CN105490561A - 一种核辐射探测器微型高压电源模块 - Google Patents

一种核辐射探测器微型高压电源模块 Download PDF

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Abstract

本发明属于微型高压电源模块技术领域，具体提供了一种核辐射探测器微型高压电源模块，包括BOOST升压芯片电路、倍压整流电路以及π型滤波电路，所述BOOST升压芯片电路的输出端连接倍压整流电路的输入端，倍压整流电路的输出端连接π型滤波电路的输入端。本发明尺寸小、功耗低、温度范围广、抗干扰能力强，其输出高压噪声非常小，能满足高精度能谱测试的要求，非常适用于各种应用正高压的核辐射探测器。

Description

一种核辐射探测器微型高压电源模块
技术领域
本发明属于微型高压电源模块技术领域，特别针对核辐射探测领域探测器的开发应用领域，具体是一种核辐射探测器微型高压电源模块。
背景技术
核辐射探测器将物理射线信号转换为可测试的电压或电流信号，该类探测器需要偏置电压对探测材料进行激励。在激励电场下，由物理射线信号产生的微弱电子信号才能被后续电路进行采集。该类探测器的偏置激励高压都有以下特点：工作电流低（<1pA）、小尺寸、电压输出稳定、噪声小等。目前市面的该类高压电源多采用变压器进行升压处理，因此体积大功耗大，输出电源噪声也大，只能基本满足大脉冲信号输出的探测器应用，对能谱测量的探测器，噪声过大，会严重影响最终能谱测试的分辨率结果。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的上述问题，提供一种利用BOOST升压芯片电路和倍压整流电路，将4~25V的直流低电压，倍压输出100~600V直流高压的用于核辐射探测器的微型高压电源模块。
为此，本发明提供了一种核辐射探测器微型高压电源模块，其技术方案是：一种核辐射探测器微型高压电源模块，包括BOOST升压芯片电路、倍压整流电路以及RC型滤波电路，所述BOOST升压芯片电路的输出端连接倍压整流电路的输入端，倍压整流电路的输出端连接RC型滤波电路的输入端。
上述BOOST升压芯片电路采用linear公司的LT8410升压芯片，该BOOST升压芯片电路的具体电路结构为：输入电源通过电阻R3与LT8410升压芯片U1的2脚连接；U1的2脚和1脚之间连接有电阻R4，1脚和3脚之间连接有电容C18，3脚和9脚接地；2脚通过电容C19接地，2脚和4脚之间通过电感L1连接；4脚通过电容C1与二极管D1B的负极连接，二极管D1B的负极连接输出端Port；U1的6脚通过电容C17接地；U1的5脚与二极管D1B的正极连接，5脚还通过电容C15接地；U1的7脚通过电容C16接地，7脚与8脚之间连接有电阻R5，8脚通过电阻R8接地。
上述输入电源的电压为4~25V。
上述输入电源的电压为5V。
上述电感L1采用400~1000uH的功率电感。
上述倍压整流电路采用RC倍压整流模式，5级倍压，输出230V直流高压；7级倍压，输出300V直流高压。
上述π型滤波电路具备CLC低通滤波功能，对输出高压中的高频噪声进行滤波。
该核辐射探测器微型高压电源模块的尺寸小于30x15mm。
该核辐射探测器微型高压电源模块的功耗小于15mW，最大输出高压电流小于1uA。
本发明的有益效果：本发明由型号为LT8410的BOOST芯片和倍压整流电路构成，由于没有采用变压器升压方案，该模块电路可以轻松实现微型化设计。本发明体积尺寸小；工作温度范围大：-30oC~+80oC；输出的高压噪声低；输出电压范围广，可达+100~+600V；功耗低，输出高压为230V时，整机功耗小于20mW。本发明不仅尺寸小功耗低，并且输出高压噪声非常小，完全能满足高精度能谱测试的要求。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明总体电路模块连接框图；
图2是BOOST升压芯片电路图；
图3是倍压整流电路图；
图4是π型滤波电路图。
具体实施方式
由于辐射探测器体积小，工作电流低，这就要求所用的高压模块需要具备尺寸小、功耗低的特点。本发明由BOOST高压芯片、倍压整流电路和电源滤波电路组成。BOOST高压芯片和倍压整流电路对4~25V输入电压进行倍压升压处理，用户可根据实际需要，采用不同的电路参数或者控制电压实现不同高压电压的稳定输出。BOOST高压芯片采用功率电感进行升压处理；半波整流和π型滤波电路对输入低压和输出高压电源进行滤波，输出噪声有效值小于8mV。
实施例1：
如图1所示，本发明提供了一种核辐射探测器微型高压电源模块，包括BOOST升压芯片电路、倍压整流电路以及π型滤波电路，所述BOOST升压芯片电路的输出端连接倍压整流电路的输入端，倍压整流电路的输出端连接π型滤波电路的输入端。
本发明采用BOOST升压芯片电路，功率电感升压储能，小时间参数的π型滤波电路对直流高压进行滤波处理。由于没有采用变压器升压方案，该模块电路可以轻松实现微型化设计。本发明体积尺寸小，工作温度范围大，输出的高压噪声低，输出电压范围广，功耗低。
实施例2：
