CN105162324A - 直流高压电源、高位取能装置及其供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直流高压电源、高位取能装置及其供电方法，包括高压输入端、低压输出端、取能电路、储能电路、锁存电路和节流电路；取能电路包括开关电路和与开关电路连接的控制电路，开关电路包括至少两个串联的开关，控制电路通过控制开关的导通来控制高压输入端向储能电路充电；锁存电路与储能电路和开关电路连接，用于在储能电路充电完成后，通过控制开关的关断来控制高压输入端停止向储能电路充电；节流电路的输入端与储能电路连接、输出端与低压输出端连接，用于对储能电路输出的电流进行节流恒流处理，并将处理后的电流输出至低压输出端。本实施例中的高位取能装置具有接线方式简单、电压应用范围大、漏电流小以及供电时间长等优点。

Description

直流高压电源、高位取能装置及其供电方法

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，更具体地说，涉及一种直流高压电源、高位取能装置及其供电方法。

背景技术

随着开关电源技术的发展与成熟，采用高频开关变换技术结合高压电源的特点而研制出的直流高压电源成为主流。在直流高压电源的一些具体应用中，其控制电路需要使用外接电源给驱动电路供电，否则驱动电路无法持续有效工作。

下面以一种直流高压电源的具体应用即典型的电容储能式脉冲功率系统为例来进行说明，参考图1，该脉冲功率系统包括直流可调电压源G、整流二极管D01、续流二极管D02、限流电阻R01和R02、电容器C、电感器L、杂散电感器Ls、电压测量装置V和脉冲功率晶闸管串T。该系统利用直流可调电压源G中的充电机通过整流二极管D01和限流电阻R01给电容器C充电，使得电容器C的电压缓慢上升，当电容器C的电压达到预定电压后，直流可调电压源G会控制充电机关闭。之后，直流可调电压源G向脉冲功率晶闸管串T的驱动电路B1～Bn发送触发信号，使脉冲功率晶闸管串T导通，此时，电容器C通过限流电阻R02、电感器L、杂散电感器Ls和脉冲功率晶闸管串T放电。

其中，由于驱动电路B1～Bn工作需要持续消耗电能，因此，通常需要一个外接电源来向驱动电路B1～Bn供电。但是，现有的外接电源电路接线复杂，且漏电流较大，电压应用范围较小。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种直流高压电源、高位取能装置及其供电方法，以解决现有的外接电源电路接线复杂、漏电流大以及电压应用范围小的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高位取能装置，包括高压输入端、低压输出端、取能电路、储能电路、锁存电路和节流电路；

所述取能电路包括开关电路和与所述开关电路连接的控制电路，所述开关电路的输入端与高压输入端连接、输出端与所述储能电路连接，所述开关电路包括至少两个串联的开关，所述控制电路通过控制所述开关的导通来控制所述高压输入端向所述储能电路充电；

所述锁存电路与所述储能电路和所述开关电路连接，用于在所述储能电路充电完成后，通过控制所述开关的关断来控制所述高压输入端停止向所述储能电路充电；

所述节流电路的输入端与所述储能电路连接、输出端与所述低压输出端连接，用于对所述储能电路输出的电流进行节流恒流处理，并将处理后的电流输出至所述低压输出端。

优选的，所述控制电路包括第一稳压二极管，所述开关电路包括一个第一开关和一个第二开关；

所述第一开关的漏极通过并联的第一电阻和第二电阻与所述高压输入端连接，所述第一开关的源极通过第三电阻与所述第一开关的栅极连接，所述第一开关的栅极通过第一二极管和第四电阻与所述第一稳压二极管的负极连接；

所述第二开关的源极与所述第一稳压二极管的正极连接，所述第二开关的栅极通过所述第四电阻与所述第一稳压二极管的负极连接，所述第二开关的漏极与所述第一开关的源极连接；

所述第一稳压二极管的负极通过第五电阻与所述高压输入端连接。

优选的，所述控制电路包括第一稳压二极管，所述开关电路包括N个第一开关和一个第二开关，N为大于1的自然数；

第1个所述第一开关的漏极通过并联的第一电阻和第二电阻与所述高压输入端连接，第1个所述第一开关的源极通过第1个第三电阻与第1个所述第一开关的栅极连接，第1个所述第一开关的栅极通过第1个第一二极管、第2个第一二极管和第四电阻与所述第一稳压二极管的负极连接；

