CN115995970A - 高压离子风发生器及其负输出电压控制方法、电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压离子风发生器及其负输出电压控制方法、电路，其中电路包括：转换单元，用于将输入交流电转换为直流电；变换单元，用于将直流电变换为正负方波电压；升压单元，包括变压器，通过变压器对正负方波电压进行升压处理；负压输出单元，用以将升压处理后的正负方波电压转换为直流负压进行输出；反馈采样单元，包括设置在变压器的初级侧的采样绕组，通过采样绕组对直流负压进行耦合以输出反馈电压信号；控制单元，用于根据反馈电压信号生成控制信号，并根据控制信号对变换单元进行控制，以调节直流负压。该电路通过产生直流负压，并基于辅助绕组反馈的电压对直流负压进行控制，可实现高电压下更宽的调压窗口和高可靠性。

Description

高压离子风发生器及其负输出电压控制方法、电路

技术领域

本发明涉及电器设备技术领域，尤其涉及一种高压离子风发生器及其负输出电压控制方法、电路。

背景技术

离子风是指在不均匀电场发生电晕放电，使得气体分子呈离子状态并形成流体的现象。通常，若想获得较为理想的离子风风量，需要提供给离子风发生器10KV甚至是20KV以上的电压，如此高电压的工作环境使得离子风技术在电极材料选择、电磁兼容、调压窗口(即离子风发生器的正常工作电压，也即离子风发生器可调节的电压范围)、以及安全防护等方面存在一些难以解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种高压离子风发生器的负输出电压控制电路，该电路通过产生直流负压，并基于辅助绕组反馈的电压对直流负压进行控制，可实现高电压下更宽的调压窗口和高可靠性，适用于高电压、对风量控制精度要求不高，但对风速要求高、调压范围宽的场合。

本发明的第二个目的在于提出一种高压离子风发生器。

本发明的第三个目的在于提出一种高压离子风发生器的负输出电压控制方法。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种高压离子风发生器的负输出电压控制电路，包括：转换单元，用于将输入交流电转换为直流电；变换单元，变换单元与转换单元相连，变换单元用于将直流电变换为正负方波电压；升压单元，升压单元与变换单元相连，升压单元包括变压器，升压单元通过变压器对正负方波电压进行升压处理；负压输出单元，负压输出单元与升压单元相连，以将升压处理后的正负方波电压转换为直流负压进行输出；反馈采样单元，反馈采样单元包括采样绕组，采样绕组设置在变压器的初级侧，反馈采样单元通过采样绕组对直流负压进行耦合以输出反馈电压信号；控制单元，控制单元分别与变换单元和反馈采样单元相连，控制单元根据反馈电压信号生成控制信号，并根据控制信号对变换单元进行控制，以调节直流负压。

根据本发明实施例的高压离子风发生器的负输出电压控制电路，通过转换单元将输入交流电转换为直流电，并通过变换单元将直流电变换为正负方波电压，以及通过升压单元中的变压器对正负方波电压进行升压处理，并通过负压输出单元将升压处理后的正负方波电压转换为直流负压进行输出；同时，通过设置在变压器的初级侧的采样绕组对直流负压进行耦合以输出反馈电压信号，并通过控制单元根据反馈电压信号生成控制信号，并根据控制信号对变换单元进行控制，以调节直流负压。该电路通过产生直流负压，并基于辅助绕组反馈的电压对直流负压进行控制，可实现高电压下更宽的调压窗口和高可靠性，适用于高电压、对风量控制精度要求不高，但对风速要求高、调压范围宽的场合。

根据本发明的一个实施例，控制单元包括：比较模块，比较模块的第一输入端与反馈采样单元的输出端相连，比较模块的第二输入端连接参考电压端，比较模块对反馈电压信号与参考电压信号进行比较，输出电压误差信号；PI调节模块，PI调节模块的输入端与比较模块的输出端相连，PI调节模块对电压误差信号进行调节，输出调节信号；主控芯片，主控芯片与PI调节模块的输出端相连，主控芯片根据调节信号生成控制信号。

