CN201846244U - 臭氧高压电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种臭氧高压电源，包括电源整机箱体及箱体内的电源电路，电源电路包括控制电路、电流反馈电路、过温保护电路、输入过压保护电路、供电电路、驱动及输出电路，控制电路分别与电流反馈电路、过温保护电路、输入过压保护电路、供电电路、驱动及输出电路连接，供电电路与驱动及输出电路连接，驱动及输出电路与电流反馈电路连接；本实用新型的有益效果是：工作频率高，整机耗能低；具有输入过压、功率转换过热及输出过流等保护功能；配有输出功率手动微调和报警指示；长期工作稳定性好，重量较轻，外形美观。

Description

臭氧高压电源

技术领域

本实用新型涉及一种广泛用于环保中的污水处理及饮用水消毒、工业氧化、医药卫生、食品等领域的臭氧高压电源。

背景技术

目前国内的常规臭氧高压电源，工作频率较低，能耗较大，臭氧产生量低，若要提高臭氧量，则势必提高输入功率，在能耗及运行成本增加的同时，也使电源整机的体积、重量相应增大。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种工作频率高、耗能低、可靠性好的(500W)臭氧高压电源。

本实用新型为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种臭氧高压电源，包括电源整机箱体及箱体内的电源电路，其特征在于：所述电源电路包括控制电路、电流反馈电路、过温保护电路、输入过压保护电路、供电电路、驱动及输出电路，所述控制电路分别与电流反馈电路、过温保护电路、输入过压保护电路、供电电路、驱动及输出电路连接，所述供电电路与驱动及输出电路连接，所述驱动及输出电路与电流反馈电路连接；

所述控制电路中控制芯片U1的13脚和15脚相连并接内部稳压供电端Vcc，控制芯片U1的3脚、10脚和12脚相连并接控制地GND1，控制芯片U1的1脚和9脚相连并通过电容C4接控制地GND1，电阻R6与电容C5并联，控制芯片U1的2脚分别接电阻R5和电阻R6的一端，控制芯片U1的16脚接电容C3的正极并作为内部基准电压端Vref，电容C3的负极与电阻R6的另一端相连并接控制地GND1，电容C1的正极接内部稳压供电端Vcc，电容C1的负极接控制地GND1，控制芯片U1的5脚接电容C2的一端并通过电阻R2接控制芯片U1的7脚，控制芯片U1的6脚通过电阻R1接可调电阻W1的2端，可调电阻W1的2端和3端相连，可调电阻W1的1端与电容C2的另一端相连并接控制地GND1，控制芯片U2A的1脚和2脚相连并接电阻R5的另一端，控制芯片U2B的7脚接电阻R3的一端，电阻R7与电容C6并联，控制芯片U2B的6脚分别接电阻R7和电阻R4的一端、电阻R3的另一端、二极管D3的正极，电阻R4的另一端接控制芯片U2A的3脚，控制芯片U2B的5脚接内部基准电压端Vref，控制芯片U2A的4脚接控制地GND1，控制芯片U2A的8脚接内部稳压供电端Vcc；

所述电流反馈电路中电阻R26的一端通过电容C14分别接二极管D4的负极和二极管D5的正极，电阻R26的另一端接二极管D4的正极，二极管D5的负极分别接电阻R27的一端和电容C13的正极，电容C13的负极接高压输出地G，电阻R27的另一端分别接电阻R28和电阻R29的一端，电阻R28的另一端接可调电阻W4的2端，可调电阻W4的2端和3端相连，可调电阻W4的1端接输出地G，电阻R29的另一端分别接光电耦合器U5的1脚和电容C15的一端，光电耦合器U5的2脚和电容C15的另一端相连并接输出地G，光电耦合器U5的3脚接控制地GND1，光电耦合器U5的4脚接控制电路中控制芯片U1的8脚；

