CN203590010U - East-nbi高压电源欠压保护装置 - Google Patents

East-nbi高压电源欠压保护装置 Download PDF

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杨雷
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Abstract

本实用新型公开了一种EAST-NBI高压电源欠压保护装置，主要包括有四个功能模块，分别为光电转换模块、信号延时模块、电压比较模块和电光转换模块。本实用新型克服了强电磁干扰，实现了高压脉冲电源的可靠运行，在实验过程中实现了高压电源的欠压保护，很好地保护了NBI其他辅助电源的安全，已应用于EAST-NBI离子源测试平台。

Description

EAST-NBI高压电源欠压保护装置
技术领域
    本实用新型主要涉及控制器领域，尤其涉及一种EAST-NBI高压电源欠压保护装置。
背景技术
EAST-NBI高压脉冲电源，是国家大科学工程EAST中性束注入系统的重要组成部分。欠压保护装置是该电源保护系统的重要组成部分，是决定该电源以及NBI其它辅助电源系统能否安全可靠运行的关键保护设备之一。EAST-NBI高压脉冲电源不但工作环境恶劣，并且对运行参数要求也较高，这就需要我们研制特殊的欠压保护装置来保护负载、高压电源系统以及其他辅助电源系统的安全。
发明内容
本发明提供一种EAST-NBI高压电源欠压保护装置，采用纯模拟电路，并且结合CPCI可插拔结构，实现EAST-NBI高压脉冲电源的欠压保护控制，不但简化了控制板，同时也增加了控制板的可靠性和抗电磁干扰性能。
本发明采用的技术方案是：
EAST-NBI高压电源欠压保护装置，其特征在于：主要包括有4个功能模块，分别为光电转换模块、信号延时模块、电压比较模块和电光转换模块；
其中，光电转换模块由光接收芯片HFBR-2412将接收到的光信号转换成TTL电平，然后经过由并联的电容C4和电阻R6组成的高频滤波电路进行滤波，再经过非门74HC14将电平反转；
电压比较模块主要是将高压电源的输出电压Vin通过比较器LM393与设定电压比较，设定电压可调，当输出电压大于设定值时认为有高压输出，反之则没有高压输出；
信号延时模块主要是通过延时芯片M51957对接收到的电信号进行延时，延时时间通过电容C6设置，在延时时间内建立高压，其中非门74HC14的输出端接入延时芯片M51957的输入端，延时芯片M51957的VCC端通过节点连接电容C6的正极，电容C6的负极接地；
电光转换模块是通过光电驱动芯片SN75451将输入信号经过逻辑运算后，再经过光发送模块HFBR-1414TZ将保护信号发送给总控，用以保护系统的安全及实现长距离的传输；其中延时芯片M51957的输出端通过二极管D6接入光电驱动芯片SN75451，二极管D6的负极连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地、基极与比较器LM393的输出端连接。
所述的EAST-NBI高压电源欠压保护装置，其特征在于：所述的电压比较模块中的设定电压可调，是通过电阻R118和R120阻值改变进行调节，比较器LM393的负输入端通过节点连接电容C106、电阻R120，电容C106并联有电阻R118，电阻R118接地，电阻R120连接+5V电压。
所述的EAST-NBI高压电源欠压保护装置，其特征在于：所述的三极管Q1的型号为8050。
本发明的原理是：
当光接收芯片HFBR-2412接收到光信号时，表示总控发出高压上电信号，高压电源需在100us内输出，同时光接收芯片HFBR-2412输出低电平，经过非门74HC14后将低电平转换为高电平5V，再将该信号送入延时芯片M51957的输入引脚2，通过该芯片延时，再通过VCC引脚7送出，经过二极管D6与三极管Q1的集电极连接。输出高压通过Vin接线端子送入比较器LM393的引脚5与设定值比较，比较器的输出与三极管Q1的基极相连。三极管Q1的集电极同时与光信号驱动芯片SN75451的引脚2和引脚7相连，该芯片的输出引脚3和5都通过电阻与+5V电源相连，同时引脚3和5分别与发光二极管DB1和光发送模块HFBR-1414TZ相连。
本发明的有益效果在于：
本发明克服了强电磁干扰，实现了高压脉冲电源的可靠运行，在实验过程中实现了高压电源的欠压保护，很好地保护了NBI其他辅助电源的安全，已应用于EAST-NBI离子源测试平台。
附图说明
    图1为欠压保护装置原理图。
图2为欠压保护装置在欠压状态下的测试波形图。
图3为欠压保护装置在正常状态下的测试波形图。
具体实施方式
如图1所示，EAST-NBI高压电源欠压保护装置，其特征在于：主要包括有4个功能模块，分别为光电转换模块1、信号延时模块3、电压比较模块2和电光转换模块4；其中，光电转换模块1由光接收芯片HFBR-2412将接收到的光信号转换成TTL电平，然后经过由并联的电容C4和电阻R6组成的高频滤波电路进行滤波，再经过非门74HC14将电平反转；电压比较模块2主要是将高压电源的输出电压Vin通过比较器LM393与设定电压比较，设定电压可调，当输出电压大于设定值时认为有高压输出，反之则没有高压输出；信号延时模块3主要是通过延时芯片M51957对接收到的电信号进行延时，延时时间通过电容C6设置，在延时时间内建立高压，其中非门74HC14的输出端接入延时芯片M51957的输入端，延时芯片M51957的VCC端通过节点连接电容C6的正极，电容C6的负极接地；电光转换模块4是通过光电驱动芯片SN75451将输入信号经过逻辑运算后，再经过光发送模块HFBR-1414TZ将保护信号发送给总控，用以保护系统的安全及实现长距离的传输；其中延时芯片M51957的输出端通过二极管D6接入光电驱动芯片SN75451，二极管D6的负极连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地、基极与比较器LM393的输出端连接。
电压比较模块2中的设定电压可调，是通过电阻R118和R120阻值改变进行调节，比较器LM393的负输入端通过节点连接电容C106、电阻R120，电容C106并联有电阻R118，电阻R118接地，电阻R120连接+5V电压。
三极管Q1的型号为8050。
图2和图3为EAST-NBI高压电源欠压保护装置的测试波形，图中蓝色（波形1）波形为接收到的开始信号作150us的延时信号，用以确保高压电源电压的建立；图中红色（波形2）波形为接收到的开始信号，EAST-NBI发送给高压电源输出电压信号；图中绿色（波形3）波形为欠压保护装置发出的欠压保护信号。从图2中可以看到，当高压电源接收到开始信号150us后，如果高压电源的输出电压仍然为0，则发出欠压保护信号；反之，从图3中可以看出，当高压电源在接收到开始信号后150us内有高压输出，则欠压保护装置没有动作。