根据本发明的一个实施例，主控芯片的主频不低于32MHZ，开关频率不高于92KHZ。

根据本发明的一个实施例，反馈采样单元还包括：第一二极管，第一二极管的阳极与采样绕组的一端相连；第二二极管，第二二极管的阳极与采样绕组的另一端相连，第二二极管的阴极与第一二极管的阴极相连且具有第一节点，采样绕组的中间抽头连接参考地，第一节点作为反馈采样单元的输出端；第一电容，第一电容的一端与第一节点相连，第一电容的另一端连接参考地。

根据本发明的一个实施例，采样绕组的绕制层靠近变压器的磁芯面设置。

根据本发明的一个实施例，第一二极管和第二二极管采用肖特基二极管，第一电容的容值为10pf～90pf。

根据本发明的一个实施例，变换单元被构造为全桥驱动电路、半桥推挽驱动电路或单管驱动电路中的任意一种。

根据本发明的一个实施例，在变换单元为全桥驱动电路时，控制单元还用于对全桥驱动电路进行移相控制。

根据本发明的一个实施例，负压输出单元为倍压输出电路。

根据本发明的一个实施例，变压器采用多线槽的升压变压器。

根据本发明的一个实施例，直流负压为-20KV～-6KV。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种高压离子风发生器，包括前述的负输出电压控制电路。

根据本发明实施例的高压离子风发生器，通过前述的负输出电压控制电路，通过产生直流负压，并基于辅助绕组反馈的电压对直流负压进行控制，可实现高电压下更宽的调压窗口和高可靠性，适用于高电压、对风量控制精度要求不高，但对风速要求高、调压范围宽的场合。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种高压离子风发生器的负输出电压控制方法，高压离子风发生器包括转换单元、变换单元、升压单元、反馈采样单元和负压输出单元，转换单元用于将输入交流电转换为直流电，变换单元用于将直流电变换为正负方波电压，升压单元包括变压器，升压单元通过变压器对正负方波电压进行升压处理，负压输出单元用于将升压处理后的正负方波电压转换为直流负压进行输出，反馈采样单元包括采样绕组，采样绕组设置在变压器的初级侧，反馈采样单元通过采样绕组对直流负压进行耦合以输出反馈电压信号，方法包括：获取所述反馈采样单元输出的反馈电压信号；根据反馈电压信号生成控制信号，并根据控制信号对变换单元进行控制，以调节直流负压。

根据本发明实施例的高压离子风发生器的负输出电压控制方法，通过获取反馈采样单元输出的反馈电压信号，并根据反馈电压信号生成控制信号，以及根据控制信号对变换单元进行控制，以调节直流负压，可实现高电压下更宽的调压窗口和高可靠性，适用于高电压、对风量控制精度要求不高，但对风速要求高、调压范围宽的场合。

根据本发明的一个实施例，根据反馈电压信号生成控制信号，包括：根据反馈电压信号确定直流负压的有效值；在直流负压的有效值大于参考电压值时，生成降压控制信号；在直流负压的有效值小于参考电压值时，生成升压控制信号；在直流负压的有效值等于参考电压值时，生成电压保持控制信号。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的高压离子风发生器的负输出电压控制电路的结构框图；

图2为根据本发明第一个实施例的高压离子风发生器的负输出电压控制电路的电路图；

图3为根据本发明第二个实施例的高压离子风发生器的负输出电压控制电路的电路图；

图4为根据本发明第三个实施例的高压离子风发生器的负输出电压控制电路的电路图；

图5为根据本发明一个实施例的高压离子风发生器的方框图；

图6为根据本发明一个实施例的高压离子风发生器的负输出电压控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例提出的高压离子风发生器及其负输出电压控制方法、电路。

图1为根据本发明一个实施例的高压离子风发生器的负输出电压控制电路的结构框图，参考图1所示，该负输出电压控制电路包括：转换单元10、变换单元20、升压单元30、负压输出单元40、反馈采样单元50和控制单元60。

其中，转换单元10用于将输入交流电转换为直流电；变换单元20与转换单元10相连，变换单元20用于将直流电变换为正负方波电压；升压单元30与变换单元20相连，升压单元30包括变压器T，升压单元30通过变压器T对正负方波电压进行升压处理；负压输出单元40与升压单元30相连，用以将升压处理后的正负方波电压转换为直流负压进行输出；反馈采样单元50包括采样绕组51，采样绕组51设置在变压器T的初级侧，反馈采样单元50通过采样绕组51对直流负压进行耦合以输出反馈电压信号；控制单元60分别与变换单元20和反馈采样单元50相连，控制单元60用于根据反馈电压信号生成控制信号，并根据控制信号对变换单元20进行控制，以调节直流负压。