在实施例1的基础上，如图2所示，所述BOOST升压芯片电路采用linear公司的LT8410升压芯片，采用400~1000uH的功率电感进行BOOST升压处理，将直流4~25V的直流输入电压，升压为35~40V的交流高压。如图2电路图所示，该BOOST升压芯片电路的具体电路结构为：5V的输入电源通过电阻R3与LT8410升压芯片U1的2脚连接，输入的5V电源通过R3电阻进入LT8410供电；U1的2脚和1脚之间连接有电阻R4，1脚和3脚之间连接有电容C18，3脚和9脚接地；2脚通过电容C19接地，2脚和4脚之间通过电感L1连接；4脚通过电容C1与二极管D1B的负极连接，二极管D1B的负极连接输出端Port；U1的6脚通过电容C17接地；U1的5脚与二极管D1B的正极连接，5脚还通过电容C15接地；U1的7脚通过电容C16接地，7脚与8脚之间连接有电阻R5，8脚通过电阻R8接地。以上R4和C18组成RC延时启动电路，有效的防治低压电源启动对高压芯片的冲击；电感L1用于升压脉冲电量的储能，通过电磁转换，将低压脉冲储能逆变至高压脉冲信号输出；U1的7脚输出标准的参考电压，通过R5和R8衰减该电压，并输入高压芯片的反馈管脚。用户可根据自身需要的输出电压，调节R5和R8的衰减比例。
所述倍压整流电路采用RC倍压整流模式，5级倍压，输出230V直流高压；7级倍压，输出300V直流高压。如图3电路图所示，高压隔直电容和二极管组成倍压整流电路。倍压整流的级数与最终输出电压成正比。该电路中二极管在高压脉冲输入时，单向导通，为隔直电容进行充电。多级电容在高压信号半波整流期间，输出电压多级串联，达到整个电路的倍压功能。
所述π型滤波电路具备CLC低通滤波功能，对输出高压中的高频噪声进行滤波。如图4电路图所示，滤波电感和两个高压滤波电容对高压电源输出的噪声进行滤波。该滤波电路截止频率小于高压输出噪声的频率。
本发明采用linear公司的LT8410BOOST升压芯片，400uH~1mH功率电感升压储能，将直流4~25V的直流输入电压，升压为35~40V的交流高压。用户可通过改变电路参数（改变VFB）来设定需要的交流输出电压值。后续5级倍压和7级倍压整流电路，将交流电压倍压5倍和7倍，并整流为200~600V直流高压的输出。小时间参数的π型滤波电路对直流高压进行滤波处理，最后高压噪声电压有效值小于10mV。
本发明由于没有采用变压器升压方案，该模块电路可以轻松实现微型化设计。本发明所提供的核辐射探测器微型高压电源模块的尺寸小于30x15mm。其功耗小于15mW，最大输出高压电流小于1uA，其体积尺寸小；工作温度范围大：-30oC~+80oC，抗干扰能力强，输出的高压噪声低；输出电压范围广，可达+100~+600V；功耗低，输出高压为230V时，整机功耗小于20mW。本发明非常适用于各种应用正高压的核辐射探测器。
本实施方式中没有详细叙述的部分属本行业的公知的常用手段，这里不一一叙述。以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种核辐射探测器微型高压电源模块，其特征在于：包括BOOST升压芯片电路、倍压整流电路以及RC型滤波电路，所述BOOST升压芯片电路的输出端连接倍压整流电路的输入端，倍压整流电路的输出端连接RC型滤波电路的输入端。
2.如权利要求1所述的一种核辐射探测器微型高压电源模块，其特征在于：所述BOOST升压芯片电路采用linear公司的LT8410升压芯片，该BOOST升压芯片电路的具体电路结构为：输入电源通过电阻R3与LT8410升压芯片U1的2脚连接；U1的2脚和1脚之间连接有电阻R4，1脚和3脚之间连接有电容C18，3脚和9脚接地；2脚通过电容C19接地，2脚和4脚之间通过电感L1连接；4脚通过电容C1与二极管D1B的负极连接，二极管D1B的负极连接输出端Port；U1的6脚通过电容C17接地；U1的5脚与二极管D1B的正极连接，5脚还通过电容C15接地；U1的7脚通过电容C16接地，7脚与8脚之间连接有电阻R5，8脚通过电阻R8接地。
3.如权利要求2所述的一种核辐射探测器微型高压电源模块，其特征在于：所述输入电源的电压为4~25V。
4.如权利要求3所述的一种核辐射探测器微型高压电源模块，其特征在于：所述输入电源的电压为5V。
5.如权利要求2所述的一种核辐射探测器微型高压电源模块，其特征在于：所述电感L1采用400~1000uH的功率电感。
6.如权利要求1所述的一种核辐射探测器微型高压电源模块，其特征在于：所述倍压整流电路采用RC倍压整流模式，5级倍压，输出230V直流高压；7级倍压，输出300V直流高压。
7.如权利要求1所述的一种核辐射探测器微型高压电源模块，其特征在于：所述π型滤波电路具备CLC低通滤波功能，对输出高压中的高频噪声进行滤波。
8.如权利要求1所述的一种核辐射探测器微型高压电源模块，其特征在于：该核辐射探测器微型高压电源模块的尺寸小于30x15mm。
9.如权利要求1所述的一种核辐射探测器微型高压电源模块，其特征在于：该核辐射探测器微型高压电源模块的功耗小于15mW，最大输出高压电流小于1uA。
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