所述过温保护电路中电阻R25与电容C9并联，控制芯片U4B的5脚通过电阻15分别接电阻R14和电阻R25的一端、三极管T5的基极，电阻R14的另一端接接内部稳压供电端Vcc，电阻R25的另一端与三极管T5的集电极相连并接控制地GND1，电阻R17与电容C11并联，控制芯片U4B的6脚分别接电阻R16和电阻R17的一端，电阻R16的另一端接控制地GND1，控制芯片U4B的7脚分别接电阻R20的一端、电阻R17的另一端，电阻R20的另一端接控制芯片U4A的2脚，电阻R19与电容C12并联，控制芯片U4A的3脚分别接电阻R21和电阻R18的一端、电容C12的正极，电容C12的负极接控制地GND1，电阻R18的另一端接可调电阻W3的2端，可调电阻W3的2端和3端相连，可调电阻W3的1端接内部稳压供电端Vcc，控制芯片U4A的1脚分别接电阻R22的一端和电阻R21的另一端，电阻R22的另一端分别接电阻R23的一端、三极管T4的基极，电阻R23的另一端与三极管T4的发射极相连并接控制地GND1，三极管T4的集电极分别接发光二极管D3的负极、控制电路中二极管D1的负极，发光二极管D3的正极通过电阻R24接内部供电端V2，控制芯片U4A的4脚接控制地GND1，控制芯片U4A的8脚接内部稳压供电端Vcc，电容C10的正极接内部稳压供电端Vcc，电容C10的负极接控制地GND1；

所述输入过压保护电路中控制芯片U3A的2脚通过电阻R8接内部基准电压端Vref，控制芯片U3A的3脚分别接电阻R9和电阻R10的一端，电阻R9的另一端分别接电容C7的正极、电阻R11的一端、可调电阻W2的1端，可调电阻W2的3端和2端相连并与电容C7的负极相连后接控制地GND1，电阻R11的另一端接稳压二极管D2的正极，稳压二极管D2的负极接内部供电端V2，控制芯片U3A的1脚分别接电阻R12的一端、电阻R10的另一端，电阻R12的另一端分别接电阻R13的一端和三极管T3的基极，电阻R13的另一端与三极管T3的发射极相连并接控制地GND1，三极管T3的集电极分别接电容C8的正极、控制电路中控制芯片U1的8脚，电容C8的负极接控制地GND1，控制芯片U3A的4脚接控制地GND1，控制芯片U3A的8脚接内部稳压供电端Vcc；

所述供电电路中交流供电的L端通过保险管BX接输入滤波电感L1的1脚，交流供电的N端接输入滤波电感L1的2脚，输入滤波电感L1的3脚分别接整流桥BRIDGE1的1脚、变压器TRF3初级线圈的1端，输入滤波电感L1的5脚分别接整流桥BRIDGE1的3脚、变压器TRF3初级线圈的2端，输入滤波电感L1的4脚接大地E，电阻R31与电容C16并联，电阻R32与电容C17并联，整流桥BRIDGE1的2脚接电容C16的正极并作为内部功率供电端V1，电容C16的负极接电容C17的正极，电容C17的负极分别接整流桥BRIDGE1的4脚、电容C20的一端及交流热地HG，电容C20的另一端接输出地G，变压器TRF3次级线圈的3、4端分别接整流桥BRIDGE2的AC端，整流桥BRIDGE2的正端接电阻R30的一端并作为内部供电端V2，电阻R30的另一端分别接稳压芯片U6的1脚和电容C18的正极，稳压芯片U6的3脚接电容C19的正极并作为内部稳压供电端Vcc，稳压芯片U6的2脚分别与整流桥BRIDGE2的负端、电容C18和电容C19的负极相连并接控制地GND1；

