CN108607689A - 一种基于倍压电路技术的静电油烟净化设备专用高压电源 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于倍压电路技术的静电油烟净化处理设备专用高压电源，包括滤波整流电路、PFM调频斩波电路、PFM控制电路、高压变压器电路、倍压电路、高压取样电路、电流取样电路、高压闭环控制电路、放电过流保护电路、过压保护电路、用户反馈接口电路；本发明提供的专用高压电源能够对输出高压进行闭环处理，同时对静电油烟净化设备工作易于放电，还具有积累易燃油烟的特点能够进行灵敏的保护；针对电离极与收集极输出高压比例变化较大的问题进行改善，使得比例的误差低于1％，使得静电油烟净化处理设备处理效果持续稳定。

Description

一种基于倍压电路技术的静电油烟净化设备专用高压电源

技术领域

本发明是属于高电压技术领域，尤其是涉及一种静电油烟净化设备专用高压电源。

背景技术

静电油烟净化设备广泛应用于油烟净化处理，如餐馆和烧烤产生的油烟处理，工厂废气处理等。现有静电油烟净化设备使用的高压电源，高压是开环输出，不能对输出高压进行控制，存在高压输出不稳定，静电油烟净化处理效果由于电压的变化而不稳定，影响处理效果。其次由于高压是开环控制，静电除尘电场容易击穿放电，存在极大的安全隐患。现有的静电油烟净化处理高压电源保护电路过于简单，在静电油烟净化设备积累油烟后容易发生起火等安全事故。

最后静电油烟净化设备大部分采用先电离后收集的方案，电离空气产生正负离子，吸附在待处理的油烟颗粒上，通过收集电路时，在电场力作用下吸附在极板上，现有的静电油烟处理设备的高压电源存在收集极电压与电离极电路比例变化较大，使得油烟净化处理设备的处理效果不稳定。

中国发明专利(201610402367.5：一种厨房油烟净化器专用智能高压电源)公开了一种厨房油烟净化器专用智能高压电源，包括调压直流电路、调频开关电路、高频振荡电路、高压变压器、取样电路和延时复位电路，所述调压直流电路的输出端分别连接调频开关电路的输入端和高频振荡电路的输入端，高频振荡电路的输出端连接调频开关电路的输入端，调频开关电路的输出端连接高压变压器的输入端，高压变压器的输出端与取样电路输入端连接，使高压变压器产生的高压经取样电路进行保护控制；所述取样电路的输出端与延时复位电路连接，延时复位电路与高频振荡电路连接，由延时复位电路使高频振荡电路复位。该发明提供的厨房油烟净化器专用智能高压电源，虽然能够大大提高高压电源的使用寿命，但是高压是开环输出，不仅不能对输出高压进行控制，存在高压输出不稳定，影响处理效果，而且由于高压是开环控制，静电除尘电场容易击穿放电，存在极大的安全隐患。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于倍压电路技术的静电油烟净化设备专用高压电源，结构简单，密封可靠，操作方便，并适应不同口径的罐口。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于倍压电路的静电油烟净化处理设备专用高压电源，其特征在于，包括滤波整流电路、PFM调频斩波电路、PFM控制电路、高压变压器电路、倍压电路、高压取样电路、电流取样电路、高压闭环控制电路、放电过流保护电路、过压保护电路、用户反馈接口电路；

所述滤波整流电路的输出端分别接入PFM调频斩波电路的输入端和PFM控制电路的输入端，PFM调频斩波电路的输出端接入高压变压器电路的输入端，PFM控制电路的输出端接入PFM调频斩波电路的输入端，高压变压器电路的输出端接入倍压电路的输入端，高压取样电路与电流取样电路的输入端均与倍压电路连接，高压闭环控制电路的输入端与高压取样电路输出端连接，放电过流保护电路和用户反馈接口电路的输入端与电流取样电路连接，过压保护电路的输入端连接高压取样电路的输出端，所述高压闭环控制电路的输出端、放电过流保护电路的输出端和过压保护电路与PFM控制电路的输入端连接。

优选地，所述高压变压器电路包括E型磁芯、初级线圈、次级线圈、辅助线圈、变压器骨架、变压器外壳；

所述变压器外壳使用环氧树脂材料进行灌封；

所述初级线圈输入低压高频交流电压输出高压高频交流电压。

所述辅助线圈用于为PFM控制电路提供辅助电压以及为故障电路提供检测信号。

优选地，所述环氧树脂材料包括环氧树脂，固化剂，硅粉，其质量比例为1:1:1-3。

优选地，所述倍压电路采用两倍或三倍倍压电路，倍压电路包括高压输出端、低压输出端，所述高压输出端输出完全高压，低压输出端输出二分之一或者三分之一的电压。

优选地，所述高压取样电路包括第一取样电阻、第一信号放大电路，所述第一取样电阻一端接入倍压电路的高压输出端，一端接入第一信号放大电路，所述第一信号放大电路接入高压闭环电路和过压保护电路。

