CN105305832B - 一种实现多路正负高压输出的电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实现多路正负高压输出的电路，包括用于提供基准电压的电源输入电路、用于调节输出电压范围宽的信号调节电路、用于把基准电压转换成输出电压的高压转换电路以及输出高电压的多路高压输出电路，电源输入电路的输出端以及信号调节电路的输出端均连接高压转换电路的输入端，高压转换电路的输出端连接多路高压输出电路。本发明通过提供一种实现多路正负高压输出的电路，仅用一个转换器便可输出正的高压输出电压或者负的高压输出电压，并且可以调节电压范围宽，同时具备短路保护作用，由于本发明结构简单，因此节省了大量元件，在批量生产时可以节约成本。

Description

一种实现多路正负高压输出的电路

技术领域

本发明涉及一种高压电源技术,具体是指一种实现多路正负高压输出的电路。

背景技术

在工业迅速发展的现代社会，办公设备广泛应用于各个方面，无论是重工业还是轻工业，都需要用到办公设备，而大多数办公设备需要提供高压输入才能够正常工作，如常见的打印机、复印机等，因此，相应的提供高压输出的电路对这些电器设备起到了关键性的作用。

在现有的提供高压输出的电路中，每一路高压输出电路都需要一组转换器，并且根据高压输出的实际需要，还需改变高压输出电路的结构来调整输出的电压应为正电压还是负电压，因为在同一个转换器实行正负电压的切换是不容易的，这样的电路不能在同一个转换器上实现正负电压的调节，导致工作效率较低，所需的元件多，成本高，不方便大规模的生产应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种实现多路正负高压输出的电路，在同一个转换器上实现正负电压的线性调节并且利用非线性变化满足其他高压输出的要求，同时具备短路保护功能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种实现多路正负高压输出的电路，包括用于提供基准电压的电源输入电路、用于调节宽范围输出电压的信号调节电路、用于把基准电压转换成输出电压的高压转换电路以及输出高电压的多路高压输出电路，电源输入电路的输出端以及信号调节电路的输出端均连接高压转换电路的输入端，高压转换电路的输出端连接多路高压输出电路。

进一步的，所述电源输入电路包括直流电源VCC、外部驱动电压DRIVER、变压器T1、三极管Q1以及电阻R3，直流电源VCC连接变压器T1的第一初级线圈的反相端，变压器T1的第一初级线圈的同相端连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极连接变压器T1的第二初级线圈的同相端，变压器T1的第二初级线圈的反相端通过电阻R3连接外部驱动电压DRIVER，变压器T1的次级线圈连接所述高压转换电路。变压器T1的第二初级线圈与三极管Q1用于作为辅助电源对第一初级线圈进行供电，根据电磁感应定律，通过调节第一初级线圈的电流，使次级线圈输出的基准电压符合所述高压转换电路的数值要求。

进一步的，所述信号调节电路包括PWM信号源V3_PWM、光耦U1、比较器U2、电阻R15以及电阻R17，PWM信号源V3_PWM连接电阻R17的一端，电阻R17的另一端连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接比较器U2的反相输入端，比较器U2的输出端连接光耦U1的发光器的阳极，光耦U1的受光器的发射极连接所述高压转换电路。PWM信号源V3_PWM发出的控制信号通过输入比较器U2的反相输入端与在同相输入端的电压进行对比后，输出一个高电压或者低电压至光耦U1的发光器的阳极，从而控制光耦U1的受光器的发射极电流，进一步控制三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4的基极电流，最终达到控制上述三个三极管工作在放大状态，进行线性降压。

进一步的，所述高压转换电路包括电容C1、电容C2、电容C3、二极管D1以及电阻R1，所述变压器T1的次级线圈的同相端连接电容C1的一端以及电容C2的一端，电容C1的另一端连接二极管D1的负极以及变压器T1的次级线圈的反相端，电容C2的另一端连接二极管D1的正极，电阻R1的一端连接二极管D1的正极，另一端连接电容C3的一端以及所述多路高压输出电路，电容C3的另一端接地。所述变压器T1的次级线圈的反相端在工作时对电容C1以及电容C2进行储存能量，用于电路断路时放出电能供电路继续工作，所述变压器T1的次级线圈的反相端电压通过电阻R1的分压后输出一个负的直流输出电压至所述多路高压输出电路。

