CN202889203U - 一种由tl5001a构成的正极性可调高压电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种由TL5001A构成的正极性可调高压电源电路。它包括高压输出整流滤波电路、过流保护电路，还包括驱动控制电路、高压反馈控制电路、输出使能控制电路，高压输出整流滤波电路分别通过高压反馈控制电路、过流保护电路与驱动控制电路连接，驱动控制电路与高压输出整流滤波电路连接，输出使能控制电路与高压反馈控制电路连接；本实用新型的有益效果是：电路结构简单、新颖，易于小型化；完全的PWM功率控制，主控芯片TL5001A纳入了单片芯片的所有功能所需的PWM控制电路；电路具有基准输出、使能控制、输出调节、输出监控、过流短路保护等功能；输入电压范围宽，长期工作性能稳定可靠。

Description

一种由TL5001A构成的正极性可调高压电源电路

技术领域

本实用新型涉及一种应用于光谱分析、环境监测、生物技术及医疗等方面仪器设备中的一种由TL5001A构成的正极性可调高压电源电路。

背景技术

市场上的小功率高压电源产品种类繁多、用途广泛，但许多电源产品在电路形式上存在着千篇一律、无有新意，功能少，产品结构也大同小异。随着电子科技的发展，客户对小功率高压电源的需求不断增加，同时也对其技术性能等提出更高的要求，体积超小、重量轻、功能多、性能稳定可靠、使用方便成为该领域高压电源产品的发展趋势。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，及目前市场的需求情况，本实用新型提供一种脉宽调制控制、多功能、性能稳定可靠，使用方便的一种由TL5001A构成的正极性可调高压电源电路。

本实用新型为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种由TL5001A构成的正极性可调高压电源电路，它包括高压输出整流滤波电路、过流保护电路，其特征在于：还包括驱动控制电路、高压反馈控制电路、输出使能控制电路，所述高压输出整流滤波电路分别通过高压反馈控制电路、过流保护电路与驱动控制电路连接，所述驱动控制电路与高压输出整流滤波电路连接，所述输出使能控制电路与高压反馈控制电路连接；

所述驱动控制电路中，控制芯片U1的电压输出端1脚通过电阻R2分别接电阻R1的一端、三极管Q1的栅极，电容C3和电容C4并联，电容C3的负极接输入地GND，控制芯片U1的供电端2脚分别接电感L1的一端、电容C3的正极、二极管D5的负极、三极管Q1的源极、电阻R1的另一端，三极管Q1的漏极分别接电容C2的一端、变压器TRF初级线圈LP1的2脚，二极管D5的正极分别接电容C1的一端、变压器TRF初级线圈LP2的3脚，变压器TRF初级线圈LP1的1脚分别与变压器TRF初级线圈LP2的4脚、电容C1和C2的另一端相连并接输入地GND，输入供电电压+Vin分别接电容C5的一端、电感L1的另一端，电容C5的另一端接输入地GND，控制芯片U1的补偿端3脚接电容C7的一端，电容C7的另一端通过电阻R4分别接电容C8的一端、控制芯片U1的反馈端4脚，电容C8的另一端接输入地GND，控制芯片U1的短路保护端5脚接电容C6的正极，电容C6的负极接输入地GND，控制芯片U1的定时电阻端7脚通过电阻R3接输入地GND，电阻R5与电容C9并联，控制芯片U1的死区时间控制端6脚分别接电容C9的一端、过流保护电路中三极管Q2的集电极，电容C9的另一端与控制芯片U1的接地端8脚相连并接输入地GND；

所述高压反馈控制电路中，控制芯片U3A的反相输入端2脚与其输出端1脚相连后通过电阻R9接控制芯片U2B的同相输入端5脚，电容C18与电阻R8并联，控制芯片U3A的同相输入端3脚分别接电阻R8和电阻R7的一端、电容C17的一端，电阻R8的另一端接输入地GND，电阻R7的另一端通过电阻R6接高压输出整流滤波电路中的高压输出端+H.V，电容C17的另一端接高压输出整流滤波电路中二极管D3的正极，控制芯片U3A的4脚接输入地GND，控制芯片U3A的8脚接输入供电电压+Vin，控制芯片U2B的反相输入端6脚分别接电阻R10和电阻R11的一端，电阻R10的另一端接输入地GND，控制芯片U2B的输出端7脚分别接控制芯片U2A的同相输入端3脚、电阻R14的一端、电阻R11的另一端，电阻R14的另一端接输出监测端Vd，控制芯片U2A的输出端1脚分别接电阻R12和电容C19的一端，电阻R12的另一端接驱动控制电路中控制芯片U1的反馈端4脚，电容C19的另一端通过电阻R13分别接控制芯片U2A的反相输入端2脚、电阻R15的一端，电阻R15的另一端分别接电容C20和电阻R16的一端，电阻R16的另一端接输出调节控制端Vadj，电容C20的另一端接输入地GND，控制芯片U2A的4脚接输入地GND，控制芯片U2A的8脚接输入供电电压+Vin；