第2个所述第一开关的漏极与第1个所述第一开关的源极连接，第2个所述第一开关的源极通过第2个第三电阻与第2个所述第一开关的栅极连接，第2个所述第一开关的栅极通过所述第2个第一二极管和所述第四电阻与所述第一稳压二极管的负极连接，以此类推；

所述第二开关的源极与所述第一稳压二极管的正极连接，所述第二开关的栅极通过所述第四电阻与所述第一稳压二极管的负极连接，所述第二开关的漏极与第N个所述第一开关的源极连接；

所述第一稳压二极管的负极通过第五电阻与所述高压输入端连接。

优选的，所述储能电路包括第一电容，所述第一电容的正极与所述第二开关的源极连接，所述第一电容的负极接地。

优选的，所述锁存电路包括第二稳压二极管、第三开关和第四开关；

所述第二稳压二极管的负极与所述第一电容的正极连接，所述第二稳压二极管的正极通过第六电阻与所述第一电容的负极连接；

所述第三开关的栅极通过第七电阻与所述第二开关的栅极连接，所述第三开关的漏极与所述第二开关的源极连接，所述第三开关的源极与所述第四开关的栅极连接；

所述第四开关的栅极与所述第二稳压二极管的正极连接，所述第四开关的漏极与所述第三开关的栅极连接，所述第四开关的源极与所述第一电容的负极连接，所述第四开关的栅极还通过第二电容与所述第四开关的源极连接；

其中，所述第三开关为P型晶体管，所述第四开关为N型晶体管。

优选的，所述节流电路包括恒流器件、发光器件、第二二极管、第三稳压二极管和第三电容；

所述恒流器件的输入端与所述第一电容的正极连接，所述恒流器件的输出端与所述发光器件的正极连接，所述发光器件的负极与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极与所述第三稳压二极管的负极连接，所述第三稳压二极管的正极接地；

所述恒流器件的输入端为所述节流电路的输入端，所述第二二极管的负极与所述第三稳压二极管的负极的连接端为所述节流电路的输出端；

所述第三电容的一端与所述第三稳压二极管负极连接、另一端与所述第三稳压二极管的正极连接。

优选的，所述高位取能装置还包括第四稳压二极管、第五稳压二极管、第六稳压二极管和第七稳压二极管；

所述第四稳压二极管的负极与所述第一开关的漏极连接，所述第四稳压二极管的正极与所述第一开关的源极连接；

所述第五稳压二极管的负极与所述第二开关的漏极连接，所述第五稳压二极管的正极与所述第一开关的源极连接；

所述第六稳压二极管的负极与所述第一开关的栅极连接，所述第六稳压二极管的正极与所述第一开关的源极连接；

所述第七稳压二极管的负极与所述第一电容的正极连接，所述第七稳压二极管的正极与所述第一电容的负极连接。

优选的，所述储能电路还包括第八稳压二极管、第三二极管和第四电容；

所述第八稳压二极管的负极与所述第一电容的正极连接、正极与所述第三二极管的正极连接；

所述第三二极管的负极与所述第四电容的正极连接，所述第四电容的负极与所述第一电容的负极连接。

一种直流高压电源，包括直流可调电压源、主电容、开关器件及其驱动电路，还包括如上任一项所述的高位取能装置，所述高位取能装置的高压输入端与所述开关器件的阳极连接，所述高位取能装置的低压输出端与所述驱动电路的输入端连接，以通过储能电路向所述驱动电路供电。

一种高位取能装置的供电方法，应用于如上任一项所述的高位取能装置，包括：

控制电路控制开关电路中的开关导通，以通过高压输入端向储能电路充电；

在所述储能电路充电完成后，锁存电路通过控制所述开关关断来控制所述高压输入端停止向所述储能电路充电；

节流电路对所述储能电路输出的电流进行节流恒压处理，并将处理后的电流输出至低压输出端。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的直流高压电源、高位取能装置及其供电方法，采用两根导线将高位取能装置的高压输入端与开关器件的阳极连接，将低压输出端与驱动电路的输入端连接即可实现高位取能装置与直流高压电源的连接，接线方式较为简单；

