CN111404505A - 一种用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置 - Google Patents

一种用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置，该用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置包括：依次连接的放大器控制电路、光耦控制电路、高压光耦器件，及与光耦控制电路、高压光耦器件分别连接的电压采样电路，高压光耦器件连接在高压供电输入端和高压电阻的一端之间，高压电阻的另一端接地；放大器控制电路及高压电阻的个数为1个，高压光耦器件、电压采样电路及光耦控制电路的个数为至少2个，高压光耦器件与光耦控制电路的个数相等，电压采样电路的个数比高压光耦器件的个数多1个。该装置体积小、重量轻、输出电压范围大、调整速度快，适合用于为低能等离子体探测器的电极供电。

Description

一种用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置
技术领域
本发明一般涉及空间环境探测载荷设备技术领域，具体涉及一种用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置。
背景技术
低能等离子体一般是指能量低于50keV的等离子体。低能等离子体探测器安装在航天器上，用于在飞行期间，探测航天器所在位置的空间低能等离子体的能量和通量。仪器的主要组成部分包括：静电偏转系统(偏转极)、能量分析系统(静电分析器)、计数系统(微通道板)和电子学系统等。从飞行路径来看，等离子体中的离子或者电子依次由静电偏转系统测定其俯仰角，由能量分析系统测定其能量电荷比，最后由计数系统测定方位角和通量，即可获得等离子体中离子和电子的能量、方向、通量等信息。仪器的静电偏转系统和能量分析系统各由一组电极构成。由电子学系统输出的电压施加在电极上，使电极带电，并在粒子通道中产生电场。电场选择特定入射俯仰角和特定能量电荷比的离子或者电子能够通过粒子通道，进入计数系统从而被记录。电场与被记录的离子、电子的俯仰角和能量之间有确定的对应关系，以此确定离子、电子的俯仰角和能量。改变电极的电压可改变电场，进入计数系统的离子、电子俯仰角和能量随之变化，以此测量不同俯仰角和能量的离子、电子。
电极的电压由电子学系统产生。电子学系统的输出电压范围和电压调整速度是两个主要性能指标。增大输出电压范围可以扩大仪器的能量测量范围，并且减小仪器的体积、重量。提高电压变化的速度，可以增加单位时间内测量的俯仰角和能量的数量，从而提高仪器的时间分辨率。因此，为了提高仪器的整体性能，需要电子学系统输出的电压范围大，电压变化速度快。
现有技术中，为低能等离子体探测器电极供电的电子学装置，普遍使用高压电压模块加基于高压光耦的高压放大器的技术方案。该方案的电压变化速度快，电压上升时间和下降时间多数小于5ms。但是，目前已有的高压放大器，输出电压均施加在单只高压光耦两端。电子学的输出电压范围受单只高压光耦的耐压值限制，输出电压上下限之差一般不超过8kV，输出电压范围难以进一步提高。
由上，现有技术中为等离子体探测器电极供电的电子学装置对输出电压的调节范围较小。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置。
本申请提供一种用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置，包括：依次连接的放大器控制电路、光耦控制电路、高压光耦器件，及与光耦控制电路、高压光耦器件分别连接的电压采样电路，高压光耦器件连接在高压供电输入端和高压电阻的一端之间，高压电阻的另一端接地；
放大器控制电路及高压电阻的个数为1个，高压光耦器件、电压采样电路及光耦控制电路的个数为至少2个，高压光耦器件与光耦控制电路的个数相等，电压采样电路的个数比高压光耦器件的个数多1个。
可选地，放大器控制电路的输入端口与装置的控制电压信号输入端连接；放大器控制电路的输出端口与光耦控制电路的控制输入端连接；光耦控制电路的电流输出端口与高压光耦器件连接；电压采样电路的输入端与高压光耦器件连接，电压采样电路的输出端与光耦控制电路连接。
可选地，高压光耦器件包括光电二极管及高压二极管；
所有高压光耦器件中高压二极管相互串联，并且所有高压二极管以反向偏压方式连接在高压供电输入端和高压电阻的一端之间；