进一步的，所述高压转换电路还包括稳压二极管Z2、稳压二极管Z3、电容C4、电容C5、电阻R4以及误差信号输出端ERR，稳压二极管Z2的负极连接所述变压器T1的次级线圈的同相端，稳压二极管Z2的正极连接稳压二极管Z3的负极，稳压二极管Z3的正极连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地，电容C4的一端连接所述变压器T1的次级线圈的同相端，另一端连接稳压二极管Z3的正极、误差信号输出端ERR以及电容C5的一端，电容C5的另一端接地。所述变压器T1的次级线圈的同相端产生一个正的直流输出电压，通过稳压二极管Z2以及稳压二极管Z3后分压到电阻R4，短路时正的直流输出电压升高，电阻R4的电压也随之升高，误差信号输出端ERR输出一个高电平，达到短路时的保护功能。

进一步的，所述高压转换电路还包括稳压二极管Z4、电容C6、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R9、三级管Q2、三级管Q3、三级管Q4，稳压二极管Z4的负极连接所述变压器T1的次级线圈的同相端，稳压二极管Z4的正极连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的集电极连接三极管Q3的发射极，三极管Q3的集电极连接三极管Q4的发射极，三极管Q4的集电极连接所述多路高压输出电路，电容C6的一端连接稳压二极管Z4的负极以及所述光耦U1的受光器的集电极，电容C6的另一端连接所述光耦U1的受光器的发射极以及电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接三极管Q2的基极以及电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接三级管Q3的基极以及电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接三极管Q4的基极以及电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接所述多路高压输出电路。所述变压器T1的次级线圈的同相端输出的正的直流输出电压通过稳压二极管Z4为三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4提供一个正的基准电压，用于后续通过PWM调节产生正或负电压。

进一步的，所述高压转换电路还包括稳压二极管Z1、稳压二极管Z5以及电阻R1，稳压二极管Z5的负极连接所述多路高压输出电路，稳压二极管Z5的正极连接稳压二极管Z1的负极，稳压二极管Z1的正极连接所述多路高压输出电路以及电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接所述二极管D1的正极。所述变压器T1的次级线圈的反相端输出的负的直流输出电压通过电阻R1、稳压二极管Z1以及稳压二极管Z5为三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4提供一个负的基准电压，用于后续用于后续通过PWM调节产生正或负电压。

进一步的，所述多路高压输出电路包括负直流电压输出端V1、正负电压输出端V3+/-以及跟随电压输出端V2，所述三极管Q4的集电极连接正负电压输出端V3+/-，所述稳压二极管Z5的负极连接正负电压输出端V3+/-，所述电阻R9的另一端连接正负电压输出端V3+/-，所述稳压二极管Z1的正极连接跟随电压输出端V2，所述电阻R2的另一端连接负直流电压输出端V1。负直流电压输出端V1用于接收上述负的直流电压并且向外部设备输出，正负电压输出端V3+/-根据需要产生正负电压输出，跟随电压输出端V2由正负电压输出端V3+/-利用稳压二极管Z1以及稳压二极管Z5的非线性特性产生，因此跟随正负电压输出端V3+/-电压的变化而变化，达到产生跟随电压的目的。

进一步的，所述信号调节电路还包括电阻R8、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻13、电阻R14、电阻R16、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10以及外接电源，外接电源连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接电阻R8的一端，R8的另一端连接所述比较器U2的同相输入端、电阻R10的一端、电容C7的一端以及电阻R12的一端，电阻R10的另一端以及电容C7的另一端均接地，电阻R12的另一端连接所述正负电压输出端V3+/-，电容C8并联在电阻R12上，电阻R16的一端连接外接电源，电阻R16的另一端通过所述电阻R15连接所述比较器U2的反相输入端，电阻R16的另一端还连接电容C10的一端，电容C10的另一端接地，电阻R14的一端连接比较器U2的反相输入端，电阻R14的另一端连接电容C9的一端，电容C9的另一端连接所述光耦U1的发光器的阳极，电阻R13的一端连接所述光耦U1的发光器的阳极，所述光耦U1发光器的阴极接地。比较器U2通过所述PWM信号源V3_PWM发出的控制信号电压与正负电压输出端V3+/-的电压的对比输出一个高电压或者低电压，进而，高电压或者低电压通过所述光耦U1的发光器的阳极控制所述光耦U1的受光器的发射极电流，发射极电流通过电阻R5、电阻R6以及电阻R7进一步控制三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4的基极电流，使三个三极管工作状态发生改变，最终达到对正负电压输出端V3+/-的电压进行线性的降压的作用。

