CN105656458A - 电容充电电源的放电自动禁止信号产生电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电容充电电源的放电自动禁止信号产生电路，包括有源微分电路和触发器整形电路，取电容充放电电源的放电电路电压取样信号接入有源微分电路，有源微分电路的输出通过触发器整形电路输出禁止信号，所述有源微分电路包括运算放大器、反馈电阻R1和电容C1，电压取样信号经电容C1接入运算放大器的反向输入端，运算放大器的输出经反馈电阻R1接回到反向输入端。本发明用于检测负载放电，并自动产生禁止工作信号将电源停止工作，使电源可以无需外部禁止信号，电源可以相对独立工作，方便客户使用。

Description

电容充电电源的放电自动禁止信号产生电路

技术领域

本发明涉及脉冲功率电子技术领域，涉及到一种电容充电电源，具体涉及一种用于电容充电电源的放电自动禁止信号产生电路。

背景技术

传统直流电源是向接近固定的负载提供预定的输出电压或电流。而随着脉冲功率电子的快速发展，电容充电电源(CCPS，CapacitorChargingPowerSupply)得到了广泛的应用。在脉冲功率电子系统，如脉冲调制器、脉冲激光、电磁轨道炮等，要利用开关器件使储能电容(或可以等效为电容)在相当短的时间内放电形成脉冲，以提供较高的瞬时功率。存储于电容器中的能量释放完毕后，需要利用电容充电电源重新充电到特定电压。

与电容充电电源输出相连的储能电容上的电压波形如图1所示。充电过程开始后，电容充电电源以一定电流给电容充电使其电压上升，当电容电压达到预设值时，充电停止，电源进入补充模式过程直到电容开始对负载放电进入放电过程。因为电源本身的dv/dt、di/dt很大，电源输出含有一定高频噪音，为保证输出脉冲质量，最好在脉冲输出期间能让电源关闭，使其负载波形不含有高频尖刺；另外脉冲功率电子中使用的开关器件(如闸流管、气体放电管)通常需要一定的恢复时间，在这段时间内如果充电电源工作，会导致开关器件连通从而引发故障。所以放电阶段及其之后一段时间，电容充电电源需要停止工作。

为实现上述需求，通常的做法是，脉冲功率系统提供一个和开关器件触发信号同步的禁止信号给电容充电电源使其停机，以确保其在放电和恢复期间不会工作，如图2所示。

通常的禁止信号提供方法问题在于：电源制造厂家需要和客户(或第三方脉冲系统设计者)充分沟通，要求其提供此禁止信号，而客户(或第三方)在系统设计时需要增加此部分时序的设计和实现，在一定程度上给客户带来不便；对于电容充电电源产品本身来说，离开同步信号将无法在系统中工作，其独立性和适用性受到局限。

因此，需要一种在电容充电电源放电时自动产生禁止信号的电路，首先于检测负载放电，并自动产生禁止工作信号使电源停止工作。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种电容充电电源的放电自动禁止信号产生电路，通过检测负载放电，自动产生电源禁止信号，使电源断电。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种电容充电电源的放电自动禁止信号产生电路，包括有源微分电路和触发器整形电路，取电容充放电电源的放电电路电压取样信号接入有源微分电路，有源微分电路的输出通过触发器整形电路输出禁止信号，所述有源微分电路包括运算放大器、反馈电阻R1和电容C1，电压取样信号经电容C1接入运算放大器的反向输入端，运算放大器的输出经反馈电阻R1接回到反向输入端。所述触发器整形电路包括触发器和时间常数调整器件，时间常数调整器件连接触发器的T2A接口。所述时间常数调整器件包括电阻R2和电容C2，触发器的T2A接口通过电阻R2连接电源，通过电容C2接地。所述触发器为单稳态触发器。所述信号产生电路还包括反向二极管V1，运算放大器的输出并联反向二极管V1后连接到触发器的上升沿检测端。

本发明有益效果是:本发明提供的电容充电电源的放电自动禁止信号产生电路，用于检测负载放电，并自动产生禁止工作信号将电源停止工作，使电源可以无需外部禁止信号，电源可以相对独立工作，方便客户使用。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本发明的背景技术的储能电容的充放电电压波形。