光电二极管的P端与光耦控制电路的电流输出端口连接。
可选地，光耦控制电路包括由第二运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻组成的减法器，以及由第三运算放大器、第七电阻、第八电阻、第九电阻、电容、第十电阻组成的PI控制器；
减法器的同相输入端与高压二极管的N端连接的电压采样电路输出端相连，减法器的反相输入端与高压二极管的P端连接的电压采样电路输出端相连，减法器的输出端与PI控制器的同相输入端相连；
PI控制器的反相输入端与放大器控制电路的输出端相连，PI控制器的输出端与光电二极管的P端相连。
可选地，电压采样电路包括由相互串联的第一电阻和第二电阻组成的分压器、由第一运算放大器组成的电压跟随器；
分压器的输入端与电压采样电路的输入端相连，分压器的输出端与第一运算放大器的同相输入相连；
第一运算放大器的输出端与电压采样电路的输出端相连。
可选地，放大器控制电路包括参考电压集成电路芯片及由第四运算放大器、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻和第十四电阻组成的减法运算电路；
参考电压集成电路芯片的输出端与减法运算电路的同相输入端连接；减法运算电路的反相输入端与控制电压信号输入端连接；减法运算电路的输出端与光耦控制电路的控制输入端连接。
可选地，第十四电阻的阻值与第十三电阻的阻值的比值等于第十二电阻的阻值与第十一电阻的阻值的比值。
可选地，第十四电阻的阻值与第十三电阻的阻值的比值，根据用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置的第一增益、光耦控制电路的第二增益及高压光耦器件的个数确定。
用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置本申请实施例提供了一种用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置，该装置，使用高压光耦器件作为放大器制作，在实现输出电压可快速调整的情况下，相较于MOSFET等器件制作的放大器节省体积和重量；并且采用至少2个高压光耦器件，可以将输出电压平均加在每个高压光耦器件两端，扩大了电压放大器装置的输出电压的范围。
另外，本申请实施例提供的用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置中由于使用高压光耦器件作为放大器件，控制端和高压端之间用光传递控制信号，所以两者不需要共地。并且，控制端和高压端之间的绝缘电阻很高。高压光耦器件的这两个特点，使得将其串联使用时，不需要为控制端增加高压隔离电路。因此，本实施例的电压放大器装置电路结构简单、体积小、重量轻。
综上，本申请实施例提供的电压放大器装置体积小、重量轻、输出电压范围大、调整速度快，适合用于为低能等离子体探测器的电极供电。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的实施例提供的用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置的结构示意图；
图2为本发明的实施例提供的光耦控制电路的电路结构示意图；
图3为本发明的实施例提供的电压采样电路的电路结构示意图；
图4为本发明的实施例提供的放大器控制电路的电路结构示意图。
附图标记：
100、放大器控制电路；101、参考电压集成电路芯片；102、第四运算放大器；103、第十一电阻；104、第十二电阻；105、第十三电阻；106、第十四电阻；
200、高压电阻；
300、高压光耦器件；301、光电二极管；302、高压二极管；
400、电压采样电路；401、第一电阻；402、第二电阻；403、第一运算放大器；
500、光耦控制电路；501、第二运算放大器；502、第三电阻；503、第四电阻；504、第五电阻；505、第六电阻；506、第三运算放大器；507、第七电阻；508、第八电阻；509、第九电阻；510、电容；511、第十电阻。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
为了便于理解和说明，下面通过图1至图4详细的阐述本申请实施例提供的用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置。
请参考图1，其为本申请实施例提供的一种用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置的结构示意图。
