、第四放大三极管VT7和第三驱动三极管VT8选用NPN型的高频三极管，第二驱动三极管VT4和第四驱动三极管VT9选用PNP型的高频三极管，第一功率开关管VT5和第二功率开关管VT10选用功率MOS场效应晶体管或绝缘栅双极型晶体管。

上述的实施例在电集尘器装置和等离子体引弧的升压电源中应用，高频升压电源主要由电源输入电路、控制电路和功率输出电路组成，其中，控制电路由振荡门产生矩形脉冲波开关信号，由第一输出门输出振荡周期的前半周信号，用来驱动第一功率开关管VT5，由第二输出门输出振荡周期的后半周信号，用来驱动第二功率开关管VT10，应用时，第一输出门的输出端连接到第一开关信号输入端2，第二输出门的输出端连接到第二开关信号输入端3，当第一输出门有开关信号输出时，第二输出门的输出端与地线同电位，当第二输出门有开关信号输出时，第一输出门的输出端与地线同电位，第一输出门和第二输出门交替输出开关信号，从而使第一功率开关管VT5和第二功率开关管VT10交替导通，使得升压变压器的初级低压线圈中流过交变电流，次级高压线圈便感应产生数万至数十万伏的高电压。本实施例工作时，振荡频率的前半周开关信号从隔离变压器T1的初级线圈L1同名端输入，隔离变压器T1的第一次级线圈L2便产生开关信号输入到第一放大三极管VT1的基极，使第一放大三极管VT1导通，第二放大三极管VT2截止，第一驱动电源通过第二负载电阻R5输入到第一驱动三极管VT3的基极和第二驱动三极管VT4的基极，使第一驱动三极管VT3导通及第二驱动三极管VT4截止，第一驱动三极管VT3与第二驱动三极管VT4的连接中点便输出开关信号到第一功率开关管VT5的栅极，使第一功率开关管VT5导通，与此同时，由于隔离变压器T1的第二次级线圈L3同名端接地，第三放大三极管VT6呈反向偏置而截止，使得第四放大三极管VT7和第四驱动三极管VT9导通及第三驱动三极管VT8截止，从而使第三驱动三极管VT8与第四驱动三极管VT9的连接中点接近零电位，使第二功率开关管VT10截止，这时，第一功率开关管VT5导通及第二功率开关管VT10截止，第一分压电容器C1的正极通过第一功率开关管VT5、阻抗电容器C5和升压变压器T2的低压线圈WL对第二分压电容器C2进行充电；当振荡频率的前半周开关信号停止而振荡频率的后半周开关信号未至时，既为死区时间，第一功率开关管VT5和第二功率开关管VT10同时截止，升压变压器T2的低压线圈WL无电流通过；当振荡频率的后半周开关信号从隔离变压器T1的初级线圈L1异名端输入时，隔离变压器T1的第二次级线圈L3便产生开关信号输入到第三放大三极管VT6的基极，使第三放大三极管VT6导通，第四放大三极管VT7截止，第二驱动电源通过第四负载电阻R9输入到第三驱动三极管VT8的基极和第四驱动三极管VT9的基极，使第三驱动三极管VT8导通及第四驱动三极管VT9截止，第三驱动三极管VT8与第四驱动三极管VT9的连接中点便输出开关信号到第二功率开关管VT10的栅极，使第二功率开关管VT10导通，与此同时，由于隔离变压器T1的第一次级线圈L2的异名端接悬浮地端，第一放大三极管VT1呈反向偏置而截止，使得第二放大三极管VT2和第二驱动三极管VT4导通及第一驱动三极管VT3截止，从而使第一驱动三极管VT3与第二驱动三极管VT4的连接中点接近零电位，使第一功率开关管VT5截止，这时，第二功率开关管VT10导通，第二分压电容器C2通过升压变压器T2的低压线圈WL、阻抗电容器C5、第一功率开关管VT5和取样电阻R13对地线进行放电，同时，直流供电线路1对第一分压电容器C1进行充电；当振荡频率的后半周开关信号停止而振荡频率的下一个前半周开关信号未至时，第一功率开关管VT5和第二功率开关管VT10同时截止，升压变压器T2的低压线圈WL无电流通过；在下一个振荡频率的前半周开关信号从隔离变压器T1的初级线圈L1同名端输入时，又重复上述情况，如此通过第一功率开关管VT5和第二功率开关管VT10交替导通，使得升压变压器的初级低压线圈中流过交变电流，次级高压线圈便感应产生数万至数十万伏的高电压。当流过功率开关管的电流达到给定值时，取样信号输出端4的取样电压反馈到控制电路中，使振荡门停止振荡并使第一输出门和第二输出门停止输出开关信号，使第一功率开关管VT5和第二功率开关管VT10截止，实现逐周过流保护。

Claims (6)

1.一种高频升压电源的功率输出电路，主要由电阻、电容器、三极管、功率开关管、隔离变压器和升压变压器组成，电阻包括降压电阻、偏置电阻、负载电阻、限流电阻和驱动电阻，电容器包括分压电容器和滤波电容器，三极管包括放大三极管和驱动三极管，升压变压器由初级的低压线圈和次级的高压线圈构成，其特征是在升压变压器初级的低压线圈回路中串联阻抗电容器（C5）；在直流供电线路（1）与地线之间有第一分压电容器（C1）和第二分压电容器（C2）；第一降压电阻（R1）的第一脚连接到直流供电线路（1），第一降压电阻（R1）的第二脚连接到第一滤波电容器（C3）的正极和第一稳压二极管（VD1）的阴极构成第一驱动电源，第一滤波电容器（C3）的负极和第一稳压二极管（VD1）的阳极连接后构成悬浮地端；第二降压电阻（R2）的第一脚连接到第一降压电阻（R1）的第二脚，第二降压电阻（R2）的第二脚连接到第二滤波电容器（C4）的正极和第二稳压二极管（VD2）的阴极构成第二驱动电源，第二滤波电容器（C4）的负极和第二稳压二极管（VD2）的阳极连接到地线；