本发明相比现有技术具有以下优点及有益效果：

本发明通过提供一种实现多路正负高压输出的电路，首先，电源通过稳压二极管对电阻进行分压可以起到对电路的短路保护作用；变压器提供正负基准电压，通过三极管的放大作用以及稳压二极管的非线性特性，向外部输出一个可根据需要产生的正负电压以及跟随该正负电压变化的跟随电压；PWM信号源V3_PWM还能发出控制信号控制上述产生的正负电压在一定的范围内进行调节。利用上述实现多路正负高压输出的电路，仅使用一个转换器就可以输出一个负的直流电压以及一个可调节电压范围宽的正负电压，并且具备短路保护作用，对比现有技术，节省了大量的元件，有益于大规模生产，节省成本，该电路的组数越多，成本优势越大。

附图说明

图1为一种实现多路正负高压输出的电路的功能流程图；

图2为一种实现多路正负高压输出的电路的原理图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

根据图1所示，一种实现多路正负高压输出的电路，包括用于提供基准电压的电源输入电路、用于调节输出电压范围宽的信号调节电路、用于把基准电压转换成输出电压的高压转换电路以及输出高电压的多路高压输出电路，电源输入电路的输出端以及信号调节电路的输出端均连接高压转换电路的输入端，高压转换电路的输出端连接多路高压输出电路。

根据图2所示，所述电源输入电路包括直流电源VCC、外部驱动电压DRIVER、变压器T1、三极管Q1以及电阻R3，直流电源VCC连接变压器T1的第一初级线圈的反相端，变压器T1的第一初级线圈的同相端连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极连接变压器T1的第二初级线圈的同相端，变压器T1的第二初级线圈的反相端通过电阻R3连接外部驱动电压DRIVER，变压器T1的次级线圈连接所述高压转换电路。

作为优选，所述信号调节电路包括PWM信号源V3_PWM、光耦U1、比较器U2、电阻R15以及电阻R17，PWM信号源V3_PWM连接电阻R17的一端，电阻R17的另一端连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接比较器U2的反相输入端，比较器U2的输出端连接光耦U1的发光器的阳极，光耦U1的受光器的发射极连接所述高压转换电路，在该实施例中，比较器U2的电源端外接的电源优选为24V。

作为优选，所述高压转换电路包括电容C1、电容C2、电容C3、二极管D1以及电阻R1，所述变压器T1的次级线圈的同相端连接电容C1的一端以及电容C2的一端，电容C1的另一端连接二极管D1的负极以及变压器T1的次级线圈的反相端，电容C2的另一端连接二极管D1的正极，电阻R1的一端连接二极管D1的正极，另一端连接电容C3的一端以及所述多路高压输出电路，电容C3的另一端接地。

作为优选，所述高压转换电路还包括稳压二极管Z2、稳压二极管Z3、电容C4、电容C5、电阻R4以及误差信号输出端ERR，稳压二极管Z2的负极连接所述变压器T1的次级线圈的同相端，稳压二极管Z2的正极连接稳压二极管Z3的负极，稳压二极管Z3的正极连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地，电容C4的一端连接所述变压器T1的次级线圈的同相端，另一端连接稳压二极管Z3的正极、误差信号输出端ERR以及电容C5的一端，电容C5的另一端接地。

作为优选，所述高压转换电路还包括稳压二极管Z4、电容C6、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R9、三级管Q2、三级管Q3、三级管Q4，稳压二极管Z4的负极连接所述变压器T1的次级线圈的同相端，稳压二极管Z4的正极连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的集电极连接三极管Q3的发射极，三极管Q3的集电极连接三极管Q4的发射极，三极管Q4的集电极连接所述多路高压输出电路，电容C6的一端连接稳压二极管Z4的负极以及所述光耦U1的受光器的集电极，电容C6的另一端连接所述光耦U1的受光器的发射极以及电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接三极管Q2的基极以及电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接三级管Q3的基极以及电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接三极管Q4的基极以及电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接所述多路高压输出电路。