并且，本发明中的开关电路包括至少两个串联的开关，因此，高位取能装置的工作电压范围主要取决于这些开关的耐压值，也就是说，只要开关的耐压值足够高，就可以大大扩展高位取能装置的电压应用范围；

其次，本发明中通过锁存电路控制开关的关断，由于锁存电路的漏电流远远小于其他同类控制电路的漏电流，因此，可以减小高位取能装置正常运行时的漏电流；

再次，本发明中的节流电路能够对储能电路的输出电流进行节流恒压处理，从而可以使高位取能装置持续稳定地向直流高压电源的驱动电路输出电流。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有的一种直流高压电源的结构示意图；

图2为本发明的一个实施例提供的一种高位取能装置的结构示意图；

图3为本发明的一个实施例提供的另一种高位取能装置的结构示意图；

图4为本发明的一个实施例提供的又一种高位取能装置的结构示意图；

图5为本发明的一个实施例提供的又一种高位取能装置的结构示意图；

图6为本发明的一个实施例提供的一种直流高压电源的结构示意图；

图7为本发明的一个实施例提供的一种高位取能装置供电方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一个实施例提供了一种高位取能装置，包括高压输入端、低压输出端、取能电路、储能电路、锁存电路和节流电路；

其中，取能电路包括开关电路和与开关电路连接的控制电路，开关电路的输入端与高压输入端连接、输出端与储能电路连接，所述开关电路包括至少两个串联的开关，控制电路通过控制开关的导通来控制高压输入端向储能电路充电，以使储能电路储存电量；锁存电路与储能电路和开关电路连接，锁存电路用于在储能电路充电完成后，通过控制开关关断来控制高压输入端停止向储能电路充电；节流电路的输入端与储能电路连接、输出端与低压输出端连接，用于对储能电路的输出电流进行节流恒压处理，以使储能电路持续稳定地向低压输出端输出电流。

本实施例中的高位取能装置具有接线方式简单、电压应用范围大、漏电流小即消耗电流少以及供电时间长等优点。

下面以一种具体地电路结构为例来对本发明中的高位却能装置进行说明，高位却能装置中的电路结构如图2所示。

本实施例中，取能电路中的控制电路包括第一稳压二极管W1，开关电路包括一个第一开关Q1和一个第二开关Q2，第一开关Q1和第二开关Q2串联。具体地，第一开关Q1和第二开关Q2为高压MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，金属半导体场效应晶体管)或高压IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)，当然，第一开关Q1和第二开关Q2也可以为其他类型的半导体开关，本发明并不仅限于此。进一步地，第一开关Q1和第二开关Q2为低电压关断、高电压导通的N型高压MOSFET或IGBT。

第一开关Q1的漏极通过并联的第一电阻R1和第二电阻R2与高压输入端A连接，第一开关Q1的源极通过第三电阻R3与第一开关Q1的栅极连接，第一开关Q1的栅极通过第一二极管D1和第四电阻R4与第一稳压二极管W1的负极连接；第二开关Q2的源极与第一稳压二极管W1的正极连接，第二开关Q2的栅极通过第四电阻R4与第一稳压二极管W1的负极连接，第二开关Q2的漏极与第一开关Q1的源极连接；第一稳压二极管W1的负极通过第五电阻R5与高压输入端A连接。

其中，本实施例提供的高位取能装置的工作电压范围主要取决于第一开关Q1和第二开关Q2的耐压值，也就是说，只要第一开关Q1和第二开关Q2的耐压值足够高，就可以大大扩展高位取能装置的电压应用范围。由于第一稳压二极管W1只需达到阈值电压即20V以上即可导通，而第一稳压二极管W1导通后高位取能装置即可进入工作状态，因此，该高位取能装置的工作电压最低可低至100V以下，同时，高位取能装置的最高工作电压取决于第一开关Q1和第二开关Q2的阻断电压，市场上的1500V以上的MOSFET如STP3N150器件，用在本装置可以实现3000V的阻断电压，市场上的4000V单只的IGBT器件如IXYS的产品IXGF30N400，用在本装置可以实现8kV的阻断电压。由此可知，本实施例中的高位取能装置的工作电压范围为100V～8kV及以上。