如图1所示，一种用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置，包括：依次连接的放大器控制电路100、光耦控制电路500、高压光耦器件300，及与光耦控制电路500、高压光耦器件300分别连接的电压采样电路400，高压光耦器件300连接在高压供电输入端和高压电阻200的一端之间，高压电阻200的另一端接地；
放大器控制电路100及高压电阻200的个数为1个，高压光耦器件300、电压采样电路400及光耦控制电路500的个数为至少2个，高压光耦器件300与光耦控制电路500的个数相等，电压采样电路400的个数比高压光耦器件300的个数多1个。其中，图1中高压光耦器件300及光耦控制电路500以3个为例示出，电压采样电路400以4个为例示出。
具体的，如图1中，电压放大器装置的控制电压信号输入端的输入电压为Uin，需要说明的是，该电压一般不超过10V，例如，输入电压Uin的范围为0～5V。
如图1中，+HV端口为电压放大器装置的高压供电输入端，通过该端口，高压电源模块为电压放大器装置供电，需要说明的是，该端口的高压供电输入电压一般为数千伏特乃至数万伏特，例如，高压供电输入电压UHV为10000V。
如图1中，Uout是电压放大器装置的输出电压，例如，Uout的电压范围为0～10000V。
电压放大器装置工作时，输出电压Uout与输入电压Uin之间呈正比关系，比例系数k为电压放大器装置的第一增益。
在其中一个实施例中，放大器控制电路100的输入端口与电压放大器装置的控制电压信号输入端连接；放大器控制电路100的输出端口与光耦控制电路500的控制输入端连接；光耦控制电路500的电流输出端口与高压光耦器件300连接；电压采样电路400的输入端与高压光耦器件300连接，电压采样电路400的输出端与光耦控制电路500连接。
需要说明的是，图1仅为示例性附图，图1中包括的高压光耦器件、电压采样电路及光耦控制电路的个数不予限制。图1中各部件也可以具有其他名称，不予限制。
本实施例中，使用高压光耦器件作为放大器制作，在实现输出电压可快速调整的情况下，相较于MOSFET等器件制作的放大器节省体积和重量；并且采用至少2个高压光耦器件，可以将输出电压平均加在每个高压光耦器件两端，扩大了电压放大器装置的输出电压的范围，从而可以增加低能等离子体探测器的能量测量范围。
另外，本实施例电压放大器装置为电极供电时，输出电压可以快速调整，可以提高低能等离子体探测器时间分辨率。
本实施例提供的电压放大器装置中由于使用高压光耦器件作为放大器件，控制端和高压端之间用光传递控制信号，所以两者不需要共地。并且，控制端和高压端之间的绝缘电阻很高。高压光耦器件的这两个特点，使得将其串联使用时，不需要为控制端增加高压隔离电路。相比于现有用MOSFET或者IGBT高压开关器件串联制成的高压放大器，需要在控制端增加高压隔离电路，本实施例的电压放大器装置电路结构简单、体积小、重量轻。
综上，本申请实施例提供的电压放大器装置体积小、重量轻、输出电压范围大、调整速度快，适合用于为低能等离子体探测器的电极供电。
如图1所示，高压光耦器件300包括光电二极管301及高压二极管302；所有高压光耦器件300中高压二极管302相互串联，并且所有高压二极管302以反向偏压方式连接在高压供电输入端和高压电阻200的一端之间；光电二极管301的P端与光耦控制电路500的电流输出端口连接。其中，电压放大器装置中所有高压二极管的端点的数量比高压二极管的个数多1个，例如，电压放大器装置中包括N个串联的高压二极管，高压二极管的端点的数量为(N+1)个，示例性的，如图1中，电压放大器装置中包括3个高压二极管，那么所有高压二极管的端点数为4个。
具体的，高压光耦器件300中的高压二极管302相当于受光控制的可变电阻，所有高压光耦器件300中的高压二极管302相互串联，并且所有高压二极管302以反向偏压方式连接在高压供电输入端和高压电阻200的一端之间，高压电阻200的另一端接地。在高压二极管302与高压电阻200组成的回路中，高压供电输入电压UHV和接地电压不变，电压放大器装置的输出电压Uout由高压二极管302及高压电阻200分压得到。光耦控制电路500的输出电流通过高压光耦器件300的光电二极管301，使光电二极管301发光，光耦控制电路500的输出电流的大小决定光电二极管301的发光强弱，进而改变高压二极管302的阻值，由高压二极管302和高压电阻200分压得到的输出电压Uout随之改变。输出电压Uout数值是电压放大器装置的输入电压Uin的数百乃至数千倍，可达数万伏特，因此高压光耦器件可实现高电压放大。
