CN106160543B - 一种超高电压的功率输出电路 - Google Patents
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Abstract
一种超高电压的功率输出电路，涉及到一种高压电源的功率输出电路，由多个独立的功率推动电路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；各个高压变压器单元的初级线圈分别与其中一个功率推动电路构成独立的初级回路，多个高压变压器单元的次级高压线圈进行顺向叠加输出；高压变压器单元的初级线圈采用无中心抽头方式或有中心抽头方式，左开关管的漏极连接到高压变压器单元的初级线圈左端，右开关管的漏极连接到高压变压器单元的初级线圈右端。本发明采用多个独立的功率推动电路和多个高压变压器单元组合，在多个高压变压器单元的次级高压线圈上产生的高压电进行叠加输出。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路，特别涉及到一种高压电源的功率输出电路。
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，提供一种超高电压的功率输出电路，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。
本发明的一种超高电压的功率输出电路，包括开关管和高压变压器单元，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多个独立的功率推动电路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；各个高压变压器单元的初级线圈分别与其中一个功率推动电路构成独立的初级回路，多个高压变压器单元的次级高压线圈进行顺向叠加输出；
高压变压器单元的初级线圈采用无中心抽头方式或有中心抽头方式，当高压变压器单元的初级线圈采用无中心抽头方式时，功率推动电路由左上开关管、右上开关管、左开关管和右开关管组成，左上开关管的漏极和右上开关管的漏极连接到输入电源V+，左上开关管的源极与左开关管的漏极连接后再连接到高压变压器单元的初级线圈左端，右上开关管的源极与右开关管的漏极连接后再连接到高压变压器单元的初级线圈右端；当高压变压器单元的初级线圈采用有中心抽头方式时，功率推动电路由左开关管和右开关管组成，左开关管的漏极连接到高压变压器单元的初级线圈左端，右开关管的漏极连接到高压变压器单元的初级线圈右端，高压变压器单元的初级线圈的中心抽头连接到输入电源V+；左开关管的源极和右开关管的源极连接到地线。
本发明中，高压变压器单元为二个以上，功率推动电路的数量按高压变压器单元的数量进行设置；在高压变压器单元的初级线圈左端与地线之间有左吸收电容器，在高压变压器单元的初级线圈右端与地线之间有右吸收电容器；在左开关管的漏极与高压变压器单元的初级线圈左端之间有左限流电阻，在右开关管的漏极与高压变压器单元的初级线圈右端之间有右限流电阻。
本发明在超高电压输出的电源装置中应用，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，然后进行叠加，形成超高电压输出，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。所述超高电压为30万伏以上的电压。
本发明的工作原理是：左上开关管、右开关管与右上开关管、左开关管交替导通或截止，或者左开关管与右开关管交替导通或截止，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，形成超高电压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。
本发明的有益效果是：采用多个独立的功率推动电路和多个高压变压器单元组合的超高电压的功率输出电路，使得输出功率大，在多个高压变压器单元的次级高压线圈上产生的高压电进行叠加输出，形成超高电压，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是本发明的一种超高电压的功率输出电路图。
附图2是本发明的另一种超高电压的功率输出电路图。
附图3是本发明的又一种超高电压的功率输出电路图。
图中：VT1-1.第一功率推动电路的左上开关管，VT1-2.第一功率推动电路的右上开关管，VT1-3.第一功率推动电路的左开关管，VT1-4.第一功率推动电路的右开关管，VT2-1.第二功率推动电路的左上开关管，VT2-2.第二功率推动电路的右上开关管，VT2-3.第二功率推动电路的左开关管，VT2-4.第二功率推动电路的右开关管，VTn-1.第n功率推动电路的左上开关管，VTn-2.第n功率推动电路的右上开关管，VTn-3.第n功率推动电路的左开关管，VTn-4.第n功率推动电路的右开关管，R1-1.第一左限流电阻，R1-2.第一右限流电阻，R2-1.第二左限流电阻，R2-2.第二右限流电阻，Rn-1.第n左限流电阻，Rn-2.第n右限流电阻，C1-1.第一左吸收电容器，C1-2.第一右吸收电容器，C2-1.第二左吸收电容器，C2-2.第二右吸收电容器，Cn-1.第n左吸收电容器，Cn-2.第n右吸收电容器，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，Tn.第n高压变压器单元，Wn-1.第n初级线圈，Wn-2.