作为优选，所述高压转换电路还包括稳压二极管Z1、稳压二极管Z5以及电阻R1，稳压二极管Z5的负极连接所述多路高压输出电路，稳压二极管Z5的正极连接稳压二极管Z1的负极，稳压二极管Z1的正极连接所述多路高压输出电路以及电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接所述二极管D1的正极。

作为优选，所述多路高压输出电路包括负直流电压输出端V1、正负电压输出端V3+/-以及跟随电压输出端V2，所述三极管Q4的集电极连接正负电压输出端V3+/-，所述稳压二极管Z5的负极连接正负电压输出端V3+/-，所述电阻R9的另一端连接正负电压输出端V3+/-，所述稳压二极管Z1的正极连接跟随电压输出端V2，所述电阻R2的另一端连接负直流电压输出端V1。

作为优选，所述信号调节电路还包括电阻R8、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻13、电阻R14、电阻R16、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10以及外接电源，外接电源连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接电阻R8的一端，R8的另一端连接所述比较器U2的同相输入端、电阻R10的一端、电容C7的一端以及电阻R12的一端，电阻R10的另一端以及电容C7的另一端均接地，电阻R12的另一端连接所述正负电压输出端V3+/-，电容C8并联在电阻R12上，电阻R16的一端连接外接电源，电阻R16的另一端通过所述电阻R15连接所述比较器U2的反相输入端，电阻R16的另一端还连接电容C10的一端，电容C10的另一端接地，电阻R14的一端连接比较器U2的反相输入端，电阻R14的另一端连接电容C9的一端，电容C9的另一端连接所述光耦U1的发光器的阳极，电阻R13的一端连接所述光耦U1的发光器的阳极，所述光耦U1的发光器的阴极接地。

参照图2，本电路的工作原理如下：

直流电源VCC连接变压器T1的第一初级线圈的反相端，为变压器工作提供一个直流电源，外部驱动电压DRIVER通过电阻R3、变压器T1的第二初级线圈以及三极管Q1连接变压器T1的第一初级线圈的同相端，以此作为辅助电源调节变压器T1的第一初级线圈所产生的感应电压；变压器T1的次级线圈的反相端为负直流电压输出端V1提供负的直流输出电压，其中，二极管D1用于整流，电阻R2用于分压，电容C3用于过滤干扰信号，上述负的直流输出电压还可以通过电阻R1、电阻R2、稳压二极管Z1以及稳压二极管Z5为三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4提供负的基准电压；变压器T1的次级线圈的同相端则通过稳压二极管Z4为三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4提供正的基准电压，正负电压输出端V3+/-通过上述的正的基准电压或者负的基准电压根据需要产生正电压输出或者负电压输出；跟随电压输出端V2的电压由于是正负电压输出端V3+/-通过稳压二极管Z1、稳压二极管Z5的非线性降压所得，所以跟随正负电压输出端V3+/-电压的变化而变化；在比较器U2的同相输入端输入正负电压输出端V3+/-的电压，反相输入端则输入PWM信号源V3_PWM发出的控制信号电压，通过比较后输出一个结果电压，结果电压通过控制光耦U1的受光器的发射极电流，进一步控制三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4的基极电流，使三极管Q1、三极管Q3、三极管Q3工作在放大状态，从而对正负电压输出端V3+/-的电压进行线性降压，达到调节输出电压范围宽的目的；变压器T1的次级线圈的同相端输出的正的直流输出电压通过稳压二极管Z2、稳压二极管Z3分压给电阻R4，当电路短路时，该正的直流输出电压升高，电阻R4的电压也随之升高，从而在误差信号输出端ERR输出一个高电平，达到短路保护的作用。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种实现多路正负高压输出的电路，其特征在于：包括用于提供基准电压的电源输入电路、用于调节输出电压范围宽的信号调节电路、用于把基准电压转换成输出电压的高压转换电路以及输出高电压的多路高压输出电路，电源输入电路的输出端以及信号调节电路的输出端均连接高压转换电路的输入端，高压转换电路的输出端连接多路高压输出电路；

所述电源输入电路包括直流电源VCC、外部驱动电压DRIVER、变压器T1、三极管Q1以及电阻R3，直流电源VCC连接变压器T1的第一初级线圈的反相端，变压器T1的第一初级线圈的同相端连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极连接变压器T1的第二初级线圈的同相端，变压器T1的第二初级线圈的反相端通过电阻R3连接外部驱动电压DRIVER，变压器T1的次级线圈连接所述高压转换电路；

