CN109842303A - 离子加速器用紧凑型一体化供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离子加速器用紧凑型一体化供电装置，包括壳体和底座，壳体上设有高压输出接口和隔离供电输出接口，底座上设有真空抽气口、注油口、高压输入接口及隔离供电输入接口；壳体中设有高压电源电路、隔离供电电路、高压测量电路及均压电路；高压电源电路包括高压升压变压器、高压倍压电路和高压保护电路；隔离供电电路包括隔离变压器系统和隔离供电采样电路；高压测量电路包括测量电阻和滤波电容；均压电路包括均压电阻；隔离变压器系统与高压升压变压器的输入电压通过设置微处理器进行调节。本发明的高压升压电路和隔离变压电路共用一套均压系统，保证了隔离变压器和高压升压电路各级能够处于同一电位，改善均压效果，简化均压装置。

Description

离子加速器用紧凑型一体化供电装置

技术领域

本发明属于电源装置技术领域，尤其涉及一种离子加速器用紧凑型一体化供电装置。

背景技术

目前采用正高压供电的离子加速器用供电装置一般包括高压电源和隔离变压器系统，高压电源用于给加速器的加速管供电，隔离变压器系统用于给加速器头部的离子源系统供电。这种供电装置都是将高压电源和隔离变压器作为两个独立的部件共同实现对离子加速器的高压供电和隔离供电，由于高压电源和隔离变压器系统的分离设置使得供电系统集成度不高，设备体积较大，部件分散，可移动性较差，而且分开设置的高压电源和隔离变压器各自需要一套内部均压电路和保护电路用于改善各自的内部电场分布，结构复杂，生产成本高；此外，部分离子加速器用高压电源采用开放式结构，内部倍压电路暴露在空气中，对使用场合要求较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离子加速器用紧凑型一体化供电装置，旨在解决上述背景技术中现有技术存在的问题。

本发明是这样实现的，一种离子加速器用紧凑型一体化供电装置，包括壳体和底座，所述底座可拆卸的安装于壳体底部，所述壳体与底座之间设置有密封橡胶圈，所述壳体上设有高压输出接口和隔离供电输出接口，所述底座上设有真空抽气口、注油口、高压输入接口及隔离供电输入接口；所述壳体内部充满变压器油，所述壳体中设有高压电源电路、隔离供电电路、高压测量电路及均压电路；

所述高压电源电路包括高压升压变压器、高压倍压电路和高压保护电路，所述高压升压变压器的铁芯紧贴底座，所述高压升压变压器的次级连接过电流采样器，所述高压升压变压器的输入端连接高压输入接口，高压输入接口与中频输入端相连，高压升压变压器的输出端与所述高压倍压电路的输入端电连，高压倍压电路的输出端与高压保护电路中的保护电阻电连，所述保护电阻的输出端连接所述高压输出接口；

所述隔离供电电路包括隔离变压器系统和隔离供电采样电路，所述隔离变压器系统包括隔离变压器T1和隔离变压器T2，隔离变压器T1的输入端连接隔离供电输入接口，隔离供电输入接口与中频输入端相连，隔离变压器T1的输出端与隔离变压器T2的输入端连接，所述隔离变压器T2次级的一端与所述高压电源电路的输出端相连后再连接至隔离供电输出接口，隔离变压器T2次级的另一端直接连接另一隔离供电输出接口；所述隔离变压器系统的输出端采样信号经光电隔离后输入到第一微处理器中，第一微处理器对输入隔离变压器T1的电压进行调节；

所述高压测量电路包括测量电阻和滤波电容；所述均压电路包括多个依次串联的均压电阻；所述高压倍压电路包括多个依次串联的电容，串联点分别连接所述均压电阻，所述隔离变压器T1的铁芯与两个均压电阻连接，隔离变压器T2的铁芯与另外两个均压电阻连接，隔离变压器T2的输出端与均压电路的输入端电连；所述保护电阻Rp的输出端分别连接测量电阻和滤波电容，所述测量电阻连接电流表，所述电流表将信号输出至第二微处理器中，第二微处理器对输入高压升压变压器的电压进行调节。