所述输出使能控制电路中，控制芯片U3B的同相输入端5脚分别接电阻R18和电阻R19及电容C21的一端，电容C21的另一端接输入供电电压端+Vin，可调基准源U4的控制端1脚与阴极3脚相连，并分别接电容C22的正极、电阻R17的一端、电阻R18的另一端，同时作为基准电压端Vref，电容C22的负极与可调基准源U4的阳极2脚及电阻R19的另一端相连并接输入地GND，电阻R17的另一端接输入供电电压端+Vin，控制芯片U3B的反相输入端6脚接电阻R20的一端，电阻R20的另一端接电阻R21的一端并作为输出使能端EN，电阻R21的另一端接基准电压端Vref，控制芯片U3B的输出端7脚通过电阻R22接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极接输入地GND，三极管Q3的集电极接高压反馈控制电路中电容C20的非接地端。

本实用新型的有益效果是：电路结构简单、新颖，易于小型化；完全的PWM功率控制，主控芯片TL5001A纳入了单片芯片的所有功能所需的PWM控制电路；电路具有基准输出、使能控制、输出调节、输出监控、过流短路保护等功能；输入电压范围宽，长期工作性能稳定可靠。 

附图说明

图1为本实用新型的电路连接框图；

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种由TL5001A构成的正极性可调高压电源电路，它包括高压输出整流滤波电路、过流保护电路，还包括驱动控制电路、高压反馈控制电路、输出使能控制电路，高压输出整流滤波电路分别通过高压反馈控制电路、过流保护电路与驱动控制电路连接，驱动控制电路与高压输出整流滤波电路连接，输出使能控制电路与高压反馈控制电路连接。

上述驱动控制电路中，控制芯片U1的电压输出端1脚通过电阻R2分别接电阻R1的一端、三极管Q1的栅极，电容C3和电容C4并联，电容C3的负极接输入地GND，控制芯片U1的供电端2脚分别接电感L1的一端、电容C3的正极、二极管D5的负极、三极管Q1的源极、电阻R1的另一端，三极管Q1的漏极分别接电容C2的一端、变压器TRF初级线圈LP1的2脚，二极管D5的正极分别接电容C1的一端、变压器TRF初级线圈LP2的3脚，变压器TRF初级线圈LP1的1脚分别与变压器TRF初级线圈LP2的4脚、电容C1和C2的另一端相连并接输入地GND，输入供电电压+Vin分别接电容C5的一端、电感L1的另一端，电容C5的另一端接输入地GND，控制芯片U1的补偿端3脚接电容C7的一端，电容C7的另一端通过电阻R4分别接电容C8的一端、控制芯片U1的反馈端4脚，电容C8的另一端接输入地GND，控制芯片U1的短路保护端5脚接电容C6的正极，电容C6的负极接输入地GND，控制芯片U1的定时电阻端7脚通过电阻R3接输入地GND，电阻R5与电容C9并联，控制芯片U1的死区时间控制端6脚分别接电容C9的一端、过流保护电路中三极管Q2的集电极，电容C9的另一端与控制芯片U1的接地端8脚相连并接输入地GND；