隔离变压器（T1）由初级线圈（L1）和次级线圈构成，次级线圈包括第一次级线圈（L2）和第二次级线圈（L3），初级线圈（L1）构成开关信号输入电路，第一次级线圈（L2）构成前半周开关信号输出电路，第二次级线圈（L3）构成后半周开关信号输出电路；第一次级线圈（L2）的同名端连接到第一偏置电阻（R3）的第一脚，第一次级线圈（L2）的异名端连接到悬浮地端，第二次级线圈（L3）的同名端连接到地线，第二次级线圈（L3）的异名端连接到第二偏置电阻（R7）的第一脚；第一偏置电阻（R3）的第二脚连接到第一放大三极管（VT1）的基极，第一放大三极管（VT1）的集电极连接到第一负载电阻（R4）的第二脚和第二放大三极管（VT2）的基极，第二放大三极管（VT2）的集电极连接到第二负载电阻（R5）的第二脚、第一驱动三极管（VT3）的基极和第二驱动三极管（VT4）的基极，第一驱动三极管（VT3）的发射极连接到第二驱动三极管（VT4）的发射极和第一驱动电阻（R11）的第一脚，第二驱动三极管（VT4）的集电极、第一放大三极管（VT1）的发射极和第二放大三极管（VT2）的发射极连接到悬浮地端，第一驱动三极管（VT3）的集电极连接到第一限流电阻（R6）的第二脚，第一限流电阻（R6）的第一脚、第一负载电阻（R4）的第一脚和第二负载电阻（R5）的第一脚连接到第一驱动电源；第二偏置电阻（R7）的第二脚连接到第三放大三极管（VT6）的基极，第三放大三极管（VT6）的集电极连接到第三负载电阻（R8）的第二脚和第四放大三极管（VT7）的基极，第四放大三极管（VT7）的集电极连接到第四负载电阻（R9）的第二脚、第三驱动三极管（VT8）的基极和第四驱动三极管（VT9）的基极，第三驱动三极管（VT8）的发射极连接到第四驱动三极管（VT9）的发射极和第二驱动电阻（R12）的第一脚，第四驱动三极管（VT9）的集电极、第三放大三极管（VT6）的发射极和第四放大三极管（VT7）的发射极连接到地线，第三驱动三极管（VT8）的集电极连接到第二限流电阻（R10）的第二脚，第二限流电阻（R10）的第一脚、第三负载电阻（R8）的第一脚和第四负载电阻（R9）的第一脚连接到第二驱动电源；

第一驱动电阻（R11）的第二脚连接到第一功率开关管（VT5）的栅极，第一功率开关管（VT5）的漏极连接到直流供电线路（1）；第二驱动电阻（R12）的第二脚连接到第二功率开关管（VT10）的栅极，第二功率开关管（VT10）的源极连接到地线；第一功率开关管（VT5）的源极连接到第二功率开关管（VT10）的漏极、阻抗电容器（C5）的第一脚和悬浮地端，阻抗电容器（C5）的第二脚连接到升压变压器（T2）的低压线圈第二端，升压变压器（T2）的低压线圈第一端连接到第一分压电容器（C1）的负极和第二分压电容器（C2）的正极，第一分压电容器（C1）的正极连接到直流供电线路（1），第二分压电容器（C2）的负极连接到地线；升压变压器（T2）的高压线圈二端构成高压输出端。

2.根据权利要求1所述的一种高频升压电源的功率输出电路，其特征是在第一放大三极管（VT1）的基极与悬浮地端之间有第一钳位二极管（VD3），第一钳位二极管（VD3）的阴极连接到第一放大三极管（VT1）的基极，第一钳位二极管（VD3）的阳极连接到悬浮地端。

3.根据权利要求1所述的一种高频升压电源的功率输出电路，其特征是在第三放大三极管（VT6）的基极与地线之间有第二钳位二极管（VD4），第二钳位二极管（VD4）的阴极连接到第三放大三极管（VT6）的基极，第二钳位二极管（VD4）的阳极连接到地线。

4.根据权利要求1所述的一种高频升压电源的功率输出电路，其特征是在第一功率开关管（VT5）的漏极与源极之间有第三钳位二极管（VD5），第三钳位二极管（VD5）的阴极连接到第一功率开关管（VT5）的漏极，第三钳位二极管（VD5）的阳极连接到第一功率开关管（VT5）的源极。

5.根据权利要求1所述的一种高频升压电源的功率输出电路，其特征是在第二功率开关管（VT10）的漏极与源极之间有第四钳位二极管（VD6），第四钳位二极管（VD6）的阴极连接到第二功率开关管（VT10）的漏极，第四钳位二极管（VD6）的阳极连接到第二功率开关管（VT10）的源极。

6.根据权利要求1所述的一种高频升压电源的功率输出电路，其特征是功率输出电路中有取样电阻（R13）和傍路二极管（VD7～9），傍路二极管（VD7～9）为多只同向串联的二极管；当功率输出电路中有取样电阻（R13）和傍路二极管（VD7～9）时，第二功率开关管（VT10）的源极通过取样电阻（R13）和傍路二极管（VD7～9）连接到地线，傍路二极管（VD7～9）的阳极连接到在第二功率开关管（VT10）的源极和取样电阻（R13）的第一脚，取样电阻（R13）的第二脚和傍路二极管（VD7～9）的阴极连接到地线，在取样电阻（R13）的第一脚有取样信号输出端（4）接出。