优选地，所述高压倍压电路采用对称型电路，高压倍压电路级数为4级或者5级或者6级。

优选地，所述测量电阻依次串联3个，每个测量电阻的输入端均连接有滤波电容。

优选地，所述壳体采用环氧树脂制成，所述底座采用不锈钢或者铝制成。

相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明将高压电源、隔离供电系统、高压测量系统及均压系统集合为一体，采用一体化结构设计，大大减小了供电系统的体积，提高了其可移动性；高压电源中的高压升压电路和隔离供电系统中的隔离变压电路共用一套均压系统，保证了隔离变压器各级和高压升压电路各级能够处于同一电位，可以改善均压效果，并简化了均压装置。

(2)本发明高压输出电压的调节范围宽，隔离供电系统具有自反馈调节功能，且本发明无需单独安装散热系统。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种离子加速器用紧凑型一体化供电装置的电路原理图。

图2是本发明实施例提供的离子加速器用紧凑型一体化供电装置的电路框图。

图3是本发明实施例提供的高压电源电路的供电稳压框图。

图4是本发明实施例提供的隔离供电电路的供电稳压框图。

图5是本发明实施例提供的离子加速器用紧凑型一体化供电装置的外部结构示意图。

图中：R1～R12为均压电阻；C1、C2、C3、C4为电容；R13、R14、R15为测量电阻；C5、C6、C7为滤波电容；Rp为保护电阻；

1-壳体；2-底座；3-高压输出接口；4-隔离供电输出接口一；5-隔离供电输出接口二；6-真空抽气口；7-注油口；8-高压输入接口一；9-高压输入接口二；10-隔离供电输入接口一；11-隔离供电输入接口二。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1-图5，一种离子加速器用紧凑型一体化供电装置，包括壳体1和底座2，底座2可拆卸的安装于壳体1底部，壳体1与底座2之间设置有密封橡胶圈，壳体1采用环氧树脂制成，底座2采用不锈钢或者铝制成，壳体1内部充满变压器油，壳体1上设有高压输出接口3和隔离供电输出接口，隔离供电输出接口分为隔离供电输出接口一4和隔离供电输出接口二5，底座2上设有真空抽气口6、注油口7、高压输入接口及隔离供电输入接口；高压输入接口分为高压输入接口一8和高压输入接口二9，隔离供电输入接口分为隔离供电输入接口一10和隔离供电输入接口二11。

壳体1中设有高压电源电路、隔离供电电路、高压测量电路及均压电路。

高压电源电路包括高压升压变压器T3、高压倍压电路和高压保护电路，高压升压变压器T的铁芯紧贴底座2，高压升压变压器T3的次级连接过电流采样器，过电流采样器的另一端接地，高压升压变压器T3的输入端连接高压输入接口，高压输入接口与中频输入端相连(如图1所示)，高压升压变压器T3的输出端与高压倍压电路的输入端电连，高压倍压电路的输出端与高压保护电路中的保护电阻Rp电连，保护电阻Rp的输出端连接高压输出接口3。

隔离供电电路包括隔离变压器系统和隔离供电采样电路，隔离变压器系统包括隔离变压器T1和隔离变压器T2，隔离变压器T1的输入端连接隔离供电输入接口，隔离变压器输入接口与中频电源相连(如图1所示)，隔离变压器T1的输出端与隔离变压器T2的输入端连接，隔离变压器T2次级的一端与高压电源电路的输出端相连后与隔离供电输出接口一4，隔离变压器T2次级的另一端连接隔离供电输出接口二5；隔离变压器系统的输出端采样信号经光电隔离后输入到第一微处理器中，第一微处理器对输入隔离变压器T1的电压进行调节实现稳压，隔离供电电路的供电稳压框图如图4所示。