Claims (3)

1.EAST-NBI高压电源欠压保护装置，其特征在于：主要包括有4个功能模块，分别为光电转换模块、信号延时模块、电压比较模块和电光转换模块；
其中，光电转换模块由光接收芯片HFBR-2412将接收到的光信号转换成TTL电平，然后经过由并联的电容C4和电阻R6组成的高频滤波电路进行滤波，再经过非门74HC14将电平反转；
电压比较模块主要是将高压电源的输出电压Vin通过比较器LM393与设定电压比较，设定电压可调，当输出电压大于设定值时认为有高压输出，反之则没有高压输出；
信号延时模块主要是通过延时芯片M51957对接收到的电信号进行延时，延时时间通过电容C6设置，在延时时间内建立高压，其中非门74HC14的输出端接入延时芯片M51957的输入端，延时芯片M51957的VCC端通过节点连接电容C6的正极，电容C6的负极接地；
电光转换模块是通过光电驱动芯片SN75451将输入信号经过逻辑运算后，再经过光发送模块HFBR-1414TZ将保护信号发送给总控，用以保护系统的安全及实现长距离的传输；其中延时芯片M51957的输出端通过二极管D6接入光电驱动芯片SN75451，二极管D6的负极连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地、基极与比较器LM393的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的EAST-NBI高压电源欠压保护装置，其特征在于：所述的电压比较模块中的设定电压可调，是通过电阻R118和R120阻值改变进行调节，比较器LM393的负输入端通过节点连接电容C106、电阻R120，电容C106并联有电阻R118，电阻R118接地，电阻R120连接+5V电压。
3.根据权利要求1所述的EAST-NBI高压电源欠压保护装置，其特征在于：所述的三极管Q1的型号为8050。
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