具体来说，转换单元10的输入端与外部交流电源相连，转换单元10主要用于实现交流电向直流电的转换并提供给变换单元20，具体实现方式可以包括多种，例如，通过对交流电进行整流得到直流电，或者通过反激式拓扑电路进行大功率低电压的直流电输出等，也就是说，输入至变换单元20的直流电可以是交流整流后的高压，也可以是通过降压转换后的低压，具体这里不做限制。

变换单元20的输入端与转换单元10的输出端相连，变换单元20主要用于实现直流电到正负方波电压(即具有正电压和负电压的方波电压)的转换，实现方式可以包括多种，例如，变换单元20可包括但不限于是半桥推挽驱动电路、全桥驱动电路或者单管驱动电路，只要能够将直流电转换为正负方波电压即可，具体这里不做限制。

升压单元30的输入端与变换单元20的输出端相连，升压单元30主要用于实现对正负方波电压的放大升压，可通过变压器T实现。

负压输出单元40的输入端与升压单元30的输出端相连，负压输出单元40的输出端与离子风发生负载相连，负压输出单元40主要用于实现对升压单元30输出的升压后的正负方波电压进行转换得到直流负压(即负向直流电压)，具体可通过倍压电路实现，其倍压系数可以根据实际情况进行设置，例如，倍压系数可以为1，即仅进行电压转换不倍压，或者倍压系数大于1，即在进行电压转换的同时进行倍压。

反馈采样单元50的输入端对应升压单元30设置，反馈单元50的输出端与控制单元60相连，反馈采样单元50包括设置在升压单元30中变压器T的初级侧的采样绕组51，主要用于通过采样绕组51耦合采样负压输出单元40输出的直流负压，以得到与直流负压成比例的反馈电压信号。通过在变压器T的初级侧进行电压采样，避免了直接从高压侧采样导致高压容易耦合至低压侧，进而造成器件损坏的风险发生，提高了电路的可靠性。

控制单元60主要用于实现根据反馈电压信号生成相应的控制信号，进而根据该信号对变换单元20进行控制，以对直流负压进行调节，使得调节后的直流负压与目标直流负压一致，从而实现稳定的电压输出，可选的，控制信号可为变频信号、占空比信号或者移相控制信号，具体可以根据实际情况进行选择。

当上述电路上电工作时，输入交流电(如90V～265V的交流电)经转换单元10转换后变为直流电DC，该直流电DC先经变换单元20变换后变为正负方波电压，再经升压单元30中的变压器T进行升压处理，最后升压后的正负方波电压经负压输出单元40转换后得到直流负压(如范围在-20KV～-6KV的直流负压)，假设变换单元20输出的正负方波电压的有效值为V_DC0，该正负方波电压的有效值经升压单元30升压后变为V_DC1，最后经负压输出单元40变为V_DC2，即直流负压的有效值为V_DC2；同时，反馈采样单元50中的采样绕组51耦合采样直流负压得到反馈电压信号，控制单元60根据该反馈电压信号获取直流负压，并根据该直流负压对变换单元20进行控制，例如，根据反馈电压信号可得到直流负压的有效值V_DC2，而后根据该有效值V_DC2与参考电压值(该参考电压值为目标直流负压的有效值)之间的大小关系，生成控制信号以对变换单元20进行控制。