本实施例中，储能电路包括第一电容C1，第一电容C1的正极与第二开关Q2的源极连接，第一电容C1的负极接地。

本实施例中，锁存电路包括第二稳压二极管W2、第三开关Q3和第四开关Q4。其中，第三开关Q3为低电压导通、高电压关断的P型晶体管，第四开关Q4为高电压导通、低电压关断的N型晶体管，具体地，第三开关Q3和第四开关Q4可以为MOSFET，也可以为其他类型的晶体管。

第二稳压二极管W2的负极与第一电容C1的正极连接，第二稳压二极管W2的正极通过第六电阻R6与第一电容C1的负极连接；第三开关Q3的栅极通过第七电阻R7与第二开关Q2的栅极连接，第三开关Q3的漏极与第二开关Q2的源极连接，第三开关Q3的源极与第四开关Q4的栅极连接；第四开关Q4的栅极与第二稳压二极管W2的正极连接，第四开关Q4的漏极与第三开关Q3的栅极连接，第四开关Q4的源极与第一电容C1的负极连接，并且，第四开关Q4的栅极还通过第二电容C2与第四开关Q4的源极连接。

基于此，第二稳压二极管W2、第三开关Q3和第四开关Q4构成了单稳态的逻辑锁存电路拓扑，以使锁存电路在第一电容C1充电完成后，控制第一开关Q1和第二开关Q2关断。

本实施例中，节流电路包括恒流器件CRD、发光器件LED、第二二极管D2、第三稳压二极管W3和第三电容C3；恒流器件CRD的输入端与第一电容C1的正极连接，恒流器件CRD的输出端与发光器件LED的正极连接，发光器件LED的负极与第二二极管D2的正极连接，第二二极管D2的负极与第三稳压二极管W3的负极连接，第三稳压二极管W3的正极接地；第三电容C3的一端与第三稳压二极管W3负极连接、另一端与第三稳压二极管W3的正极连接。

其中，发光器件LED的作用是观察是否有电流经过该节流电路，当有电流经过时，发光器件LED发光，当没有电流经过时，发光器件LED不发光。此外，恒流器件CRD的输入端为节流电路的输入端，第二二极管D2的负极与第三稳压二极管W3的负极的连接端为节流电路的输出端，该输出端与低压输出端B连接。

具体地，低压输出端B输出的是5V、5mA的电流，并且，其供电时间取决于第一电容C1的大小，第一电容C1越大供电时间越长，经过计算可知，9.4mF的电容可以给直流高压电压的驱动电路提供50s以上的供电。

当低压输出端B与负载连接时，第一电容C1、恒流器件CRD、发光器件LED、第二二极管D2、第三稳压二极管W3和第三电容C3构成供电回路，储存在第一电容C1中的电能通过恒流器件CRD和第二二极管D2等释放给负载电路，从而保证负载电路的正常工作。当本实施例中的高位取能装置应用在直流高压电源中时，负载电路即为直流高压电源控制电路中的驱动电路。

上述高位取能装置的工作原理为：初始时刻，高压输入端A输入的高压通过第五电阻R5在第一稳压二极管W1上形成第一开关Q1和第二开关Q2的栅极偏置电压，此时，第二开关Q2导通，同时第一开关Q1的源极电位被导通后的第二开关Q2拉低，这样就使得第一开关Q1的导通电压等于第一稳压二极管W1的稳压值，从而使得第一开关Q1导通。

第一开关Q1和第二开关Q2导通后，高压输入端A输入的电流通过第一电阻R1、第二电阻R2、导通后的第一开关Q1和第二开关Q2流向第一电容C1，实现第一电容C1的快速充电，其充电速度取决于第一电阻R1和第二电阻R2的阻值。当然，在第一电容C1充电的过程中，也会有一小部分电流流向节流电路，但是，在恒流器件CRD的作用下，这部分电流会非常小，可以忽略不计。

在第一电容C1充电的过程中，第二稳压二极管W2两端的电压会不断增加，当两端的电压达到第二稳压二极管W2的击穿电压时，第二稳压二极管W2导通，此时，第四开关Q4的栅极上会建立偏置电压，且随着第一电容C1内电量的不断提升，第四开关Q4的栅极偏置电压会越来越高，直至达到第四开关Q4的导通电压时，第四开关Q4导通。