优选地，电流取样电路包括第二取样电阻、第二信号放大电路，所述第二取样电阻与第二信号放大电路连接，所述第二取样电阻接入倍压电路和过流保护电路；所述第二信号放大电路接入用户反馈电路。

优选地，所述高压闭环控制电路包括PID调节电路、隔离光耦IC3A，实现输出高压的快速调节；所述PID调节电路与隔离光耦IC3A连接，当PID调节电路输出低电平，隔离光耦IC3A的电流变大，当PID调节电路输出高电平，隔离光耦IC3A的电流变小；

所述PID调节电路与所述高压取样电路输出端连接，所述隔离光耦接入PFM控制电路。

优选地，所述放电过流保护电路包括限流电路，所述限流电路包括隔离光耦IC5、可控硅，所述限流电路接入电流取样电路，当取样的电流值超过一定值时，隔离光耦IC5可以检测到电流，从而使可控硅导通，并输出一个导通信号到PFM控制电路，所述隔离光耦IC5为高速光耦，延时低于1微秒，整个电路的响应延时低于5微秒。

优选地，所述过压保护电路和高压取样电路输出端之间设有电阻R30；

所述过压保护电路包括基准电路，所述基准电路由隔离光耦IC3、运放IC5A、电阻R66以及稳压二极管D51组成，所述隔离光耦IC3包括4个脚，所述运放IC5A包括2个脚，电阻R30一端接入运放IC5A的2脚，一端接入高压取样电路输出的高压取样信号，当高压取样信号高于基准电路的电压时，运放IC5A的1脚输出低电平，使得隔离光耦IC3的3与4脚之间导通，并输出到PFM控制电路。

优选地，所述用户反馈电路包括PM1、输出接口J1，继电器RL1，所述输出接口J1包括11个脚，所述继电器RL1包括5个脚；

所述PM1、输出接口J1的6脚和7脚与继电器RL1的4脚构成运行指示灯电路；

所述输出接口J1的4脚和5脚与继电器RL1的3脚构成故障指示灯电路；

所述输出接口J1的8脚与9脚构成电流反馈信号输出电路；

所述输出接口J1的8脚接入电流取样电路，P1与P2接入高压变压器电路的辅助线圈。

与现有技术相对比，本发明产生的有益效果是：

(1)对输出电压进行闭环控制，即使静电油烟净化设备长期工作积累油烟在极板上时，处理效果不会变弱，且保持稳定；

(2)采用倍压电路，使得变压器承受的高压应力大大降低，提高了器件的可靠性，同时能够方便的输出二分之一或者三分之一电压，使静电油烟净化处理设备的电离极与收集极的电压比例不会发生高于1％的变化，使得处理效果稳定持续；

(3)放电过流保护电路在放电时快速的保护,使单次放电的能量控制在0.15焦耳以内，大大提高安全性；

(4)用户反馈电路能够让用户实时监测高压电源的输出电流与故障指示，进而能够实时监测静电油烟净化设备的工作状态，增加便捷性。

(5)采用E型磁芯，降低漏感，提高效率，大大降低发热量。同时采用改进型的环氧树脂配方比例，具有更高绝缘性能的同时，增强散热性能。提高电源长期工作可靠性。

附图说明

图1是本发明提供的基于倍压电路技术的静电油烟净化设备专用高压电源电路连接框图；

图2是本发明提供的倍压电路原理图；

图3是本发明提供的高压取样电路原理图；

图4是本发明提供的电流取样电路原理图；

图5是本发明提供的高压闭环控制电路原理图；

图6是本发明提供的放电过流保护电路原理图；

图7是本发明提供的过压保护电路原理图；

图8是本发明提供的用户反馈电路原理图；

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作详细的说明。

参图1所示，图1是本发明提供的基于倍压电路技术的静电油烟净化设备专用高压电源电路连接框图；本发明提供的一种基于倍压电路技术的静电油烟净化设备专用高压电源，包括滤波整流电路、PFM调频斩波电路、PFM控制电路、高压变压器电路、倍压电路、高压取样电路、电流取样电路、高压闭环控制电路、放电过流保护电路、过压保护电路、用户反馈接口电路；