其中，若直流负压的有效值V_DC2大于参考电压值，则生成降压控制信号对变换单元20进行控制，以使直流负压的有效值V_DC2减小，例如，当控制信号为变频信号或占空比信号时，可将变频信号的频率或占空比信号的占空比调小一定值，而当控制信号为移相控制信号时，可将移相控制信号的相位调大一定值，而后根据调整后的变频信号、占空比信号或者移相控制信号对变换单元20进行控制，以使正负方波电压的有效值V_DC0减小，进而使得直流负压的有效值V_DC2逐渐接近参考电压值。若直流负压的有效值V_DC2小于参考电压值，则生成升压控制信号对变换单元20进行控制，以使直流负压的有效值V_DC2增大，例如，当控制信号为变频信号或占空比信号时，可将变频信号的频率或占空比信号的占空比调大一定值，而当控制信号为移相控制信号时，可将移相控制信号的相位调小一定值，而后根据调整后的变频信号、占空比信号或者移相控制信号对变换单元20进行控制，以使正负方波电压的有效值V_DC0增大，进而使得直流负压的有效值V_DC2逐渐接近参考电压值。若直流负压的有效值V_DC2等于参考电压值，则生成电压保持控制信号，即保持当前变频信号、占空比信号或移相控制信号不变。在电路工作过程中，循环执行，以实现稳定的直流负压输出，例如可实现6KV～20KV以内的直流负压输出。

在上述实施例中，通过转换单元、变换单元、升压单元和负压输出单元的相互配合，可实现直流负压输出，从而克服电压窗口窄的问题，满足更宽的调压范围，同时，通过反馈采样单元中设置在变压器初级侧的采样绕组来对直流负压进行耦合采样，克服了直接从高压侧进行光耦隔离存在将高压耦合到低压侧，进而造成器件损坏的风险，使得电路具有高可靠性，适用于6KV～20KV以内、对风量控制精度要求不是特别高，但对风速要求高、调压范围宽的场合，可配合高压离子风发生器使用。也就是说，该电路通过产生直流负压，并基于辅助绕组反馈的电压对直流负压进行控制，可实现高电压下更宽的调压窗口和高可靠性，适用于高电压、对风量控制精度要求不高，但对风速要求高、调压范围宽的场合。

下面结合图2-图4来对本申请的负输出电压控制电路中的各个单元进行说明。

在一些实施例中，参考图2所示，转换单元10可包括：整流桥BR1和滤波电路。其中，整流桥BR1的输入端与输入交流电AC相连，用于对输入交流电AC进行整流得到脉动的直流电；滤波电路的输入端与整流桥BR1的输出端相连，滤波电路的输出端与变换单元20相连，用于对脉动的直流电进行滤波处理得到稳定的直流电提供给变换单元20。可选的，滤波电路可包括滤波电容EC1，通过滤波电容EC1对脉动的直流电进行滤波处理。

变换单元20可为全桥驱动电路，具体包括：第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4。其中，第一开关管Q1的第一端和第三开关管Q3的第一端相连后与转换单元10的第一输出端相连；第二开关管Q2的第一端与第一开关管Q1的第二端相连且具第二节点，该第二节点与升压单元30的第一输入端相连；第四开关管Q4的第一端与第三开关管Q3的第二端相连且具有第三节点，该第三节点与升压单元30的第二输入端相连；第二开关管Q2的第二端和第四开关管Q4的第二端相连后与转换单元10的第二输出端相连；第一开关管Q1的控制端、第二开关管Q2的控制端、第三开关管Q3的控制端和第四开关管Q4的控制端分别与控制单元60相连，以在控制单元60的控制下进行导通或关断，进而将转换单元10提供的直流电转换为正负方波电压提供给升压单元30。

升压单元30可包括：第一变压器T1，第一变压器T1的原边绕组的一端与变换单元20中的第二节点相连，第一变压器T1的原边绕组的另一端与变换单元20中的第三节点相连，第一变压器T1的副边绕组的一端与负压输出单元40的第一输入端相连，第一变压器T1的副边绕组的另一端与负压输出单元40的第二输入端相连，且第一变压器T1的原边绕组的一端和第一变压器T1的副边绕组的一端为同名端。通过该第一变压器T1对变换单元20提供的正负方波电压进行升压处理后提供给负压输出单元40。可选的，第一变压器T1为多线槽的升压变压器，即升压单元30采用多线槽的升压变压器，这样可以有效降低绕组匝间短路的风险，进而提高整个电路的可靠性。