第四开关Q4导通后，会拉低第一开关Q1、第二开关Q2和第三开关Q3的栅极电压，造成第二开关Q2关断、第三开关Q3导通。其中，第二开关Q2关断会使得第二开关Q2的漏极即第一开关Q1的源极电位升高，由于第一开关Q1的栅极电位已经为第四开关Q4拉低，因此，第一开关Q1的源极的电位升高会使得第一开关Q1的导通电压降低，进而使得第一开关Q1关断。第一开关Q1和第二开关Q2关断后，就将高压输入端A与第一电容C1关断了，此时，第一电容C1的充电过程就完成了，电能也就存储在了第一电容C3中。

此外，第三开关Q3导通后，高压输入端A通过第五电阻R5、第一稳压二极管W1和第三开关Q3向第四开关Q4的栅极供电，使得第四开关Q4的栅极偏置电压高于自身的导通电压，从而使得第四开关Q4长时间处于导通状态，直到高压输入端A的电压降低后即第四开关Q4的栅极偏置电压降低到导通电压以下后，第四开关Q4关断。

当低压输出端B连接的负载电路接收到触发信号后，负载电路开始工作，第一电容C1通过节流电路向负载电路供电，在此过程中节流电路会对第一电容C1输出的电流进行节流恒压处理，以使第一电容C1长时间地向负载电路输出小电流，直至第一电容C1的电压归零。当然，第一电容C1的充电放电过程可以在短时间内重复，以保证负载电路的稳定工作。

其中，在第一开关Q1关断的过程中，第一开关Q1的源极和栅极可以通过第三电阻R3释放多余的电量，可以通过第一二极管D1实现高压的单向隔离，以避免第一开关Q1的栅极的高压影响第一开关Q1的关断。

在图2所示电路结构的基础上，本发明另一实施例提供的高位取能装置还包括第四稳压二极管W4、第五稳压二极管W5、第六稳压二极管W6和第七稳压二极管W7，以有效保护其并联的器件不会被电压击穿。

如图3所示，第四稳压二极管W4的负极与第一开关Q1的漏极连接，第四稳压二极管W4的正极与第一开关Q1的源极连接；第五稳压二极管W5的负极与第二开关Q2的漏极连接，第五稳压二极管W5的正极与第一开关Q1的源极连接；第六稳压二极管W6的负极与第一开关Q1的栅极连接，第六稳压二极管W6的正极与第一开关Q1的源极连接；第七稳压二极管W7的负极与第一电容C1的正极连接，第七稳压二极管W7的正极与第一电容C1的负极连接。

在上述任一实施例提供的高位取能装置的基础上，本发明的又一实施例提供的高位取能装置还包括第八稳压二极管W8、第三二极管D3和第四电容C4，如图4所示，第八稳压二极管W8的负极与第一电容C1的正极连接，第八稳压二极管W8的正极与第三二极管D3的正极连接；第三二极管D3的负极与第四电容C4的正极连接，第四电容C4的负极与第一电容C1的负极连接。

在第一电容C1充电的过程中，第四电容C4也会在第八稳压二极管W8击穿的状态下充满电压，当然，充满电后的第四电容C4的电压要比充满电后的第一电容C1的电压低。其中，第三二极管D3起到隔离第四电容C4的作用，从而可以在整个运行过程中保持第四电容C4的电压恒定。本实施例中，第一电容C1相当于一条储能支路，第四电容C4相当于另一条储能支路，在第一电容C1的放电过程中，第四电容C4也可以为负载电路供电，从而实现了储能电路的多支路供电。也就是说，在其他实施例中，可以与第一电容C1并联多个电容，以实现储能电路的多支路供电。

在上述实施例中，取能电路中的开关电路均包括一个第一开关Q1和一个第二开关Q2，但是，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，该开关电路可以包括N个第一开关和一个第二开关，N为大于1的自然数。

下面以开关电路包括两个第一开关和一个第二开关为例进行说明。如图5所示，第1个第一开关Q10的漏极通过并联的第一电阻R1和第二电阻R2与高压输入端A连接，第1个第一开关Q10的源极通过第1个第三电阻R30与第1个第一开关Q10的栅极连接，第1个第一开关Q10的栅极通过第1个第一二极管D10、第2个第一二极管D11和第四电阻R4与第一稳压二极管W1的负极连接；