滤波整流电路的输出端分别接入PFM调频斩波电路的输入端和PFM控制电路的输入端，PFM调频斩波电路的输出端接入高压变压器电路的输入端，PFM控制电路的输出端接入PFM调频斩波电路的输入端，高压变压器的输出端接入倍压电路的输入端，高压取样电路与电流取样电路的输入端均与倍压电路连接，对输出的高压和电流进行采样。高压闭环控制电路的输入端与高压取样电路连接，对高压取样电路采样的信号进行处理控制输出高压。放电过流保护电路和用户反馈接口电路的输入端与电流取样电路连接，对电流取样电路采样的信号进行处理，当超过设定的电路值时，关闭输出高压，用户反馈电路实时显示输出电流。过压保护电路的输入端接入高压取样电路的输出端，当输出高压超过设定电压时，降低输出高压。

实施例1

其中，高压变压器电路包括E型磁芯，初级线圈，次级线圈，辅助线圈，变压器骨架，变压器外壳；高压变压器输入低压高频电压输出高压高频交流电压。高压变压器使用环氧树脂材料进行灌封，环氧树脂材料由环氧树脂，固化剂，硅粉组成，其质量比例为1:1:1-3；其中硅粉的比例尤其重要，比例太大，不易生产，比例太小，则会导致散热差，本实施例中提供的质量比例是经过大量实验分析比对得出的；初级线圈输入为低压高频交流，电压约为155V，频率在20Khz以上，输出为高压高频交流，电压约为4kV，频率在20Khz；

辅助线圈的作用一是为PFM控制电路提供辅助电压，作用二是为故障电路提供检测信号。

参图2所示，图2是本发明提供的倍压电路原理图；倍压电路采用两倍或三倍倍压电路，包括高压二极管，高压电容，高压电阻、高压输出端、低压输出端；高压输出端输出完全高压，低压输出端输出二分之一或者三分之一的电压。

倍压电路由高压电容C1、高压电容C2、高压电容C3、高压电容C4，高压二极管D1、高压二极管D1A、高压二极管D2、高压二极管D2A、高压二极管D3、高压二极管D3A、高压二极管D4，高压电阻R1、高压电阻R2、高压输出端P10，低压输出端P11以及倍压电路的输入端P1和P2组成；高压电容C1的一端与输入端P1相连，另一端接高压二极管D1、高压二极管D1A的正向端和高压二极管D2、高压二极管D2A的反向端，同时也与高压电容C3的一端相连。高压电容C3的另一端与高压二极管D3、高压二极管D3A的正向端和高压二极管D4、高压二极管D4A的反向端相连。高压二极管D1、高压二极管D1A并联的反向端和输入端P2接在高压电容C2的一端。高压电容C2的另一端接高压二极管D2、高压二极管D2A并联的正向端和高压二极管D3、高压二极管D3A并联的反向端，且与高压电容C4和高压电阻R2的一端相连。高压电容C4的另一端接高压二极管D4、高压二极管D4A并联的正向端，及高压电阻R1的一端。电阻R1另一端是高压输出端P10。高压电阻R2的另一端是低压输出端P11。其中,P1，P2均为倍压电路的输入端，接入高压变压器电路的高频高压交流输入，电压约为4KV，频率大于20Khz。

采用本实施例的倍压电路，使得变压器承受的高压应力大大降低，提高了器件的可靠性，同时能够方便的输出二分之一或者三分之一电压，使静电油烟净化处理设备的电离极与收集极的电压比例不会发生高于1％的变化，使得处理效果稳定持续；

参图3所示，图3是本发明提供的高压取样电路原理图；高压取样电路包括第一取样电阻R9，信号放大电路；其中，第一信号放大电路由放大器IC1A与电阻R40组成，对采样的高压信号进行调整，取样电阻R9一端接入高压倍压电路的完全高压输出端，一端接入放大器IC1A的6脚，放大器IC1A的7脚接入高压闭环电路和过压保护电路。

参图4所示，图4是本发明提供的电流取样电路原理图；高压取样电路包括第二取样电阻、第二信号放大电路；第二取样电阻由电阻R52与电阻R58串联构成，RV4为压敏电阻，对过压进行保护，电容C21起到滤波作用，放大器IC6B，电阻R47，电阻R49，电阻R50构成第二信号放大电路，MAFBK点接入倍压电路P2端和过流保护电路，MAFBK1端接入用户反馈电路。