本实施例中，采用反向偏压的高压二极管的光电导效应实现高电压放大。
在本申请实施例中，高压光耦器件300与光耦控制电路500一一对应，成组使用。每一组中，高压光耦器件300中的光电二极管301的P端与光耦控制电路500的电流输出端相连。
其中，参照图2，其为本申请实施例提供的一种光耦控制电路的电路结构示意图。如图2所示，光耦控制电路500包括由第二运算放大器501、第三电阻502、第四电阻503、第五电阻504和第六电阻505组成的减法器，以及由第三运算放大器506、第七电阻507、第八电阻508、第九电阻509、电容510、第十电阻511组成的PI控制器；减法器的同相输入端与高压二极管302的N端连接的电压采样电路输出端相连，减法器的反相输入端与高压二极管302的P端连接的电压采样电路输出端相连，减法器的输出端与PI控制器的同相输入端相连；PI控制器的反相输入端与放大器控制电路的输出端相连，PI控制器的输出端与光电二极管301的P端相连。其中，第十电阻511起限流保护作用，阻止光耦控制电路500的输出电流Ic1过大，第十电阻511一般取值为数百欧姆。需要说明的是，图2中光耦控制电路500以图1中靠近+HV端口的光耦控制电路为例示出。
具体的，减法器的输出电压与高压光耦器件300两端的电压之差成正比。其中，如图2中减法器的输出电压为Uf0-Uf1，参照图1中，靠近+HV端口的光耦控制电路对应的高压光耦器件的两端的电压之差为U0-U1，则：
Figure BDA0002465451580000091
其中，kc为光耦控制电路500的第二增益，需要说明的是，光耦控制电路500的第二增益kc可以选为与电压放大器装置的第一增益k相等。
参考图2，在PI控制器中，减法器的输出电压Uf0-Uf1与放大器控制电路的输出电压Uc1的差值，作为误差信号。通过PI控制器调整输出电流Ic1的大小，改变高压光耦器件300两端的电压差U0-U1，使得误差信号为0，即减法器的输出电压Uf0-Uf1与放大器控制电路的输出电压Uc1相等。此时，高压光耦器件300两端的电压差与放大器控制电路的输出电压Uc1成正比，即U0-U1＝kcUc1。
其中，参照图3，其为本申请实施例提供的一种电压采样电路的电路结构示意图。如图3所示，电压采样电路400包括由相互串联的第一电阻401和第二电阻402组成的分压器、由第一运算放大器403组成的电压跟随器；分压器的输入端与电压采样电路400的输入端相连，分压器的输出端与第一运算放大器403的同相输入相连；第一运算放大器403的输出端与电压采样电路的输出端相连。需要说明的是，图3中电压采样电路以图1中与U0连接的电压采样电路为例示出。
具体的，每个电压采样电路400的输入端与高压二极管302的其中一个端点连接，电压采样电路400的输出端与上述高压二极管302相对应的光耦控制电路500的反馈电压输入端口连接。
以图1所示用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置包括3个高压光耦器件300为例，即包括3个高压二极管302，3个高压二极管302的端点数量为4个，高压二极管302每个端点连接一个电压采样电路400，因此，3个高压光耦器件300对应4个电压采样电路400。
其中，如图3所示，第一电阻401和第二电阻402组成分压器，高压二极管一端的高电压U0经过分压器分压，由电压跟随器输出反馈电压Uf0。高电压U0和反馈电压Uf0之间成正比关系：
U0＝kcUf0
其中，kc为光耦控制电路的第二增益。
第一电阻401和第二电阻402阻值R401和R402可以由光耦控制电路的第二增益kc确定。
Figure BDA0002465451580000111
其中，参照图4，其为本申请实施例提供的一种放大器控制电路的电路结构示意图。如图4所示，放大器控制电路100包括参考电压集成电路芯片101及由第四运算放大器102、第十一电阻103、第十二电阻104、第十三电阻105和第十四电阻106组成的减法运算电路；参考电压集成电路芯片101的输出端与减法运算电路的同相输入端连接；减法运算电路的反相输入端与控制电压信号输入端连接；减法运算电路的输出端与光耦控制电路500的控制输入端连接。需要说明的是，图4中放大器控制电路的电路结构示意图是以图1中包括3个光耦控制电路500为例示意的。