所述高压转换电路包括电容C1、电容C2、电容C3、二极管D1以及电阻R2，所述变压器T1的次级线圈的同相端连接电容C1的一端以及电容C2的一端，电容C1的另一端连接二极管D1的负极以及变压器T1的次级线圈的反相端，电容C2的另一端连接二极管D1的正极，电阻R2的一端连接二极管D1的正极，另一端连接电容C3的一端以及所述多路高压输出电路，电容C3的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的实现多路正负高压输出的电路，其特征在于：所述信号调节电路包括PWM信号源V3_PWM、光耦U1、比较器U2、电阻R15以及电阻R17，PWM信号源V3_PWM连接电阻R17的一端，电阻R17的另一端连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接比较器U2的反相输入端，比较器U2的输出端连接光耦U1的发光器的阳极，光耦U1的受光器的发射极连接所述高压转换电路。

3.根据权利要求2所述的实现多路正负高压输出的电路，其特征在于：所述高压转换电路还包括稳压二极管Z2、稳压二极管Z3、电容C4、电容C5、电阻R4以及误差信号输出端ERR，稳压二极管Z2的负极连接所述变压器T1的次级线圈的同相端，稳压二极管Z2的正极连接稳压二极管Z3的负极，稳压二极管Z3的正极连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地，电容C4的一端连接所述变压器T1的次级线圈的同相端，另一端连接稳压二极管Z3的正极、误差信号输出端ERR以及电容C5的一端，电容C5的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的实现多路正负高压输出的电路，其特征在于：所述高压转换电路还包括稳压二极管Z4、电容C6、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R9、三级管Q2、三级管Q3、三级管Q4，稳压二极管Z4的负极连接所述变压器T1的次级线圈的同相端，稳压二极管Z4的正极连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的集电极连接三极管Q3的发射极，三极管Q3的集电极连接三极管Q4的发射极，三极管Q4的集电极连接所述多路高压输出电路，电容C6的一端连接稳压二极管Z4的负极以及所述光耦U1的受光器的集电极，电容C6的另一端连接所述光耦U1的受光器的发射极以及电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接三极管Q2的基极以及电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接三级管Q3的基极以及电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接三极管Q4的基极以及电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接所述多路高压输出电路。

5.根据权利要求4所述的实现多路正负高压输出的电路，其特征在于：所述高压转换电路还包括稳压二极管Z1、稳压二极管Z5以及电阻R1，稳压二极管Z5的负极连接所述多路高压输出电路，稳压二极管Z5的正极连接稳压二极管Z1的负极，稳压二极管Z1的正极连接所述多路高压输出电路以及电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接所述二极管D1的正极。

6.根据权利要求5所述的实现多路正负高压输出的电路，其特征在于：所述多路高压输出电路包括负直流电压输出端V1、正负电压输出端V3+/-以及跟随电压输出端V2，所述三极管Q4的集电极连接正负电压输出端V3+/-，所述稳压二极管Z5的负极连接正负电压输出端V3+/-，所述电阻R9的另一端连接正负电压输出端V3+/-，所述稳压二极管Z1的正极连接跟随电压输出端V2，所述电阻R2的另一端连接负直流电压输出端V1。

7.根据权利要求2所述的实现多路正负高压输出的电路，其特征在于：所述信号调节电路还包括电阻R8、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻13、电阻R14、电阻R16、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10以及外接电源，外接电源连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接电阻R8的一端，R8的另一端连接所述比较器U2的同相输入端、电阻R10的一端、电容C7的一端以及电阻R12的一端，电阻R10的另一端以及电容C7的另一端均接地，电阻R12的另一端连接所述正负电压输出端V3+/-，电容C8并联在电阻R12上，电阻R16的一端连接外接电源，电阻R16的另一端通过所述电阻R15连接所述比较器U2的反相输入端，电阻R16的另一端还连接电容C10的一端，电容C10的另一端接地，电阻R14的一端连接比较器U2的反相输入端，电阻R14的另一端连接电容C9的一端，电容C9的另一端连接所述光耦U1的发光器的阳极，电阻R13的一端连接所述光耦U1的发光器的阳极，所述光耦U1的发光器的阴极接地。