图2是本发明的背景技术的脉冲功率系统提供的禁止信号的电压波形。

图3是本发明的具体实施方式的放电自动禁止信号产生电路。

图4是本发明的具体实施方式的电路产生的电压波形。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

本发明提供的电容充电电源的放电自动禁止信号产生电路，包括有源微分电路和触发器整形电路，取电容充放电电源的放电电路电压取样信号接入有源微分电路，有源微分电路的输出通过触发器整形电路输出禁止信号，有源微分电路包括运算放大器、反馈电阻R1和电容C1，电压取样信号经电容C1接入运算放大器的反向输入端，运算放大器的输出经反馈电阻R1接回到反向输入端。触发器整形电路包括触发器和时间常数调整器件，时间常数调整器件连接触发器的T2A接口。其中，时间常数调整器件包括电阻R2和电容C2，触发器的T2A接口通过电阻R2连接电源，通过电容C2接地。信号产生电路还包括反向二极管V1，运算放大器的输出并联反向二极管V1后连接到触发器的上升沿检测端。

本发明使用有源微分电路将电压取样信号在放电处的下降沿转化为脉冲信号，再经单稳态触发器整形为需要的禁止信号。如图3所示，本发明为电压取样信号经电容C1接入运算放大器的反向输入端，运算放大器的输出经过反馈电阻R1接回到其反向输入端。运算放大器的输出并联反向二极管V1后连接到触发器的上升沿检测端。电阻R2和电容C2为触发器的外接时间常数调整器件，触发器为单稳态触发器。

触发器作为上升沿触发的脉冲整形电路，其输出即可作为电源的禁止信号。

在充电过程中，电压取样信号为速度较为缓慢的上升信号，其经过由电容C1、电阻R1和运算放大器组成的有源微分电路后，转换成一幅度较小的负信号。如果担心负信号引起后面电路损坏，可在运放输出并联一个反向二极管。此处反向二极管V1起到保护作用，在充电电流较小的情况下可以去除。如图4第1部分所示，在此过程中因为没有上升下降沿的变化，触发器输出的保持默认值低电平。

在进入补充模式时，电压取样信号由缓慢的上升信号转为直流信号，经有源微分电路形成一小幅度的上升沿，之后保持零电位。如图4第2部分所示。此上升沿未达到触发器的逻辑输入检测低电平，触发器输出仍保持默认值低电平。

在放电时，电压取样信号快速下降形成较陡的下降沿，经有源微分电路形成一大幅度的脉冲信号，如图4第3部分所示。将上述有源微分电路输出的脉冲信号送到触发器的上升沿检测端，即可在其输出端产生需要的禁止信号(高电平方波)，将其送入相应故障处理电路即可实现电源停止工作的目的。

如需调节检测的灵敏度，只要调节C1或R1的大小，即可改变有源微分电路输出脉冲信号的幅度和宽度，将其调整到低于触发器的逻辑输入有效低电平，从而实现不同放电深度检测的功能(例如对于小于额定输出电压10％幅度的放电，可以调节C1或R1使有源微分电路输出的脉冲幅度小于触发器的逻辑输入有效低电平，此时对于10％以下幅度的放电将不产生禁止信号)。

如需调节禁止信号的宽度，只要改变触发器的外接时间常数调整电阻R2或调整电容C2即可。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种电容充电电源的放电自动禁止信号产生电路，其特征在于,包括有源微分电路和触发器整形电路，取电容充放电电源的放电电路电压取样信号接入有源微分电路，有源微分电路的输出通过触发器整形电路输出禁止信号，所述有源微分电路包括运算放大器、反馈电阻R1和电容C1，电压取样信号经电容C1接入运算放大器的反向输入端，运算放大器的输出经反馈电阻R1接回到反向输入端。

2.根据权利要求1所述的电容充电电源的放电自动禁止信号产生电路，其特征在于,所述触发器整形电路包括触发器和时间常数调整器件，时间常数调整器件连接触发器的T2A接口。

3.根据权利要求2所述的电容充电电源的放电自动禁止信号产生电路，其特征在于,所述时间常数调整器件包括电阻R2和电容C2，触发器的T2A接口通过电阻R2连接电源，通过电容C2接地。

4.根据权利要求3所述的电容充电电源的放电自动禁止信号产生电路，其特征在于,所述触发器为单稳态触发器。

5.根据权利要求1所述的电容充电电源的放电自动禁止信号产生电路，其特征在于,所述信号产生电路还包括反向二极管V1，运算放大器的输出并联反向二极管V1后连接到触发器的上升沿检测端。