第2个第一开关Q11的漏极与第1个第一开关Q10的源极连接，第2个第一开关Q11的源极通过第2个第三电阻R31与第2个第一开关Q11的栅极连接，第2个第一开关Q11的栅极通过第2个第一二极管D11和第四电阻R4与第一稳压二极管W1的负极连接；

第二开关Q2的源极与第一稳压二极管W1的正极连接，第二开关Q2的栅极通过第四电阻R4与第一稳压二极管W1的负极连接，第二开关Q2的漏极与第2个第一开关Q11的源极连接；

第一稳压二极管W1的负极通过第五电阻R5与高压输入端A连接。

本实施例中，通过增加一第一开关、一第三电阻和一第六稳压二极管来提升高位取能装置的性能参数、改善其耐压特性，其中，每增加一第一开关，高位取能装置的耐压能力成比例提高。

本实施例提供的高位取能装置，采用两根导线将高位取能装置的高压输入端与直流高压电源的开关器件的阳极连接，将低压输出端与驱动电路即负载电路的输入端连接即可实现高位取能装置与直流高压电源的连接，接线方式较为简单；

其次，开关电路包括串联的第一开关和第二开关，因此，高位取能装置的工作电压范围主要取决于这些开关的耐压值，也就是说，只要开关的耐压值足够高，就可以大大扩展高位取能装置的电压应用范围，本实施例中的高位取能装置的工作电压的范围为100V～8kV及以上；

再次，第二稳压二极管、第三开关和第四开关构成的锁存电路可以控制第一开关和第二开关的关断，由于锁存电路的漏电流远远小于其他同类控制电路的漏电流，因此，可以减小高位取能装置正常运行时的漏电流；节流电路能够对储能电路的输出电流进行节流恒压处理，从而可以使高位取能装置持续稳定地向直流高压电源的驱动电路输出小电流，进而延迟了高位取能装置的供电时间。

本发明的一个实施例还提供了一种直流高压电源，如图6所示，包括直流可调电压源G、主电容C、开关器件T、驱动电路Bn以及上述任一实施例提供的高位取能装置，其中，开关器件T为晶闸管，驱动电路Bn的正输出端与开关器件T的门极连接，驱动电路Bn的负输出端与开关器件T的阴极K连接，以通过驱动电路Bn驱动开关器件T工作。

此外，高位取能装置的高压输入端A与开关器件T的阳极连接，高位取能装置的低压输出端B与驱动电路Bn的正输入端连接，高位取能装置的接地端与驱动电路Bn的负输入端连接，以通过储能电路向驱动电路Bn供电。

本实施例提供的直流高压电源，高位取能装置从直流高压电源的高压端取能供电，从而无需外接电源来为驱动电路供电，且无需隔离高位取能装置与高压端，既降低了电源成本，又避免了外接电源与高压端隔离不当造成的安全事故等，还能造成较小的直流高压电源漏电流。

本发明的一个实施例还提供了一种高位取能装置的供电方法，应用于上述任一实施例提供的高位取能装置，如图7所示，包括：

S701：控制电路控制开关电路中的开关导通，以通过高压输入端向储能电路充电；

以图2所示的高位取能装置为例来对其供电方法进行说明。初始时刻，高压输入端A输入的高压通过第五电阻R5在控制电路即第一稳压二极管W1上形成开关即第一开关Q1和第二开关Q2的栅极偏置电压，此时，第二开关Q2导通，同时第一开关Q1的源极电位被导通后的第二开关Q2拉低，这样就使得第一开关Q1的导通电压等于第一稳压二极管W1的稳压值，从而使得第一开关Q1导通。

第一开关Q1和第二开关Q2导通后，高压输入端A输入的电流通过第一电阻R1、第二电阻R2、导通后的第一开关Q1和第二开关Q2流向储能电路即第一电容C1，实现第一电容C1的快速充电，其充电速度取决于第一电阻R1和第二电阻R2的阻值。