负压输出单元40可为倍压输出电路，具体可包括：第三二极管D3、第四二极管D4、第二电容C2和第三电容C3。其中，第三二极管D3的阴极与第一变压器T1的副边绕组的一端相连；第二电容C2的一端与第一变压器T1的副边绕组的另一端相连，第二电容C2的另一端与第三二极管D3的阳极相连；第三电容C3的一端与第三二极管D3的阴极相连；第四二极管D4的阳极与第三电容C3的另一端相连，第四二极管D4的阴极与第三二极管D3的阳极相连。并且，在该示例中，将第二电容C2的一端与第一变压器T1的副边绕组的另一端之间的点作为参考地，此时可在第三电容C3的另一端获得直流负压-HIGHV。需要说明的是，在该示例中，负压输出单元40可实现对升压单元30输出的正负方波电压进行二倍压整流得到直流负压-HIGHV，而若需要一倍压整流时，即不进行倍压，可将第三电容C3和第四二极管D4去除，若需要更多倍压整流，可继续增加电容和二极管，以实现更多倍压。

反馈采样单元50可包括：采样绕组51、第一二极管D1、第二二极管D2以及第一电容C1。其中，采样绕组51设置在第一变压器T1的初级侧，即第一变压器T1的原边绕组所在侧，用于耦合第一变压器T1的次级侧的直流负压；第一二极管D1的阳极与采样绕组51的一端相连；第二二极管D2的阳极与采样绕组51的另一端相连，第二二极管D2的阴极与第一二极管D1的阴极相连且具有第一节点，该第一节点作为反馈采样单元50的输出端，采样绕组51具有中间抽头，且该中间抽头连接参考地；第一电容C1的一端与第一节点相连，第一电容C1的另一端连接参考地。

需要说明的是，在该示例中，二极管D1、D2构成双向整流电路，可选的，二极管D1、D2可均为肖特基二极管。另外，可选的，采样绕组51的绕制层靠近第一变压器T1的磁芯面设置，具体可由两个半绕组组成，且两个半绕组的匝数相同。此外，第一电容C1可为高频低阻抗的电容，其容值可为几十pf，例如为10pf～90pf，可选的，其温漂材质不低于X7～R的等级，以尽可能提高采样精度。

控制单元60可包括：比较模块61、PI调节模块62和主控芯片IC1。其中，比较模块61的第一输入端与反馈采样单元50的输出端相连(具体与反馈采样单元50中的第一节点相连)，比较模块61的第二输入端连接参考电压端，比较模块61对反馈电压信号与参考电压信号Vref进行比较，输出电压误差信号；PI调节模块62的输入端与比较模块61的输出端相连，PI调节模块62对电压误差信号进行调节，输出调节信号；主控芯片IC1与PI调节模块62的输出端相连，主控芯片IC1根据调节信号生成控制信号。可选的，主控芯片IC1的开关频率不高于92KHZ，主频不低于32MHZ，模数转换位数不低于10位。

需要说明的是，在图2所示电路中，控制单元60还可包括DC/DC变换电路63，其输入端与整流桥BR1的输出端相连，输出端与主控芯片IC1相连，用于对整流桥BR1输出的高压直流电转换为低压直流电VCC给主控芯片IC1等低压负载供电。

当图2所示电路上电工作时，输入交流电(如90V～265V的交流电)经整流桥BR1整流后变为脉动的高压直流电DC，并经滤波电容EC1滤波处理后变为稳定的高压直流电DC，而后该稳定的高压直流电DC先经全桥驱动电路变换为正负方波电压，再经第一变压器T1进行直流升压处理，最后经倍压输出电路二倍压整流后输出直流负压，给外部的离子风发生负载供电。同时，直流负压经第一变压器T1的次级侧(即副边绕组)耦合至初级侧的采样绕组51，而后经二极管D1、D2双向整流后得到反馈电压信号V0，比较模块61对反馈电压信号V0与参考电压信号Vref进行计算得到电压误差信号，该电压误差信号经PI调节模块62调节后输出调节信号，并由主控芯片IC1基于调节信号生成控制信号PWM1、PWM2、PWM3和PWM4(如变频信号、占空比信号或移相控制信号)，进而根据控制信号PWM1、PWM2、PWM3和PWM4对全桥驱动电路中的第一开关管Q1至第四开关管Q4进行控制(如变频信号、占空比控制或移相控制)。