上述高压反馈控制电路中，控制芯片U3A的反相输入端2脚与其输出端1脚相连后通过电阻R9接控制芯片U2B的同相输入端5脚，电容C18与电阻R8并联，控制芯片U3A的同相输入端3脚分别接电阻R8和电阻R7的一端、电容C17的一端，电阻R8的另一端接输入地GND，电阻R7的另一端通过电阻R6接高压输出整流滤波电路中的高压输出端+H.V，电容C17的另一端接高压输出整流滤波电路中二极管D3的正极，控制芯片U3A的4脚接输入地GND，控制芯片U3A的8脚接输入供电电压+Vin，控制芯片U2B的反相输入端6脚分别接电阻R10和电阻R11的一端，电阻R10的另一端接输入地GND，控制芯片U2B的输出端7脚分别接控制芯片U2A的同相输入端3脚、电阻R14的一端、电阻R11的另一端，电阻R14的另一端接输出监测端Vd，控制芯片U2A的输出端1脚分别接电阻R12和电容C19的一端，电阻R12的另一端接驱动控制电路中控制芯片U1的反馈端4脚，电容C19的另一端通过电阻R13分别接控制芯片U2A的反相输入端2脚、电阻R15的一端，电阻R15的另一端分别接电容C20和电阻R16的一端，电阻R16的另一端接输出调节控制端Vadj，电容C20的另一端接输入地GND，控制芯片U2A的4脚接输入地GND，控制芯片U2A的8脚接输入供电电压+Vin；

上述输出使能控制电路中，控制芯片U3B的同相输入端5脚分别接电阻R18和电阻R19及电容C21的一端，电容C21的另一端接输入供电电压端+Vin，可调基准源U4的控制端1脚与阴极3脚相连，并分别接电容C22的正极、电阻R17的一端、电阻R18的另一端，同时作为基准电压端Vref，电容C22的负极与可调基准源U4的阳极2脚及电阻R19的另一端相连并接输入地GND，电阻R17的另一端接输入供电电压端+Vin，控制芯片U3B的反相输入端6脚接电阻R20的一端，电阻R20的另一端接电阻R21的一端并作为输出使能端EN，电阻R21的另一端接基准电压端Vref，控制芯片U3B的输出端7脚通过电阻R22接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极接输入地GND，三极管Q3的集电极接高压反馈控制电路中电容C20的非接地端；

PWM控制电路芯片U1的型号为：TL5001A；放大器U2、U3的型号为：LM358。

主控芯片U1为完全的脉宽调制功率控制电路，该芯片引脚虽少，但功能全，其内部具有欠压锁定、短路保护等电路，3.6V～40V的宽输入电压范围，对外具有死区时间、工作频率、短路保护、频率补偿、输出反馈等控制端。该电源电路的驱动部分采用单端反激式，并加有峰值吸收电路，整体电路结构简单、新颖且易于小型化，对外有多个功能引出端，方便用户使用。

工作原理

电源电路的核心控制芯片U1采用完全的脉宽调制（PWM）集成控制电路芯片。该芯片的特点是：3.6V～40V的宽输入电压范围；20KHz～500 KHz的工作频率范围；内部包含一个误差放大器、一个稳压器、一个晶振、一个带有死区时间控制输入端的PWM比较器、有欠压锁定和短路保护、集电极开路的输出晶体管；超范围的死区时间控制；±3%误差的基准电压等。

控制芯片U1的1脚输出的PWM控制信号，通过P沟MOS开关三极管Q1驱动高频变压器TRF初级线圈Lp1，高频脉冲电流在其两端产生感应电势，并通过变压器TRF耦合到次级。次级线圈Ls1两端得到的高频脉冲电压，通过由二极管D1~D4及电容C11~C16等组成的高压输出整流滤波电路后输出高压。

输出高压在电阻R8上得到输出电压的采样信号，通过放大器U3A构成的跟随器，经放大器U2B的同相放大后，一方面作为输出电压的监测信号电压Vd输出；另一方面送到误差放大器U2A的同相输入端，与输出调节电压Vadj一起，控制U2A的输出，进而通过U1的反馈端4脚，控制U1输出脉冲的占空比，最终达到稳定输出电压的目的。

当输出电流很小时，电阻R23两端的电压不足以使三极管Q2导通，U1的6脚（死区时间控制端）DTC端为相对高电位；随着输出电流的增加，电阻R23两端的电压增加，从而使三极管Q2的集电极电位下降，即U1的6脚DTC端电位下降，达到限制输出电流的目的。

当使能端EN悬空时，放大器U3B输出为低电位，三极管Q3截止，对输出调节电压Vadj无影响，正常输出；当使能端EN接地时，放大器U3B输出为高电位，三极管Q3导通，从而关闭输出调节电压Vadj，此时无高压输出。