S702：在所述储能电路充电完成后，锁存电路通过控制所述开关关断来控制所述高压输入端停止向所述储能电路充电；

在第一电容C1充电的过程中，锁存电路中的第二稳压二极管W2两端的电压会不断增加，当两端的电压达到第二稳压二极管W2的击穿电压时，第二稳压二极管W2导通，此时，锁存电路中的第四开关Q4的栅极上会建立偏置电压，且随着第一电容C1内电量的不断提升，第四开关Q4的栅极偏置电压会越来越高，直至达到第四开关Q4的导通电压时，第四开关Q4导通。

第四开关Q4导通后，会拉低第一开关Q1、第二开关Q2和锁存电路中的第三开关Q3的栅极电压，造成第二开关Q2关断、第三开关Q3导通。其中，第二开关Q2关断会使得第二开关Q2的漏极即第一开关Q1的源极电位升高，由于第一开关Q1的栅极电位已经为第四开关Q4拉低，因此，第一开关Q1的源极的电位升高会使得第一开关Q1的导通电压降低，进而使得第一开关Q1关断。第一开关Q1和第二开关Q2关断后，就将高压输入端A与第一电容C1关断了，此时，第一电容C1的充电过程就完成了，电能也就存储在了第一电容C3中。

S703：节流电路对所述储能电路输出的电流进行节流恒压处理，并将处理后的电流输出至低压输出端。

当低压输出端B连接的负载电路接收到触发信号后，负载电路开始工作，第一电容C1通过节流电路向负载电路供电，在此过程中节流电路会对第一电容C1输出的电流进行节流恒压处理，以使第一电容C1长时间地向负载电路输出小电流，直至第一电容C1的电压归零。当然，第一电容C1的充电放电过程可以在短时间内重复，以保证负载电路的稳定工作。

本实施例提供的高位取能装置的供电方法，通过开关电路中的开关的导通和关断决定储能电路的充放电，从而可以采用耐压值较高的开关来提高该高位取能装置的电压应用范围；通过锁存电路控制开关电路中的开关的关断来停止第一电容的充电，由于锁存电路的漏电流远远小于其他同类控制电路的漏电流，因此，可以减小高位取能装置正常运行时的漏电流；通过节流电路对储能电路的输出电流进行节流恒压处理，从而可以使高位取能装置持续稳定地向直流高压电源的驱动电路输出小电流，进而延迟了高位取能装置的供电时间。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高位取能装置，其特征在于，包括高压输入端、低压输出端、取能电路、储能电路、锁存电路和节流电路；

所述取能电路包括开关电路和与所述开关电路连接的控制电路，所述开关电路的输入端与高压输入端连接、输出端与所述储能电路连接，所述开关电路包括至少两个串联的开关，所述控制电路通过控制所述开关的导通来控制所述高压输入端向所述储能电路充电；

所述锁存电路与所述储能电路和所述开关电路连接，用于在所述储能电路充电完成后，通过控制所述开关的关断来控制所述高压输入端停止向所述储能电路充电；

所述节流电路的输入端与所述储能电路连接、输出端与所述低压输出端连接，用于对所述储能电路输出的电流进行节流恒流处理，并将处理后的电流输出至所述低压输出端。

2.根据权利要求1所述的高位取能装置，其特征在于，所述控制电路包括第一稳压二极管，所述开关电路包括一个第一开关和一个第二开关；

所述第一开关的漏极通过并联的第一电阻和第二电阻与所述高压输入端连接，所述第一开关的源极通过第三电阻与所述第一开关的栅极连接，所述第一开关的栅极通过第一二极管和第四电阻与所述第一稳压二极管的负极连接；

所述第二开关的源极与所述第一稳压二极管的正极连接，所述第二开关的栅极通过所述第四电阻与所述第一稳压二极管的负极连接，所述第二开关的漏极与所述第一开关的源极连接；

所述第一稳压二极管的负极通过第五电阻与所述高压输入端连接。

3.根据权利要求1所述的高位取能装置，其特征在于，所述控制电路包括第一稳压二极管，所述开关电路包括N个第一开关和一个第二开关，N为大于1的自然数；

第1个所述第一开关的漏极通过并联的第一电阻和第二电阻与所述高压输入端连接，第1个所述第一开关的源极通过第1个第三电阻与第1个所述第一开关的栅极连接，第1个所述第一开关的栅极通过第1个第一二极管、第2个第一二极管和第四电阻与所述第一稳压二极管的负极连接；