进一步地，假设主控芯片IC1的开关频率为92KHZ，主频为32MHZ，理论上第一变压器T1的匝比为1200(即6KV/5V)，最小脉宽识别电压Vpwm_min＝(96KHZ/32MHZ)*5V＝15mV。拟定条件，第一变压器T1的匝比为：副边绕组匝数No/采样绕组匝数Np＝6KV/5V＝1200，二极管D1、D2为肖特基二极管，对应管压降为0.3V，第一变压器T1的耦合系数取理想状态0.99，对于最小脉宽识别电压15mV，由于其小于0.3V，主控芯片IC1不响应，而当电压大于0.3V、且经第一电容C1滤波处理后，满足最小脉宽识别电压时，主控芯片IC1采集获得该电压，假设该电压为0.4V，那么理论上输出电压变化△U＝0.4*(No/Np)/0.99＝485V，因此理论上的电压控制误差在±505V/6KV＝±8％，可见该电路在6KV电压下可以满足一定的控制精度，适用于对控制精度要求不是特别高的场合。需要说明的是，对于20KV及其在内的电压控制精度的分析，请参考关于6KV的电压控制精度的分析，这里不再一一分析。由此，通过上述电路可以满足高压下对于控制精度要求不高的场合，同时由于其采样绕组耦合方式进行输出电压采样，可实现高压与低压之间的有效隔离，进而保证了整个电路具有较高的安全性，使得电路具有高可靠性。

另外，变换单元20中还可设置采样电阻RS1，采样电阻RS1的一端与转换单元10的第二输出端相连，采样电阻RS1的另一端与第二开关管Q2的第二端、第四开关管Q4的第二端以及控制单元60中的主控芯片IC1分别相连，主控芯片IC1通过采样电阻RS1采样获得变换单元20的工作电流，进而根据该工作电流对变换单元20进行保护。

上述实施例中，通过各个单元的相互配合能够产生直流负压，并基于辅助绕组反馈的电压对直流负压进行控制，可实现高电压下更宽的调压窗口和高可靠性，适用于高电压、对风量控制精度要求不高，但对风速要求高、调压范围宽、安全性要求高的场合。

在另一些实施例中，参考图3所示，相较于图2所示电路，主要区别在于变换单元20为半桥推免驱动电路，相应的升压单元30的结构和连接关系也发生了变化。

具体来说，参考图3所示，变换单元20可包括：第五开关管Q5和第六开关管Q6，其中，第五开关管Q5的第一端与升压单元30的第一输入端相连；第六开关管Q6的第一端与第五开关管Q5的第二端相连且具有第四节点，该第四节点与转换单元10的第二输出端相连，第六开关管Q6的第二端与升压单元30的第二输入端相连，升压单元30的第三输入端还与转换单元10的第一输出端相连；第五开关管Q5的控制端和第六开关管Q6的控制端分别与控制单元60相连。进一步地，变换单元20中的采样电阻RS1的一端与转换单元10的第二输出端相连，采样电阻RS1的另一端与第四节点和控制单元60中的主控芯片IC1相连。

升压单元30包括：第二变压器T2，第二变压器T2的原边绕组的第一端与第五开关管Q5的第一端相连，第二变压器T2的原边绕组的第二端与第六开关管Q6的第二端相连，第二变压器T2的原边绕组的第三端与转换单元10的第一输出端相连，第二变压器T2的副边绕组的第一端与负压输出单元40的第一输入端相连，第二变压器T2的副边绕组的第二端与负压输出单元40的第二输入端相连，且第二变压器T2的原边绕组的第一端和第三端、以及第二变压器T2的副边绕组的第一端为同名端。

需要说明的是，对于该电路中的其它各个单元的相关描述以及工作过程请参考图2所示电路，具体这里就不再赘述。

该实施例中，通过各个单元的相互配合能够产生直流负压，并基于辅助绕组反馈的电压对直流负压进行控制，可实现高电压下更宽的调压窗口和高可靠性，适用于高电压、对风量控制精度要求不高，但对风速要求高、调压范围宽、安全性要求高的场合，且成本较低。