另外，电阻R3决定U1的工作频率，电容C17的作用是提高该高压电源电路的动态响应。

Claims (1)

1.一种由TL5001A构成的正极性可调高压电源电路，它包括高压输出整流滤波电路、过流保护电路，其特征在于：还包括驱动控制电路、高压反馈控制电路、输出使能控制电路，所述高压输出整流滤波电路分别通过高压反馈控制电路、过流保护电路与驱动控制电路连接，所述驱动控制电路与高压输出整流滤波电路连接，所述输出使能控制电路与高压反馈控制电路连接；

所述驱动控制电路中，控制芯片U1的电压输出端1脚通过电阻R2分别接电阻R1的一端、三极管Q1的栅极，电容C3和电容C4并联，电容C3的负极接输入地GND，控制芯片U1的供电端2脚分别接电感L1的一端、电容C3的正极、二极管D5的负极、三极管Q1的源极、电阻R1的另一端，三极管Q1的漏极分别接电容C2的一端、变压器TRF初级线圈LP1的2脚，二极管D5的正极分别接电容C1的一端、变压器TRF初级线圈LP2的3脚，变压器TRF初级线圈LP1的1脚分别与变压器TRF初级线圈LP2的4脚、电容C1和C2的另一端相连并接输入地GND，输入供电电压+Vin分别接电容C5的一端、电感L1的另一端，电容C5的另一端接输入地GND，控制芯片U1的补偿端3脚接电容C7的一端，电容C7的另一端通过电阻R4分别接电容C8的一端、控制芯片U1的反馈端4脚，电容C8的另一端接输入地GND，控制芯片U1的短路保护端5脚接电容C6的正极，电容C6的负极接输入地GND，控制芯片U1的定时电阻端7脚通过电阻R3接输入地GND，电阻R5与电容C9并联，控制芯片U1的死区时间控制端6脚分别接电容C9的一端、过流保护电路中三极管Q2的集电极，电容C9的另一端与控制芯片U1的接地端8脚相连并接输入地GND；

所述高压反馈控制电路中，控制芯片U3A的反相输入端2脚与其输出端1脚相连后通过电阻R9接控制芯片U2B的同相输入端5脚，电容C18与电阻R8并联，控制芯片U3A的同相输入端3脚分别接电阻R8和电阻R7的一端、电容C17的一端，电阻R8的另一端接输入地GND，电阻R7的另一端通过电阻R6接高压输出整流滤波电路中的高压输出端+H.V，电容C17的另一端接高压输出整流滤波电路中二极管D3的正极，控制芯片U3A的4脚接输入地GND，控制芯片U3A的8脚接输入供电电压+Vin，控制芯片U2B的反相输入端6脚分别接电阻R10和电阻R11的一端，电阻R10的另一端接输入地GND，控制芯片U2B的输出端7脚分别接控制芯片U2A的同相输入端3脚、电阻R14的一端、电阻R11的另一端，电阻R14的另一端接输出监测端Vd，控制芯片U2A的输出端1脚分别接电阻R12和电容C19的一端，电阻R12的另一端接驱动控制电路中控制芯片U1的反馈端4脚，电容C19的另一端通过电阻R13分别接控制芯片U2A的反相输入端2脚、电阻R15的一端，电阻R15的另一端分别接电容C20和电阻R16的一端，电阻R16的另一端接输出调节控制端Vadj，电容C20的另一端接输入地GND，控制芯片U2A的4脚接输入地GND，控制芯片U2A的8脚接输入供电电压+Vin；

所述输出使能控制电路中，控制芯片U3B的同相输入端5脚分别接电阻R18和电阻R19及电容C21的一端，电容C21的另一端接输入供电电压端+Vin，可调基准源U4的控制端1脚与阴极3脚相连，并分别接电容C22的正极、电阻R17的一端、电阻R18的另一端，同时作为基准电压端Vref，电容C22的负极与可调基准源U4的阳极2脚及电阻R19的另一端相连并接输入地GND，电阻R17的另一端接输入供电电压端+Vin，控制芯片U3B的反相输入端6脚接电阻R20的一端，电阻R20的另一端接电阻R21的一端并作为输出使能端EN，电阻R21的另一端接基准电压端Vref，控制芯片U3B的输出端7脚通过电阻R22接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极接输入地GND，三极管Q3的集电极接高压反馈控制电路中电容C20的非接地端。

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