第2个所述第一开关的漏极与第1个所述第一开关的源极连接，第2个所述第一开关的源极通过第2个第三电阻与第2个所述第一开关的栅极连接，第2个所述第一开关的栅极通过所述第2个第一二极管和所述第四电阻与所述第一稳压二极管的负极连接，以此类推；

所述第二开关的源极与所述第一稳压二极管的正极连接，所述第二开关的栅极通过所述第四电阻与所述第一稳压二极管的负极连接，所述第二开关的漏极与第N个所述第一开关的源极连接；

所述第一稳压二极管的负极通过第五电阻与所述高压输入端连接。

4.根据权利要求2或3所述的高位取能装置，其特征在于，所述储能电路包括第一电容，所述第一电容的正极与所述第二开关的源极连接，所述第一电容的负极接地。

5.根据权利要求4所述的高位取能装置，其特征在于，所述锁存电路包括第二稳压二极管、第三开关和第四开关；

所述第二稳压二极管的负极与所述第一电容的正极连接，所述第二稳压二极管的正极通过第六电阻与所述第一电容的负极连接；

所述第三开关的栅极通过第七电阻与所述第二开关的栅极连接，所述第三开关的漏极与所述第二开关的源极连接，所述第三开关的源极与所述第四开关的栅极连接；

所述第四开关的栅极与所述第二稳压二极管的正极连接，所述第四开关的漏极与所述第三开关的栅极连接，所述第四开关的源极与所述第一电容的负极连接，所述第四开关的栅极还通过第二电容与所述第四开关的源极连接；

其中，所述第三开关为P型晶体管，所述第四开关为N型晶体管。

6.根据权利要求5所述的高位取能装置，其特征在于，所述节流电路包括恒流器件、发光器件、第二二极管、第三稳压二极管和第三电容；

所述恒流器件的输入端与所述第一电容的正极连接，所述恒流器件的输出端与所述发光器件的正极连接，所述发光器件的负极与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极与所述第三稳压二极管的负极连接，所述第三稳压二极管的正极接地；

所述恒流器件的输入端为所述节流电路的输入端，所述第二二极管的负极与所述第三稳压二极管的负极的连接端为所述节流电路的输出端；

所述第三电容的一端与所述第三稳压二极管负极连接、另一端与所述第三稳压二极管的正极连接。

7.根据权利要求6所述的高位取能装置，其特征在于，所述高位取能装置还包括第四稳压二极管、第五稳压二极管、第六稳压二极管和第七稳压二极管；

所述第四稳压二极管的负极与所述第一开关的漏极连接，所述第四稳压二极管的正极与所述第一开关的源极连接；

所述第五稳压二极管的负极与所述第二开关的漏极连接，所述第五稳压二极管的正极与所述第一开关的源极连接；

所述第六稳压二极管的负极与所述第一开关的栅极连接，所述第六稳压二极管的正极与所述第一开关的源极连接；

所述第七稳压二极管的负极与所述第一电容的正极连接，所述第七稳压二极管的正极与所述第一电容的负极连接。

8.根据权利要求1～7任一项所述的高位取能装置，其特征在于，所述储能电路还包括第八稳压二极管、第三二极管和第四电容；

所述第八稳压二极管的负极与所述第一电容的正极连接、正极与所述第三二极管的正极连接；

所述第三二极管的负极与所述第四电容的正极连接，所述第四电容的负极与所述第一电容的负极连接。

9.一种直流高压电源，包括直流可调电压源、主电容、开关器件及其驱动电路，其特征在于，还包括权利要求1～8任一项所述的高位取能装置，所述高位取能装置的高压输入端与所述开关器件的阳极连接，所述高位取能装置的低压输出端与所述驱动电路的输入端连接，以通过储能电路向所述驱动电路供电。

10.一种高位取能装置的供电方法，其特征在于，应用于权利要求1～8任一项所述的高位取能装置，包括：

控制电路控制开关电路中的开关导通，以通过高压输入端向储能电路充电；

在所述储能电路充电完成后，锁存电路通过控制所述开关关断来控制所述高压输入端停止向所述储能电路充电；

节流电路对所述储能电路输出的电流进行节流恒压处理，并将处理后的电流输出至低压输出端。