在又一些实施例中，参考图4所示，相较于图2所示电路，主要区别在于变换单元20为单管驱动电路。

具体来说，参考图4所示，变换单元20可包括：第一电感L1、第一电阻R1、第四电容C4、第五二极管D5和第七开关管Q7。其中，第一电感L1的一端与转换单元10的第一输出端相连，第一电感L1的另一端与升压单元30的第一输入端相连；第一电阻R1的一端与第一电感L1的另一端相连，第一电阻R1的另一端与第五二极管D5的阴极相连；第四电容C4与第一电阻R1并联；第七开关管Q7的第一端与第五二极管D5的阳极和升压单元30的第二输入端分别相连，第七开关管Q7的第二端与转换单元10的第二输出端相连，第七开关管Q7的控制端与控制单元60相连。进一步地，采样电阻RS1的一端与转换单元10的第二输出端相连，采样电阻RS1的另一端与第七开关管Q7的第二端以及控制单元60中的主控芯片IC1分别相连。

需要说明的是，对于该电路中的其它各个单元的相关描述以及工作过程请参考图2所示电路，具体这里就不再赘述。

该实施例中，通过各个单元的相互配合能够产生直流负压，并基于辅助绕组反馈的电压对直流负压进行控制，可实现高电压下更宽的调压窗口和高可靠性，适用于高电压、对风量控制精度要求不高，但对风速要求高、调压范围宽、安全性要求高的场合，且成本较低、占用空间小。

综上所述，根据本发明实施例的负输出电压控制电路，通过转换单元将输入交流电转换为直流电，并通过变换单元将直流电变换为正负方波电压，以及通过升压单元中的变压器对正负方波电压进行升压处理，并通过负压输出单元将升压处理后的正负方波电压转换为直流负压进行输出；同时，通过设置在变压器的初级侧的采样绕组对直流负压进行耦合以输出反馈电压信号，并通过控制单元根据反馈电压信号生成控制信号，并根据控制信号对变换单元进行控制，以调节直流负压。该电路通过产生直流负压，并基于辅助绕组反馈的电压对直流负压进行控制，可实现高电压下更宽的调压窗口和高可靠性，适用于高电压、对风量控制精度要求不高，但对风速要求高、调压范围宽的场合。

图5为根据本发明一个实施例的高压离子风发生器的方框图，参考图5所示，该高压离子风发生器1000包括前述的负输出电压控制电路100。

在一些示例中，高压离子风发生器1000可以是6KV～20KV以内可以产生离子风的发生器。需要说明的是，本申请的高压离子风发生器1000可应用家电设备，如空调器、风扇等中。

根据本发明实施例的高压离子风发生器，通过前述的负输出电压控制电路，通过产生直流负压，并基于辅助绕组反馈的电压对直流负压进行控制，可实现高电压下更宽的调压窗口和高可靠性，适用于高电压、对风量控制精度要求不高，但对风速要求高、调压范围宽的场合。

图6为根据本发明一个实施例的高压离子风发生器的负输出电压控制方法的流程示意图。其中，高压离子风发生器包括转换单元、变换单元、升压单元、反馈采样单元和负压输出单元，其中，转换单元用于将输入交流电转换为直流电，变换单元的输入端与转换单元的输出端相连，变换单元用于将直流电变换为正负方波电压，升压单元包括变压器，升压单元通过变压器对正负方波电压进行升压处理，负压输出单元的输入端与升压单元的输出端相连，负压输出单元用于将升压处理后的正负方波电压转换为直流负压进行输出，反馈采样单元包括采样绕组，采样绕组设置在变压器的初级侧，反馈采样单元通过采样绕组对直流负压进行耦合以输出反馈电压信号，。

参考图6所示，负输出电压控制方法可包括：

步骤S101，获取反馈采样单元输出的反馈电压信号。

步骤S102，根据反馈电压信号生成控制信号，并根据控制信号对变换单元进行控制，以调节直流负压。

根据本发明的一个实施例，根据反馈电压信号生成控制信号，包括：根据反馈电压信号确定直流负压的有效值；在直流负压的有效值大于参考电压值时，生成降压控制信号；在直流负压的有效值小于参考电压值时，生成升压控制信号；在直流负压的有效值等于参考电压值时，生成电压保持控制信号。

需要说明的是，本申请中关于负输出电压控制方法的描述，请参考前述关于负输出电压控制电路的描述，这里就不再赘述。

根据本发明实施例的负输出电压控制方法，通过获取反馈采样单元输出的反馈电压信号，并根据反馈电压信号生成控制信号，以及根据控制信号对变换单元进行控制，以调节直流负压，可实现高电压下更宽的调压窗口和高可靠性，适用于高电压、对风量控制精度要求不高，但对风速要求高、调压范围宽的场合。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种高压离子风发生器的负输出电压控制电路，其特征在于，包括：