参图5所示，图5是本发明提供的高压闭环控制电路原理图；高压闭环控制电路包括PID调节电路、隔离光耦IC3A，实现输出高压的快速调节。PID调节电路由电阻R11，电阻R17,电容C14,放大器IC10A,电阻R45,高压二极管D4构成，其中电阻R11的一端与放大器IC10A的2脚连接，另一端与高压取样电路的输出端连接，HVDEM为高压设定，放大器IC10A，电容C14，电阻R17对放大器IC10A的2脚与3脚，即高压取样值和高压设定值进行PID运算，放大器IC10A的输出即1脚根据放大器IC10A的2脚与3脚的信号PID运算输出电平，当2脚电压高于3脚电压时，1脚输出低电平，通过隔离光耦IC3A的1脚和2脚，使隔离光耦IC3A的3脚与4脚之间的电流变大。反之隔离光耦IC3A的3脚与4脚之间电流变小。隔离光耦ICA3的3脚与4脚接入PFM控制电路。

参图6所示，图6是本发明提供的放电过流保护电路原理图；放电过流保护电路包括限流电路，限流电路由隔离光耦IC5、可控硅Q1、电阻R30、D22、D2O、D21、D19组成，MAFBK点接入电流取样电路。其中，D21与D22为快恢复二极管，D19与D20为稳压二极管。当取样的电流值超过一定值时，隔离光耦IC5的1脚与2脚之间检测到电流，隔离光耦IC5的3脚与4脚导通拉高可控硅Q1的G脚电压，使可控硅导通，通过稳压二极管R20输出一个导通信号到PFM控制电路。其中，隔离光耦IC5为高速光耦，延时低于1微秒，电容C16起到滤波作用，整个电路的响应延时低于5微秒。

参图7所示，图7是本发明提供的过压保护电路原理图；过压保护电路包括基准电路，基准电路由隔离光耦IC3、运放IC5A、电阻R66以及稳压二极管D51组成，过压保护电路和高压取样电路输出端之间设有电阻R30；电阻R30一端接入运放IC5A的2脚，一端接入高压取样电路输出的高压取样信号；当高压取样信号高于基准电路的电压时，运放IC5A的1脚输出低电平，使得隔离光耦IC3的3与4脚之间导通，并输出到PFM控制电路。

参图8所示，图8是本发明提供的用户反馈电路原理图；PM1为ACDC隔离直流模块，输出DC12V，输出接口J1的6脚和7脚与继电器RL1的4脚构成运行指示灯电路，输出接口J1的4脚和5脚与继电器RL1的3脚构成故障指示灯电路，输出接口J1的8脚与9脚构成电流反馈信号输出电路，其中输出接口J1的8脚接入电流取样电路，P1与P2接入高压变压器电路的辅助线圈。当输出高压时，辅助线圈输出大约12V电压使得继电器RL1的1脚与5脚之间的线圈导通，使得继电器RL1的2脚与3脚导通，进而使得输出接口J1的6脚为12V，点亮用户的运行指示灯，当无高压输出时，继电器RL1的2脚与4脚导通，进而使得输出接口J1的4脚为12V，点亮用户的故障指示灯。输出接口J1的8脚为电流反馈接口，接入电流取样电路。用户可以通过测量输出接口J1的8脚的电压，可以方便的得到输出电流。

本实施例的工作过程：220V50hz输入滤波整流的输入端，产生310V直流输出，整流滤波电路输出端接入PFM调频斩波电路的输入端和PFM控制电路的输入端，PFM控制电路的输出端接入PFM调频斩波电路的输入端，PFM调频斩波电路的输出端接入高压变压器电路的输入端，输出大于20kHz 150V的交流输出，PFM调频斩波电路输出端连接高压变压器电路，高压变压器电路输出频率为大于20kHz幅值为2-8KV的交流高压，接入倍压电路，倍压电路输出端输出10-30kV的直流高压和5-15kV的直流高压接入负载，同时接入电压取样电路和电流取样电路，进行电压电流采样，高压闭环控制电路的输入端与高压取样电路连接，对高压取样电路采样的信号进行处理，高压闭环控制电路的输出端连接PFM控制电路的输入端，PFM控制电路输出的信号控制PFM调频斩波电路的斩波频率，在高压闭环控制电路中，当输入的高压取样电路的取样值大于设定值时，PFM控制电路输出的信号增加PFM调频斩波电路的斩波频率，使得高压变压器电路输出的交流输出降低，降低倍压电路的直流输出，反之当输入的高压取样电路的取样值小于设定值，过程相反，从而达到闭环输出的目的，使静电油烟净化设备长期工作积累油烟在极板上时，处理效果不会变弱，且保持稳定。放电过流保护电路和用户反馈接口电路的输入端与电流取样电路连接，当超过设定的电流值时，放电过流保护电路关闭输出高压，用户反馈电路实时显示输出电流。