所述驱动及输出电路中隔离驱动变压器TRF2的初级线圈1端接控制电路中控制芯片U1的11脚，隔离驱动变压器TRF2的初级线圈2端接控制电路中控制芯片U1的14脚，电阻R33与二极管D6并联，电阻R34与二极管D7并联，隔离驱动变压器TRF2的次级线圈3端接二极管D6的负极，二极管D6的正极分别接电阻R35的一端和场效应三极管T1的栅极，隔离驱动变压器TRF2的次级线圈4端分别接场效应三极管T1的源极、电阻R35的另一端、场效应三极管T2的漏极、主变压器TRF1初级线圈的2端及电容C25的一端，场效应三极管T1的漏极接内部功率供电端V1，隔离驱动变压器TRF2的次级线圈5端接二极管D7的负极，二极管D7的正极分别接电阻R36的一端和场效应三极管T2的栅极，隔离驱动变压器TRF2的次级线圈6端分别接场效应三极管T2的源极、电阻R36的另一端及交流热地HG，电容C21与电容C22并联，电容C23与电容C24并联，电容C21的一端接内部功率供电端V1，电容C21的另一端分别接电容C23的一端、电阻R37的一端和主变压器TRF1初级线圈的1端，电容C25的另一端接电阻R37的另一端，电容C23的另一端接交流热地HG，主变压器TRF1次级线圈的3端接高压输出端HV.out，主变压器TRF1次级线圈的4端接电流反馈电路中电容C14和电阻R26的相连点，高压输出地G接电流反馈电路中二极管D4的正极。

本实用新型的有益效果是：工作频率高，整机耗能低；具有输入过压、功率转换过热及输出过流等保护功能；配有输出功率手动微调和报警指示；长期工作稳定性好，重量较轻，外形美观。

附图说明

图1为本实用新型的箱体示意图。

图2为图1的后视图。

图3为本实用新型的电路连接框图。

图4为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

如图1～4所示，臭氧高压电源，包括电源整机箱体1及箱体内的电源电路，电源电路包括控制电路、电流反馈电路、过温保护电路、输入过压保护电路、供电电路、驱动及输出电路，控制电路分别与电流反馈电路、过温保护电路、输入过压保护电路、供电电路、驱动及输出电路连接，供电电路与驱动及输出电路连接，驱动及输出电路与电流反馈电路连接；

控制电路中控制芯片U1的13脚和15脚相连并接内部稳压供电端Vcc，控制芯片U1的3脚、10脚和12脚相连并接控制地GND1，控制芯片U1的1脚和9脚相连并通过电容C4接控制地GND1，电阻R6与电容C5并联，控制芯片U1的2脚分别接电阻R5和电阻R6的一端，控制芯片U1的16脚接电容C3的正极并作为内部基准电压端Vref，电容C3的负极与电阻R6的另一端相连并接控制地GND1，电容C1的正极接内部稳压供电端Vcc，电容C1的负极接控制地GND1，控制芯片U1的5脚接电容C2的一端并通过电阻R2接控制芯片U1的7脚，控制芯片U1的6脚通过电阻R1接可调电阻W1的2端，可调电阻W1的2端和3端相连，可调电阻W1的1端与电容C2的另一端相连并接控制地GND1，控制芯片U2A的1脚和2脚相连并接电阻R5的另一端，控制芯片U2B的7脚接电阻R3的一端，电阻R7与电容C6并联，控制芯片U2B的6脚分别接电阻R7和电阻R4的一端、电阻R3的另一端、二极管D3的正极，电阻R4的另一端接控制芯片U2A的3脚，控制芯片U2B的5脚接内部基准电压端Vref，控制芯片U2A的4脚接控制地GND1，控制芯片U2A的8脚接内部稳压供电端Vcc；

电流反馈电路中电阻R26的一端通过电容C14分别接二极管D4的负极和二极管D5的正极，电阻R26的另一端接二极管D4的正极，二极管D5的负极分别接电阻R27的一端和电容C13的正极，电容C13的负极接高压输出地G，电阻R27的另一端分别接电阻R28和电阻R29的一端，电阻R28的另一端接可调电阻W4的2端，可调电阻W4的2端和3端相连，可调电阻W4的1端接输出地G，电阻R29的另一端分别接光电耦合器U5的1脚和电容C15的一端，光电耦合器U5的2脚和电容C15的另一端相连并接输出地G，光电耦合器U5的3脚接控制地GND1，光电耦合器U5的4脚接控制电路中控制芯片U1的8脚；

