CN113422536B - 一种负极性电压型脉冲驱动电路拓扑、系统及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种适用于介质阻挡放电型负载的负极性电压型脉冲驱动电路拓扑、系统及设备。本发明公开的负极性电压脉冲型驱动电路拓扑，由谐振充电电路、放电电路和介质阻挡放电型负载构成。使用本发明公开的拓扑结构，不仅能以简单电路在介质阻挡放电型负载上实现负极性电压脉冲激励，还具有电路损耗小和效率高的优点。

Description

一种负极性电压型脉冲驱动电路拓扑、系统及设备
技术领域
本发明涉及一种负极性电压型脉冲驱动电路拓扑、系统及设备,具体是一种负极性电压型脉冲驱动电路拓扑、系统及设备，特别涉及一种应用于介质阻挡放电型负载的驱动电路。
背景技术
介质阻挡放电是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电又称介质阻挡电晕放电或无声放电。介质阻挡放电的机理被广泛应用于各个领域，具有很大的市场价值和研究价值，如臭氧发生器、介质阻挡放电灯等。介质阻挡放电灯管是可视为一种容性负载，若对其一直施加单方向的电压，会导致其一直累计电荷，最终导致电压过高击穿负载设备，造成经济损失，严重时可危机人身安全，故其不能一直充电。该介质阻挡放电灯正常工作时，其内部的非平衡气体会由于极板上的电压发生放电现象，通常能使该平衡气体放电时所需要的电压达到上千伏。目前适用于这种负载的电源电路拓扑鲜有人研究，故现在很少有适用于这种类型负载正常工作的电源电路，故迫切需要研究一种用来产生适用于这种介质阻挡放电负载的电源电路拓扑。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电路结构简单，电路损耗小的适用于介质阻挡放电型负载的负极性电压脉冲驱动设备。
本发明提供的一种介质阻挡放电型负载的负极性电压型脉冲驱动电路拓扑由谐振充电电路、放电电路、能量回馈电路和介质阻挡放电型负载构成。
本发明提供的一种介质阻挡放电型负载的负极性电压型脉冲驱动电路拓扑由谐振充电电路、放电电路、能量回馈电路和介质阻挡放电型负载构成。
优选的，介质阻挡放电型负载的负极性电压型脉冲驱动电路拓扑中的谐振充电电路由直流电压源Vdc、电感L1、第一二极管D1和储能电容C1构成，其中：直流电压源Vdc的正极与二极管D1的阳极相连、二极管D1的阴极与电感L1的左端相连、电感L1的右端与储能电容C1的上端相连、电容C1的下端与直流电压源Vdc负极相连；
优选的，介质阻挡放电型负载的负极性电压型脉冲驱动电路拓扑中的放电电路由第三二极管D2、变压器T1原边和第一功率开关管Q1构成，其中：二极管D2的阳极与电容C1的上端相连、二极管D2的阴极与变压器T1的原边绕组的上端相连、变压器T1的原边绕组的下端与功率开关管Q1的漏极相连、功率开关管Q1的源极与储能电容C1的下端相连；
优选的，介质阻挡放电型负载的负极性电压型脉冲驱动电路拓扑中的能量回馈电路由变压器T1副边绕组、介质阻挡放电型负载、第三二极管D4构成，其中：二极管D3的阴极与储能电容C1的上端相连、二极管D3的阳极与变压器T1的副边绕组的上端相连、变压器T1的副边绕组的下端与功率开关管Q1的源极相连、介质阻挡放电型负载DBD的上端与变压器T1的副边绕组的上端相连、介质阻挡放电型负载DBD的下端与变压器T1的副边绕组的下端相连；
一种适用于介质阻挡放电型负载的负极性电压型脉冲驱动设备，其特征在于，包括处理器以及存储器；
存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
处理器用于根据程序代码中的指令产生第一功率开关管Q1的脉冲信号。
从以上技术方案可以看出本发明实施例具有以下优点
(1)充电回路起到一个升压的目的，会使变压器的重量和体积大大减小；
(2)功率开关管工作在软开关状态，极大提高了电路的工作效率；
(3)变压器励磁电感储存的能量通过能量回馈电路被释放，能充分发挥变压器的作用。
附图说明
图1本发明实施例提供的一种适用于介质阻挡放电型负载的负极性电压型脉冲驱动电路拓扑结构图。
图2为本发明实施例提供的未放电时介质阻挡放电型负载的电压和电流波形。
图3本发明实施例提供的为放电时介质阻挡放电型负载的电压和电流波形。
具体实施方式
电路元件参数确定及电路拓扑控制的具体实现步骤如下，其中电路元件标号参见图1：
1、根据变压器副边绕组所在的谐振回路确定负载回路的谐振角频率ω，确定变压器副边绕组电感、变压器的原边和副边线圈匝比n＝N1/N2、直流电压源Vdc的电压值；
2、根据电路电容C1充放电和所在谐振回路的要求确定储能电容C1的电容值；
3、根据电感L1所在谐振回路所需的谐振角频率ω0，确定电感L1的电感值；
4、根据变压器T1副边绕组两端的电压变化率确定功率开关管Q1导通时间范围；根据变压器T1原边绕组的最大电压确定功率开关管Q1的耐压值。
5、根据功率开关管Q1的开关频率确定二极管D3的恢复时间，根据介质阻挡放电型负载DBD的最大电压值确定二极管D3的耐压值。
根据上述的设计原则，下面给出了一组电路典型参数：
直流电压源Vdc：+200V；
电感L1：100mH；
电容C1：15nF；
变压器T1：额定频率50kHz，原边额定电压500V，副边额定电压5750V,变比11.5；
功率开关管Q1的驱动信号频率为25kHz、占空比15％。
在这组参数下电路工作波形如附图2和3所示。

Claims (1)

1.一种适用于介质阻挡放电型负载的负极性电压型脉冲驱动电路拓扑，其特征在于该驱动电路拓扑由谐振充电电路、放电电路、能量回馈电路和介质阻挡放电型负载构成，其特征在于所述的谐振充电电路由直流电压源Vdc、电感L1、第一二极管D1和储能电容C1构成，其中：所述的直流电压源Vdc的正极与所述的二极管D1的阳极相连、所述的二极管D1的阴极与所述的电感L1的左端相连、所述的电感L1的右端与所述的储能电容C1的上端相连、所述的电容C1的下端与所述的直流电压源Vdc负极相连；所述的放电电路由第二二极管D2、变压器T1原边和第一功率开关管Q1构成，其中：所述二极管D2的阳极与所述的电容C1的上端相连、所述的二极管D2的阴极与所述的变压器T1的原边绕组的上端相连、所述的变压器T1的原边绕组的下端与所述的功率开关管Q1的漏极相连、所述的功率开关管Q1的源极与所述的储能电容C1的下端相连；所述的能量回馈电路由变压器T1副边绕组、介质阻挡放电负载、第三二极管D3构成，其中：所述的二极管D3的阴极与所述的储能电容C1的上端相连、所述的二极管D3的阳极与所述的变压器T1的副边绕组的上端相连、所述的变压器T1的副边绕组的下端与所述的功率开关管Q1的源极相连、所述的介质阻挡放电负载DBD的上端与所述的变压器T1的副边绕组的上端相连、所述的介质阻挡放电负载DBD的下端与所述的变压器T1的副边绕组的下端相连。
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