上文所述的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并不是用以限制本发明的保护范围，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于倍压电路的静电油烟净化处理设备专用高压电源，其特征在于，包括滤波整流电路、PFM调频斩波电路、PFM控制电路、高压变压器电路、倍压电路、高压取样电路、电流取样电路、高压闭环控制电路、放电过流保护电路、过压保护电路、用户反馈接口电路；

所述滤波整流电路的输出端分别接入PFM调频斩波电路的输入端和PFM控制电路的输入端，PFM调频斩波电路的输出端接入高压变压器电路的输入端，PFM控制电路的输出端接入PFM调频斩波电路的输入端，高压变压器电路的输出端接入倍压电路的输入端，高压取样电路与电流取样电路的输入端均与倍压电路连接，高压闭环控制电路的输入端与高压取样电路输出端连接，放电过流保护电路和用户反馈接口电路的输入端与电流取样电路连接，过压保护电路的输入端连接高压取样电路的输出端，所述高压闭环控制电路的输出端、放电过流保护电路的输出端和过压保护电路与PFM控制电路的输入端连接。

2.如权利要求1所述的专用高压电源，其特征在于，所述高压变压器电路包括E型磁芯、初级线圈、次级线圈、辅助线圈、变压器骨架、变压器外壳；

所述变压器外壳使用环氧树脂材料进行灌封；

所述初级线圈输入低压高频交流电压输出高压高频交流电压；

所述辅助线圈用于为PFM控制电路提供辅助电压以及为故障电路提供检测信号。

3.如权利要求2所述的专用高压电源，其特征在于，所述环氧树脂材料包括环氧树脂、固化剂、硅粉，其质量比例为1:1:1-3。

4.如权利要求1所述的专用高压电源，其特征在于，所述倍压电路采用两倍或三倍倍压电路，倍压电路包括高压输出端、低压输出端，所述高压输出端输出完全高压，低压输出端输出二分之一或者三分之一的电压。

5.如权利要求1所述的专用高压电源，其特征在于，所述高压取样电路包括第一取样电阻、第一信号放大电路，所述第一取样电阻一端接入倍压电路的高压输出端，一端接入第一信号放大电路，所述第一信号放大电路接入高压闭环电路和过压保护电路。

6.如权利要求1所述的专用高压电源，其特征在于，电流取样电路包括第二取样电阻、第二信号放大电路，所述第二取样电阻与第二信号放大电路连接，所述第二取样电阻接入倍压电路和过流保护电路；所述第二信号放大电路接入用户反馈电路。

7.如权利要求1所述的专用高压电源，其特征在于，所述高压闭环控制电路包括PID调节电路、隔离光耦IC3A，实现输出高压的快速调节；所述PID调节电路与隔离光耦IC3A连接，当PID调节电路输出低电平，隔离光耦IC3A的电流变大，当PID调节电路输出高电平，隔离光耦IC3A的电流变小；

所述PID调节电路与所述高压取样电路输出端连接，所述隔离光耦IC3A接入PFM控制电路。

8.如权利要求1所述的专用高压电源，其特征在于，所述放电过流保护电路包括限流电路，所述限流电路包括隔离光耦IC5、可控硅，所述限流电路接入电流取样电路，当取样的电流值超过一定值时，隔离光耦IC5可以检测到电流，从而使可控硅导通，并输出一个导通信号到PFM控制电路，所述隔离光耦IC5为高速光耦，延时低于1微秒，整个电路的响应延时低于5微秒。

9.如权利要求1所述的专用高压电源，其特征在于，所述过压保护电路和高压取样电路输出端之间设有电阻R30；

所述过压保护电路包括基准电路，所述基准电路由隔离光耦IC3、运放IC5A、电阻R66以及稳压二极管D51组成，所述隔离光耦IC3包括4个脚，所述运放IC5A包括2个脚，电阻R30一端接入运放IC5A的2脚，一端接入高压取样电路输出的高压取样信号，当高压取样信号高于基准电路的电压时，运放IC5A的1脚输出低电平，使得隔离光耦IC3的3与4脚之间导通，并输出到PFM控制电路。

10.如权利要求1所述的专用高压电源，其特征在于，所述用户反馈电路包括ACDC隔离直流模块PM1、输出接口J1，继电器RL1，所述输出接口J1包括11个脚，所述继电器RL1包括5个脚；

所述ACDC隔离直流模块PM1、输出接口J1的6脚和7脚与继电器RL1的4脚构成运行指示灯电路；

所述输出接口J1的4脚和5脚与继电器RL1的3脚构成故障指示灯电路；

所述输出接口J1的8脚与9脚构成电流反馈信号输出电路；

所述输出接口J1的8脚接入电流取样电路。