CN105934067A - 一种高压电源的功率输出电路 - Google Patents

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Abstract

一种高压电源的功率输出电路，涉及到电子电路，由第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管和多个高压变压器单元组成，其中，高压变压器单元由初级线圈和次级高压线圈构成，初级线圈设置在内层，次级高压线圈设置在外层；多个高压变压器单元的初级线圈进行顺向串联构成初级低压回路，多个高压变压器单元的次级高压线圈进行顺向叠加输出；第一功率开关管的源极连接到第二功率开关管的漏极后再连接到多个高压变压器单元的初级低压回路的头端，第三功率开关管的源极连接到第四功率开关管的漏极后再连接到多个高压变压器单元的初级低压回路的尾端。本发明使各个次级高压线圈上产生的高压电进行叠加输出，以满足等离子体装置的长距离引弧的要求。

Description

一种高压电源的功率输出电路
技术领域
本发明涉及电子电路，特别涉及到一种功率输出电路。
背景技术
当前，等离子技术已得到广泛的应用，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，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。在处置工业有害物质、医疗垃圾、生活垃圾等离子体设备中需要高压引弧电源。
用等离子体喷枪加热分解水蒸气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，这类等离子体喷枪需要高压电源进行引弧。
为了增加等离子体电弧的能量及延长等离子体电弧的作用时间，需使阴极与阳极之间的距离足够长，要求引弧电源提供足够高的引弧电压。但现有的高压电源中的使用单个高压变压器,由于需考虑次级反射因素或受到磁芯窗口的限制，单个高压变压器的变压比受到限制，使输出电压不够高，存在不能满足长距离引弧要求的缺点。
发明内容
本发明的目的是要克服现有高压电源不能满足长距离引弧要求的缺点，提供一种高压电源的功率输出电路，输出足够高的引弧电压，以满足等离子体装置长距离引弧的要求，在处置工业有害物质、医疗垃圾、生活垃圾时的能量更高和效率更高。
本发明的一种高压电源的功率输出电路，包括高压变压器单元，同一高压变压器单元的初级线圈与次级高压线圈进行嵌套设置，其特征是功率输出电路由第一功率开关管（VT1）、第二功率开关管（VT2）、第三功率开关管（VT3）、第四功率开关管（VT4）和多个高压变压器单元组成，其中，高压变压器单元由初级线圈和次级高压线圈构成，初级线圈设置在内层，次级高压线圈设置在外层；多个高压变压器单元的初级线圈进行顺向串联构成初级低压回路，多个高压变压器单元的次级高压线圈进行顺向叠加输出；输入电源（V+）连接到第一功率开关管（VT1）的漏极和第三功率开关管（VT3）的漏极，第一功率开关管（VT1）的源极连接到第二功率开关管（VT2）的漏极后再连接到多个高压变压器单元的初级低压回路的头端，第三功率开关管（VT3）的源极连接到第四功率开关管（VT4）的漏极后再连接到多个高压变压器单元的初级低压回路的尾端，第二功率开关管（VT2）的源极和第四功率开关管（VT4）的源极连接到地线。本发明中，高压变压器单元为二个以上；在相邻二个高压变压器单元的初级线圈的连接线上、初级低压回路的头端和初级低压回路的尾端各有去磁电容器连接到地线。
本发明在高压电源装置中应用，采用开关电源技术，当工作频率大于400千周时，各高压变压器为空心变压器，均不需使用磁芯；当工作频率为1-400千周时，在各高压变压器中需使用铁氧体磁芯，各高压变压器中的初级线圈和次级高压线圈分别安装在各自的铁氧体磁芯上。
本发明使高压电分别在多个变压器次级高压线圈上产生，进行高压电叠加输出，大大提高了输出电压，以满足等离子体装置的长距离引弧的要求；同时，减小了次级高压线圈的反射应力，避免开关器件损坏。
本发明的工作原理是：第一功率开关管（VT1）、第四功率开关管（VT4）和第三功率开关管（VT3）、第二功率开关管（VT2）交替导通或截止，使各高压变压器中的初级线圈产生交变工作电流，使各高压变压器的次级高压线圈有功率输出，多个高压变压器次级高压线圈的功率输出产生高电压进行叠加输出，提供给等离子体装置进行长距离引弧操作。本发明中，次级高压线圈输出的电压由Vin×N2／N1×T00／T×n确定，其中Vin为输入电压，N2为次级高压线圈的匝数，N1为初级线圈的匝数，T00／T为占空比，n为高压变压器数量。
本发明在相邻二个高压变压器单元的初级线圈的连接线上、初级低压回路的头端和初级低压回路的尾端各有去磁电容器连接到地线，使得在第一功率开关管（VT1）、第四功率开关管（VT4）和第三功率开关管（VT3）、第二功率开关管（VT2）截止期间对去磁电容器进行充电，使各高压变压器的初级侧产生去磁电流，使各高压变压器中的磁通复位，从而提高效率及避免开关器件损坏。
本发明的有益效果是：在功率输出级中使用多个高压变压器单元，使各个次级高压线圈上产生的高压电进行叠加输出，大大提高了输出电压，以满足等离子体装置的长距离引弧的要求，在处置工业有害物质、医疗垃圾、生活垃圾时的能量更高和效率更高。本发明使高压电分别在各次级高压线圈上产生，减小了次级高压线圈的反射应力，避免开关器件损坏。
附图说明
附图1是本发明的一种高压电源的功率输出电路图。
附图2是本发明的另一种高压电源的功率输出电路图。
图中：VT1.第一功率开关管，VT2.第二功率开关管，VT3.第三功率开关管，VT4.第四功率开关管，C1.第一去磁电容器，C2.第二去磁电容器，C3.第三去磁电容器，C4.第四去磁电容器，T1.第一高压变压器单元，W1-1.第一初级线圈，W1-2.第一次级高压线圈，T2.第二高压变压器单元，W2-1.第二初级线圈，W2-2.第二次级高压线圈，T3.第三高压变压器单元，W3-1.第三初级线圈，W3-2.第三次级高压线圈，V+.输入电源，1.第一高压输出端，2.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，一种高压电源的功率输出电路由第一功率开关管（VT1）、第二功率开关管（VT2）、第三功率开关管（VT3）、第四功率开关管（VT4）和多个高压变压器单元组成，其中，高压变压器单元由初级线圈和次级高压线圈构成，同一高压变压器单元的初级线圈与次级高压线圈进行嵌套设置，初级线圈设置在内层，次级高压线圈设置在外层，次级高压线圈以分格绕制方式绕制在骨架上；高压变压器单元为二个以上，多个高压变压器单元的初级线圈进行顺向串联构成初级低压回路，多个高压变压器单元的次级高压线圈进行顺向串联构成高压叠加输出回路；输入电源（V+）连接到第一功率开关管（VT1）的漏极和第三功率开关管（VT3）的漏极，第一功率开关管（VT1）的源极连接到第二功率开关管（VT2）的漏极后再连接到多个高压变压器单元的初级低压回路的头端，第三功率开关管（VT3）的源极连接到第四功率开关管（VT4）的漏极后再连接到多个高压变压器单元的初级低压回路的尾端，第二功率开关管（VT2）的源极和第四功率开关管（VT4）的源极连接到地线。本实施例在开关式的高压电源装置中应用，其工作频率为1-400千周，在各高压变压器中有铁氧体磁芯，同一高压变压器单元的初级线圈和次级高压线圈分别安装在各自的铁氧体磁芯上。本实施例的各高压变压器次级高压线圈的功率输出产生高电压进行叠加输出，提供给等离子体装置进行长距离引弧操作。
实施例 2 图2所示的实施方式中，是在第一实施例的基础上，在相邻二个高压变压器单元的初级线圈的连接线上、初级低压回路的头端和初级低压回路的尾端各有去磁电容器连接到地线，在第一功率开关管（VT1）、第四功率开关管（VT4）和第三功率开关管（VT3）、第二功率开关管（VT2）截止期间对去磁电容器进行充电，使各高压变压器的初级侧产生去磁电流，使各高压变压器中的磁通复位，从而提高效率及避免开关器件损坏。其他结构与第一实施例的相同，不再赘述。