其中，放大器控制电路100可以根据控制电压信号输入端设定的输入电压Uin，确定每个高压光耦器件300两端的电压，及将输出电压Uc1、Uc2和Uc3输出至光耦控制电路500。
其中，参考电压集成电路芯片101的输出电压Uref，可以根据高压供电输入电压UHV和电压放大器装置的第一增益k确定，满足：
UHV＝kUref
当电压放大器装置的输入电压为Uin时，输出电压Uout为：Uout＝kUin。为满足此要求，高压光耦器件300串联后，全部高压光耦器件两端的电压应为：UHV-kUin。一般地，放大器控制电路100使得每个高压光耦器件300两端的电压相等。高压光耦器件300数量为N时，每个高压光耦器件300两端的电压为(UHV-kUin)/N。
光耦控制电路500的第二增益为kc，则放大器控制电路100输出至光耦控制电路500的输出电压Uc1、Uc2和Uc3均为：(UHV-kUin)/Nkc。
在其中一个实施例中，如图4中，减法运算电路中，第十四电阻106的阻值R106与第十三电阻105的阻值R105的比值等于第十二电阻104的阻值R104与第十一电阻103的阻值R103的比值：
Figure BDA0002465451580000121
其中，第十四电阻106的阻值R106与第十三电阻105的阻值R105的比值，根据电压放大器装置的第一增益k、光耦控制电路的第二增益kc及高压光耦器件的个数N确定：
Figure BDA0002465451580000122
需要说明的是，本申请实施例中高压光耦器件、光耦控制电路均以3个为例，电压采样电路以4个为例进行阐述。而本实施例用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置中的高压光耦器件、光耦控制电路及电压采样电路的数量，均可以根据所需要的电压放大器装置的输出电压范围和单个高压光耦器件的耐压值进行增加。高压光耦器件数量的增减，只是相应的光耦控制电路及电压采样电路的数量进行增减，而不影响本申请实施例电压放大器装置的结构及工作原理。例如，电压放大器装置的输出电压范围为0～10000V。而选用的单个高压光耦器件的耐压值为8000V，则仅需要2个高压光耦器件串联即可，相应的，光耦控制电路为2个，电压采样电路为3个。
举例说明，假设待实现的电压放大器装置的输出电压Uout的电压范围为0～10000V。电压放大器装置的输入电压Uin的电压范围为0～5V。高压电压模块通过图1中+HV端口为电压放大器装置供电，高压供电输入电压UHV为10000V。
在上述条件下，电压放大器装置的第一增益k为10000V/5V＝2000。
假设高压光耦器件选取型号为HV801的器件，该器件单个运行的最高工作电压为8000V，不能实现10000V的输出电压，而如果采用两个高压光耦器件串联时，理论最高工作电压为16000V，可以满足要求，因此电压放大器装置中设计2个高压光耦器件，相应的，光耦控制电路也为2个，电压采样电路为3个。
设光耦控制电路的第二增益kc为2000，第一电阻401可以选用RI80/G系列固定电阻器，阻值为300MΩ。由于
Figure BDA0002465451580000131
因此第二电阻402可以选取型号为RMK2012-K-B-1503、阻值为150KΩ的固定电阻器。电压采样电路中的第一运算放大器403可以选用型号为OP27的芯片。为了减少元器件种类，高压电阻200也可以选用RI80/G系列固定电阻器，阻值为300MΩ。
放大器控制电路中的第四运算放大器102可以选用OP27芯片。由于第一增益k和第二增益kc相等均为2000，放大器控制电路中的阻值R106、阻值R105、阻值R104、阻值R103满足：
Figure BDA0002465451580000132
据此，第十三电阻105和第十一电阻103可以选用型号为RMK2012-K-B-203的固定电阻器。第十四电阻106和第十二电阻104可以选用型号为RMK2012-K-B-103的固定电阻器。
参考电压集成电路芯片101的输出电压Uref与高压供电输入电压UHV之间的关系为：
UHV＝kUref
可知参考电压集成电路芯片101的输出电压Uref＝5V，可以选用型号为AD586的+5V输出电压基准芯片。
光耦控制电路中第二运算放大器501和第三运算放大器506均可以选用OP27芯片。光耦控制电路中减法器的增益可以设定为1，因此第三电阻502、第四电阻503、第五电阻504和第六电阻505的规格相同，均可以选用型号为RMK2012-K-B-203的固定电阻器。