过温保护电路中电阻R25与电容C9并联，控制芯片U4B的5脚通过电阻15分别接电阻R14和电阻R25的一端、三极管T5的基极，电阻R14的另一端接接内部稳压供电端Vcc，电阻R25的另一端与三极管T5的集电极相连并接控制地GND1，电阻R17与电容C11并联，控制芯片U4B的6脚分别接电阻R16和电阻R17的一端，电阻R16的另一端接控制地GND1，控制芯片U4B的7脚分别接电阻R20的一端、电阻R17的另一端，电阻R20的另一端接控制芯片U4A的2脚，电阻R19与电容C12并联，控制芯片U4A的3脚分别接电阻R21和电阻R18的一端、电容C12的正极，电容C12的负极接控制地GND1，电阻R18的另一端接可调电阻W3的2端，可调电阻W3的2端和3端相连，可调电阻W3的1端接内部稳压供电端Vcc，控制芯片U4A的1脚分别接电阻R22的一端和电阻R21的另一端，电阻R22的另一端分别接电阻R23的一端、三极管T4的基极，电阻R23的另一端与三极管T4的发射极相连并接控制地GND1，三极管T4的集电极分别接发光二极管D3的负极、控制电路中二极管D1的负极，发光二极管D3的正极通过电阻R24接内部供电端V2，控制芯片U4A的4脚接控制地GND1，控制芯片U4A的8脚接内部稳压供电端Vcc，电容C10的正极接内部稳压供电端Vcc，电容C10的负极接控制地GND1；

输入过压保护电路中控制芯片U3A的2脚通过电阻R8接内部基准电压端Vref，控制芯片U3A的3脚分别接电阻R9和电阻R10的一端，电阻R9的另一端分别接电容C7的正极、电阻R11的一端、可调电阻W2的1端，可调电阻W2的3端和2端相连并与电容C7的负极相连后接控制地GND1，电阻R11的另一端接稳压二极管D2的正极，稳压二极管D2的负极接内部供电端V2，控制芯片U3A的1脚分别接电阻R12的一端、电阻R10的另一端，电阻R12的另一端分别接电阻R13的一端和三极管T3的基极，电阻R13的另一端与三极管T3的发射极相连并接控制地GND1，三极管T3的集电极分别接电容C8的正极、控制电路中控制芯片U1的8脚，电容C8的负极接控制地GND1，控制芯片U3A的4脚接控制地GND1，控制芯片U3A的8脚接内部稳压供电端Vcc；

供电电路中交流供电的L端通过保险管BX接输入滤波电感L1的1脚，交流供电的N端接输入滤波电感L1的2脚，输入滤波电感L1的3脚分别接整流桥BRIDGE1的1脚、变压器TRF3初级线圈的1端，输入滤波电感L1的5脚分别接整流桥BRIDGE1的3脚、变压器TRF3初级线圈的2端，输入滤波电感L1的4脚接大地E，电阻R31与电容C16并联，电阻R32与电容C17并联，整流桥BRIDGE1的2脚接电容C16的正极并作为内部功率供电端V1，电容C16的负极接电容C17的正极，电容C17的负极分别接整流桥BRIDGE1的4脚、电容C20的一端及交流热地HG，电容C20的另一端接输出地G，变压器TRF3次级线圈的3、4端分别接整流桥BRIDGE2的AC端，整流桥BRIDGE2的“+”端接电阻R30的一端并作为内部供电端V2，电阻R30的另一端分别接稳压芯片U6的1脚和电容C18的正极，稳压芯片U6的3脚接电容C19的正极并作为内部稳压供电端Vcc，稳压芯片U6的2脚分别与整流桥BRIDGE2的“-”端、电容C18和电容C19的负极相连并接控制地GND1；