Claims (3)

1.一种高压电源的功率输出电路，包括高压变压器单元，同一高压变压器单元的初级线圈与次级高压线圈进行嵌套设置，其特征是功率输出电路由第一功率开关管（VT1）、第二功率开关管（VT2）、第三功率开关管（VT3）、第四功率开关管（VT4）和多个高压变压器单元组成，其中，高压变压器单元由初级线圈和次级高压线圈构成，初级线圈设置在内层，次级高压线圈设置在外层；多个高压变压器单元的初级线圈进行顺向串联构成初级低压回路，多个高压变压器单元的次级高压线圈进行顺向叠加输出；输入电源（V+）连接到第一功率开关管（VT1）的漏极和第三功率开关管（VT3）的漏极，第一功率开关管（VT1）的源极连接到第二功率开关管（VT2）的漏极后再连接到多个高压变压器单元的初级低压回路的头端，第三功率开关管（VT3）的源极连接到第四功率开关管（VT4）的漏极后再连接到多个高压变压器单元的初级低压回路的尾端，第二功率开关管（VT2）的源极和第四功率开关管（VT4）的源极连接到地线。
2.根据权利要求1所述的一种高压电源的功率输出电路，其特征是高压变压器单元为二个以上。
3.根据权利要求1所述的一种高压电源的功率输出电路，其特征是在相邻二个高压变压器单元的初级线圈的连接线上、初级低压回路的头端和初级低压回路的尾端各有去磁电容器连接到地线。
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