第n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，一种超高电压的功率输出电路由第一功率推动电路的左上开关管（VT1-1）、第一功率推动电路的右上开关管（VT1-2）、第一功率推动电路的左开关管（VT1-3）、第一功率推动电路的右开关管（VT1-4）、第二功率推动电路的左上开关管（VT2-1）、第二功率推动电路的右上开关管（VT2-2）、第二功率推动电路的左开关管（VT2-3）、第二功率推动电路的右开关管（VT2-4）、第n功率推动电路的左上开关管（VTn-1）、第n功率推动电路的右上开关管（VTn-2）、第n功率推动电路的左开关管（VTn-3）、第n功率推动电路的右开关管（VTn-4）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；各个高压变压器单元的初级线圈分别与其中一个功率推动电路构成独立的初级回路，多个高压变压器单元的次级高压线圈进行顺向串联构成叠加高压输出回路；各个高压变压器单元的初级线圈采用无中心抽头方式，各个功率推动电路的左上开关管的漏极和右上开关管的漏极连接到输入电源V+，左上开关管的源极与左开关管的漏极连接后再连接到高压变压器单元的初级线圈左端，右上开关管的源极与右开关管的漏极连接后再连接到高压变压器单元的初级线圈右端；左开关管的源极和右开关管的源极连接到地线；高压变压器单元为二个以上，功率推动电路的数量按高压变压器单元的数量进行设置。本实施例在开关式的超高电压的电源装置中应用，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，另一种超高电压的功率输出电路由第一功率推动电路的左开关管（VT1-3）、第一功率推动电路的右开关管（VT1-4）、第二功率推动电路的左开关管（VT2-3）、第二功率推动电路的右开关管（VT2-4）、第n功率推动电路的左开关管（VTn-3）、第n功率推动电路的右开关管（VTn-4）和多个高压变压器单元组成，其中，高压变压器的结构与第一实施例的相同，不再赘述。各个高压变压器单元的初级线圈采用有中心抽头方式，左开关管的漏极连接到高压变压器单元的初级线圈左端，右开关管的漏极连接到高压变压器单元的初级线圈右端，高压变压器单元的初级线圈的中心抽头连接到输入电源V+；左开关管的源极和右开关管的源极连接到地线；高压变压器单元为二个以上，功率推动电路的数量按高压变压器单元的数量进行设置。本实施例在开关式的超高电压的电源装置中应用，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3 图3所示的实施方式中，又一种超高电压的功率输出电路是在第一实施例或第二实施例的基础上，在高压变压器单元的初级线圈左端与地线之间有左吸收电容器，在高压变压器单元的初级线圈右端与地线之间有右吸收电容器；在左开关管的漏极与高压变压器单元的初级线圈左端之间有左限流电阻，在右开关管的漏极与高压变压器单元的初级线圈右端之间有右限流电阻。本实施在电路中设置限流电阻和吸收电容器，当在大功率输出时，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 (4)
1.一种超高电压的功率输出电路，包括开关管和高压变压器单元，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多个独立的功率推动电路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；各个高压变压器单元的初级线圈分别与其中一个功率推动电路构成独立的初级回路，多个高压变压器单元的次级高压线圈进行顺向叠加输出；
高压变压器单元的初级线圈采用无中心抽头方式或有中心抽头方式，当高压变压器单元的初级线圈采用无中心抽头方式时，功率推动电路由左上开关管、右上开关管、左开关管和右开关管组成，左上开关管的漏极和右上开关管的漏极连接到输入电源V+，左上开关管的源极与左开关管的漏极连接后再连接到高压变压器单元的初级线圈左端，右上开关管的源极与右开关管的漏极连接后再连接到高压变压器单元的初级线圈右端；当高压变压器单元的初级线圈采用有中心抽头方式时，功率推动电路由左开关管和右开关管组成，左开关管的漏极连接到高压变压器单元的初级线圈左端，右开关管的漏极连接到高压变压器单元的初级线圈右端，高压变压器单元的初级线圈的中心抽头连接到输入电源V+；左开关管的源极和右开关管的源极连接到地线；
高压电分别在多个变压器次级高压线圈上产生，然后进行叠加，形成超高电压输出，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；同时，减小了次级高压线圈的反射应力，避免开关器件损坏；所述超高电压为30万伏以上的电压。
2.根据权利要求1所述的一种超高电压的功率输出电路，其特征是高压变压器单元为二个以上，功率推动电路的数量按高压变压器单元的数量进行设置。
3.根据权利要求1所述的一种超高电压的功率输出电路，其特征是在高压变压器单元的初级线圈左端与地线之间有左吸收电容器，在高压变压器单元的初级线圈右端与地线之间有右吸收电容器。
4.根据权利要求1所述的一种超高电压的功率输出电路，其特征是在左开关管的漏极与高压变压器单元的初级线圈左端之间有左限流电阻，在右开关管的漏极与高压变压器单元的初级线圈右端之间有右限流电阻。
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