高压测量电路包括测量电阻和滤波电容；3个测量电阻R13、R14、R15依次串联，测量电阻R13的输入端连接有滤波电容C5，测量电阻R14的输入端连接有滤波电容C6，测量电阻R15的输入端连接有滤波电容C7，滤波电容的另一端接地。

均压电路包括多个依次串联的均压电阻R1～R12。

高压倍压电路采用对称型电路，高压倍压电路级数为4级或者5级或者6级。以4级为例，设置依次串联的电容C1、C2、C3、C4，串联点分别与均压电阻R10、R8、R6、R4连接，隔离变压器T1的铁芯与均压电阻R4和R5连接，隔离变压器T2的铁芯与均压电阻R8和R9连接，隔离变压器T2的输出端与均压电路的输入端电连，均压电路的另一端接地；保护电阻Rp的输出端分别连接测量电阻和滤波电容，测量电阻连接电流表，电流表的一端接地，电流表将信号输出至第二微处理器中，第二微处理器对输入高压升压变压器的电压进行调节实现稳压，高压电源电路的供电稳压框图如图3所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种离子加速器用紧凑型一体化供电装置，其特征在于，包括壳体和底座，所述底座可拆卸的安装于壳体底部，所述壳体与底座之间设置有密封橡胶圈，所述壳体上设有高压输出接口和隔离供电输出接口，所述底座上设有真空抽气口、注油口、高压输入接口及隔离供电输入接口；所述壳体内部充满变压器油，所述壳体中设有高压电源电路、隔离供电电路、高压测量电路及均压电路；

所述高压电源电路包括高压升压变压器、高压倍压电路和高压保护电路，所述高压升压变压器的铁芯紧贴底座，所述高压升压变压器的次级连接过电流采样器，所述高压升压变压器的输入端连接高压输入接口，高压输入接口与中频输入端相连，高压升压变压器的输出端与所述高压倍压电路的输入端电连，高压倍压电路的输出端与高压保护电路中的保护电阻电连，所述保护电阻的输出端连接所述高压输出接口；

所述隔离供电电路包括隔离变压器系统和隔离供电采样电路，所述隔离变压器系统包括隔离变压器T1和隔离变压器T2，隔离变压器T1的输入端连接隔离供电输入接口，隔离供电输入接口与中频输入端相连，隔离变压器T1的输出端与隔离变压器T2的输入端连接，所述隔离变压器T2次级的一端与所述高压电源电路的输出端相连后再连接至隔离供电输出接口，隔离变压器T2次级的另一端直接连接另一隔离供电输出接口；所述隔离变压器系统的输出端采样信号经光电隔离后输入到第一微处理器中，第一微处理器对输入隔离变压器T1的电压进行调节；

所述高压测量电路包括测量电阻和滤波电容；所述均压电路包括多个依次串联的均压电阻；所述高压倍压电路包括多个依次串联的电容，串联点分别连接所述均压电阻，所述隔离变压器T1的铁芯与两个均压电阻连接，隔离变压器T2的铁芯与另外两个均压电阻连接，隔离变压器T2的输出端与均压电路的输入端电连；所述保护电阻Rp的输出端分别连接测量电阻和滤波电容，所述测量电阻连接电流表，所述电流表将信号输出至第二微处理器中，第二微处理器对输入高压升压变压器的电压进行调节。

2.如权利要求1所述的离子加速器用紧凑型一体化供电装置，其特征在于，所述高压倍压电路采用对称型电路，高压倍压电路级数为4级或者5级或者6级。

3.如权利要求1所述的离子加速器用紧凑型一体化供电装置，其特征在于，所述测量电阻依次串联3个，每个测量电阻的输入端均连接有滤波电容。

4.如权利要求1～3任一项所述的离子加速器用紧凑型一体化供电装置，其特征在于，所述壳体采用环氧树脂制成，所述底座采用不锈钢或者铝制成。