转换单元，用于将输入交流电转换为直流电；

变换单元，所述变换单元与所述转换单元相连，所述变换单元用于将所述直流电变换为正负方波电压；

升压单元，所述升压单元与所述变换单元相连，所述升压单元包括变压器，所述升压单元通过所述变压器对所述正负方波电压进行升压处理；

负压输出单元，所述负压输出单元与所述升压单元相连，以将升压处理后的正负方波电压转换为直流负压进行输出；

反馈采样单元，所述反馈采样单元包括采样绕组，所述采样绕组设置在所述变压器的初级侧，所述反馈采样单元通过所述采样绕组对所述直流负压进行耦合以输出反馈电压信号；

控制单元，所述控制单元分别与所述变换单元和所述反馈采样单元相连，所述控制单元根据所述反馈电压信号生成控制信号，并根据所述控制信号对所述变换单元进行控制，以调节所述直流负压。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制单元包括：

比较模块，所述比较模块的第一输入端与所述反馈采样单元的输出端相连，所述比较模块的第二输入端连接参考电压端，所述比较模块对所述反馈电压信号与参考电压信号进行比较，输出电压误差信号；

PI调节模块，所述PI调节模块的输入端与所述比较模块的输出端相连，所述PI调节模块对所述电压误差信号进行调节，输出调节信号；

主控芯片，所述主控芯片与所述PI调节模块的输出端相连，所述主控芯片根据所述调节信号生成所述控制信号。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述主控芯片的主频不低于32MHZ，开关频率不高于92KHZ。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的电路，其特征在于，所述反馈采样单元还包括：

第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述采样绕组的一端相连；

第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述采样绕组的另一端相连，所述第二二极管的阴极与所述第一二极管的阴极相连且具有第一节点，所述采样绕组的中间抽头连接参考地，所述第一节点作为所述反馈采样单元的输出端；

第一电容，所述第一电容的一端与所述第一节点相连，所述第一电容的另一端连接参考地。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述采样绕组的绕制层靠近所述变压器的磁芯面设置。

6.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第一二极管和所述第二二极管采用肖特基二极管，所述第一电容的容值为10pf～90pf。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的电路，其特征在于，所述变换单元被构造为全桥驱动电路、半桥推挽驱动电路或单管驱动电路中的任意一种。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，在所述变换单元为所述全桥驱动电路时，所述控制单元还用于对所述全桥驱动电路进行移相控制。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的电路，其特征在于，所述负压输出单元为倍压输出电路。

10.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述变压器采用多线槽的升压变压器。

11.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述直流负压为-20KV～-6KV。

12.一种高压离子风发生器，其特征在于，包括根据权利要求1-11中任一项所述的负输出电压控制电路。

13.一种高压离子风发生器的负输出电压控制方法，其特征在于，所述高压离子风发生器包括转换单元、变换单元、升压单元、反馈采样单元和负压输出单元，所述转换单元用于将输入交流电转换为直流电，所述变换单元用于将所述直流电变换为正负方波电压，所述升压单元包括变压器，所述升压单元通过所述变压器对所述正负方波电压进行升压处理，所述负压输出单元用于将升压处理后的正负方波电压转换为直流负压进行输出，所述反馈采样单元包括采样绕组，所述采样绕组设置在所述变压器的初级侧，所述反馈采样单元通过所述采样绕组对所述直流负压进行耦合以输出反馈电压信号，所述方法包括：

获取所述反馈采样单元输出的反馈电压信号；

根据所述反馈电压信号生成控制信号，并根据所述控制信号对所述变换单元进行控制，以调节所述直流负压。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，根据所述反馈电压信号生成控制信号，包括：

根据所述反馈电压信号确定所述直流负压的有效值；

在所述直流负压的有效值大于参考电压值时，生成降压控制信号；

在所述直流负压的有效值小于参考电压值时，生成升压控制信号；在所述直流负压的有效值等于参考电压值时，生成电压保持控制信号。

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