光耦控制电路的PI控制器中，第七电阻507和第九电阻509可以选用型号为RMK2012-K-B-203的固定电阻器。第八电阻508可以选用型号为RMK2012-K-B-103的固定电阻器。电容510可以选用型号为CC41L-2225-25V-104的瓷介电容器。第十电阻511可以选用的型号为RMK2012-K-B-391的电阻。
上述设置的用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置，能够实现电压放大器装置的输出电压在0～10000V范围内快速调整。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种用于空间低能等离子体探测器的电压放大器装置，其特征在于，包括：依次连接的放大器控制电路、光耦控制电路、高压光耦器件，及与所述光耦控制电路、所述高压光耦器件分别连接的电压采样电路，所述高压光耦器件连接在高压供电输入端和高压电阻的一端之间，所述高压电阻的另一端接地；
所述放大器控制电路及所述高压电阻的个数为1个，所述高压光耦器件、所述电压采样电路及所述光耦控制电路的个数为至少2个，所述高压光耦器件与所述光耦控制电路的个数相等，所述电压采样电路的个数比所述高压光耦器件的个数多1个。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述放大器控制电路的输入端口与所述装置的控制电压信号输入端连接；所述放大器控制电路的输出端口与所述光耦控制电路的控制输入端连接；所述光耦控制电路的电流输出端口与所述高压光耦器件连接；所述电压采样电路的输入端与所述高压光耦器件连接，所述电压采样电路的输出端与所述光耦控制电路连接。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高压光耦器件包括光电二极管及高压二极管；
所有所述高压光耦器件中所述高压二极管相互串联，并且所有所述高压二极管以反向偏压方式连接在所述高压供电输入端和所述高压电阻的一端之间；
所述光电二极管的P端与所述光耦控制电路的电流输出端口连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述光耦控制电路包括由第二运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻组成的减法器，以及由第三运算放大器、第七电阻、第八电阻、第九电阻、电容、第十电阻组成的PI控制器；
所述减法器的同相输入端与所述高压二极管的N端连接的所述电压采样电路输出端相连，所述减法器的反相输入端与所述高压二极管的P端连接的所述电压采样电路输出端相连，所述减法器的输出端与所述PI控制器的同相输入端相连；
所述PI控制器的反相输入端与所述放大器控制电路的输出端相连，所述PI控制器的输出端与所述光电二极管的P端相连。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压采样电路包括由相互串联的第一电阻和第二电阻组成的分压器、由第一运算放大器组成的电压跟随器；
所述分压器的输入端与所述电压采样电路的输入端相连，所述分压器的输出端与所述第一运算放大器的同相输入相连；
所述第一运算放大器的输出端与所述电压采样电路的输出端相连。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述放大器控制电路包括参考电压集成电路芯片及由第四运算放大器、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻和第十四电阻组成的减法运算电路；
所述参考电压集成电路芯片的输出端与所述减法运算电路的同相输入端连接；所述减法运算电路的反相输入端与所述控制电压信号输入端连接；所述减法运算电路的输出端与所述光耦控制电路的控制输入端连接。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第十四电阻的阻值与所述第十三电阻的阻值的比值等于所述第十二电阻的阻值与所述第十一电阻的阻值的比值。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第十四电阻的阻值与所述第十三电阻的阻值的比值，根据所述装置的第一增益、所述光耦控制电路的第二增益及所述高压光耦器件的个数确定。
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