驱动及输出电路中隔离驱动变压器TRF2的初级线圈1端接控制电路中控制芯片U1的11脚，隔离驱动变压器TRF2的初级线圈2端接控制电路中控制芯片U1的14脚，电阻R33与二极管D6并联，电阻R34与二极管D7并联，隔离驱动变压器TRF2的次级线圈3端接二极管D6的负极，二极管D6的正极分别接电阻R35的一端和场效应三极管T1的栅极，隔离驱动变压器TRF2的次级线圈4端分别接场效应三极管T1的源极、电阻R35的另一端、场效应三极管T2的漏极、主变压器TRF1初级线圈的2端及电容C25的一端，场效应三极管T1的漏极接内部功率供电端V1，隔离驱动变压器TRF2的次级线圈5端接二极管D7的负极，二极管D7的正极分别接电阻R36的一端和场效应三极管T2的栅极，隔离驱动变压器TRF2的次级线圈6端分别接场效应三极管T2的源极、电阻R36的另一端及交流热地HG，电容C21与电容C22并联，电容C23与电容C24并联，电容C21的一端接内部功率供电端V1，电容C21的另一端分别接电容C23的一端、电阻R37的一端和主变压器TRF1初级线圈的1端，电容C25的另一端接电阻R37的另一端，电容C23的另一端接交流热地HG，主变压器TRF1次级线圈的3端接高压输出端HV.out，主变压器TRF1次级线圈的4端接电流反馈电路中电容C14和电阻R26的相连点，高压输出地G接电流反馈电路中二极管D4的正极。

电源电路的核心部分采用PWM集成控制芯片U1，工作频率高，工作电压范围宽，图腾柱式输出结构，采用隔离变压器驱动半桥输出电路，通过输出电流反馈的调节，以稳定输出功率。同时，该电路具有多种保护功能，使用方便。

选用低噪声、低温漂、稳定性好的控制芯片及其它元器件；合理的PCB布局设计，确保控制电路与交流供电及输出完全隔离；在变压器线包结构工艺、装配工艺及高压绝缘处理等方面有严格要求，确保电源长期工作的可靠性及稳定性。

电源整机箱体1为3U标准机箱，输出高压用高压缆线从电源整机箱体1后面板的一侧引出二根引线，分别是高压输出端H.V.Out、高压输出地G、交流供电输入端ACIN，电源整机箱体的前面板设有输入电压显示表2、输入电流显示表3、报警指示灯4及电源工作开关5。

工作原理：工频市电220V经保险BX及滤波电感L1后，一路通过桥式全波整流电路BRIDGE1及滤波后，作为输出电路的功率供电电源，另一路通过变压器TRF3、整流电路BRIDGE2及稳压芯片U6，获得内部供电V2和内部稳压供电Vcc。

控制电路的核心部分采用PWM集成控制芯片U1，从其11脚和14脚双端输出的PWM振荡脉冲信号，直接连接隔离驱动变压器TRF2，该变压器既能使次级电平位移，又能使控制电路与主变换器电路隔离，耦合驱动由MOS功率三极管T1和T2、主变压器TRF1、电容C21及电容C22等组成的半桥输出电路。

在过温保护电路中，当功率转换装置工作温度过高时，温度传感器T5采集的温度电压信号，通过控制芯片U4A和U4B等，使三极管T4导通，一方面将控制电路中控制芯片U1的2脚电位拉低，使其停止工作，另一方面将开机软启动定时电容C6上的电荷放掉，等待重新启动。

在输入过压保护电路中，当输入的交流供电电压过高时，在整流电路BRIDGE2的正输出端采集的输入过压信号V2，通过控制芯片U3A等，使三极管T3导通，将控制电路中控制芯片U1的8脚电位拉低，使其停止工作。

在驱动及输出电路中，控制电路产生的高频脉冲波，通过半桥电路，经主变压器TRF1输出高压，并通过控制、调节输出电流，来稳定输出功率。负载电容与高压变压器TRF1的漏感发生谐振，产生峰峰值为几千伏的准正弦波高压，用于驱动以电晕放电制取臭氧的装置。

Claims (2)

1.一种臭氧高压电源，包括电源整机箱体(1)及箱体内的电源电路，其特征在于：所述电源电路包括控制电路、电流反馈电路、过温保护电路、输入过压保护电路、供电电路、驱动及输出电路，所述控制电路分别与电流反馈电路、过温保护电路、输入过压保护电路、供电电路、驱动及输出电路连接，所述供电电路与驱动及输出电路连接，所述驱动及输出电路与电流反馈电路连接。

2.根据权利要求1所述的臭氧高压电源，其特征在于：所述电源整机箱体(1)后面板分别设有高压输出端HV.Out、高压输出地G、交流供电输入端AC IN，电源整机箱体的前面板设有输入电压显示表(2)、输入电流显示表(3)、报警指示灯(4)及电源工作开关(5)。 

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