CN204761330U - 升压型开关电源的功率输出电路 - Google Patents

Abstract

一种升压型开关电源的功率输出电路，涉及到一种开关电源电路，由电源电路、四个驱动电路和功率升压电路构成，四个驱动电路相互隔离，其中，第一驱动电路和第三驱动电路为前半周开关信号的驱动电路，第二驱动电路和第四驱动电路为后半周开关信号的驱动电路，各个驱动电路结构相同，由节流电阻、光耦器、偏置电阻、负载电阻、限流电阻、整形三极管、驱动上管和驱动下管构成功率升压电路由驱动电阻、功率开关管、升压变压器和阻抗电容器构成，升压变压器包括第一初级线圈、第二初级线圈和次级高压线圈。本实用新型在升压变压器的第一初级线圈回路中和第二初级线圈回路中各串联阻抗电容器，提升输出电压和输出功率，从而使升压型开关电源的效率得到提高。

Description

升压型开关电源的功率输出电路

技术领域

本实用新型涉及到一种电子电路，特别涉及到一种开关电源电路。

背景技术

高频开关电源由于去掉了工频变压器而具有高效率和小型化的特点，在工业生产、环保和现代通信领域得到广泛应用。在电站锅炉的烟气净化系统中或易产生粉尘的生产车间中，需使用电集尘器来除尘，在电集尘器装置中，需上高频升压电源产生静电。

当前，等离子技术已得到广泛的应用，工业上应用于等离子点火、等离子体煤气化、等离子热解水制氢、工业有害物质处置、医疗垃圾处置、生活垃圾无害化及能源化处置。用等离子体处置工业有害物质、医疗垃圾、生活垃圾的方式与一般的焚烧方式大不一样，等离子体是在电离层或放电现象下所形成的一种状态，放电作用使得工作气分子失去外层电子而形成离子状态，经相互碰撞而产生高温，等离子体火炬的中心温度可高达摄氏5万度以上，火炬边缘温度也可达到3千度以上，被处理的工业有害物质、医疗垃圾、垃圾废物受到高温高压的等离子体冲击时，其分子、原子将会重新组合而生成新的物质，从而使有害物质变为无害物质。利用等离子体喷枪把水蒸气气化剂加热分解后再喷入生活垃圾气化炉内或煤气化炉内与焦炭进行化学反应，所发生的反应是放热反应，可以为气化炉提供原料烘干和热解所需的热量，从而使气化炉不需输入空气或氧气，生产的合成气中氢气的分数比例高，废气的含量低，可作为生产甲醇的原料气利用。用等离子体喷枪加热分解水蒸气做气化剂来气化煤或垃圾将成为今后的首选，在常压条件下，温度在2000K时水分子几乎不分解，2500K时有25%的水发生分解，3400～3500K时氢气和氧气的摩尔分数达到最大，分别为18%和6%，当温度达到4200K时，水分子将全部分解为氢气、氢、氧气、氧和氢氧原子团，一般的加热方式难以达到这么高的温度，而使用等离子体喷枪则很容易做到。

一般等离子体喷枪的电弧作用在喷枪之外，而用于分解水蒸气的等离子体喷枪与一般等离子体喷枪不同，为了实现把水分子分解为氢和氧，提高水分子的分解率，用于分解水蒸气的等离子体喷枪其电弧作用在喷枪的内部，并且是多级电弧串联，高温等离子体电弧的能量集中作用在喷枪内的水分子上，使水分子很容易分解，分解效率高。这类等离子体喷枪需要高压电源进行引弧，使喷枪内产生等离子体电弧。

实用新型内容

本实用新型的目的是为电集尘器装置和等离子体引弧提供一种升压型开关电源的功率输出电路，使开关电源的效率高和工作可靠。

本实用新型的一种升压型开关电源的功率输出电路，主要由电阻、电容器、光耦器、三极管、功率开关管和升压变压器组成，升压变压器由初级线圈和次级高压线圈构成，其特征是在升压变压器的初级线圈回路中串联阻抗电容器；功率输出电路由电源电路、四个驱动电路和功率升压电路构成，其电源电路中，第一分压电容器C1和第二分压电容器C2串联后连接在直流供电线路1与地线之间，第一动态电容器C3和第二动态电容器C4串联后并联在第一分压电容器C1上，第三动态电容器C5和第四动态电容器C6串联后并联在第二分压电容器C2上；第一降压电阻R1的第一脚连接到直流供电线路1，第一降压电阻R1的第二脚、第一滤波电容器C7的正极与第一稳压二极管VD1的阴极连接后构成第一驱动电源，第一滤波电容器C7的负极与第一稳压二极管VD1的阳极连接后构成第一悬浮地端；第二降压电阻R2的第一脚连接到第一降压电阻R1的第二脚，第二降压电阻R2的第二脚、第二滤波电容器C8的正极与第二稳压二极管VD2的阴极连接后构成第二驱动电源，第二滤波电容器C8的负极与第二稳压二极管VD2的阳极连接后构成第二悬浮地端，第二悬浮地端连接到第一分压电容器C1的负极和第二动态电容器C4的负极；第三降压电阻R3的第一脚连接到第二降压电阻R2的第二脚，第三降压电阻R3的第二脚、第三滤波电容器C9的正极与第三稳压二极管VD3的阴极连接后构成第三驱动电源，第三滤波电容器C9的负极和第三稳压二极管VD3的阳极连接后构成第三悬浮地端；第四降压电阻R4的第一脚连接到第三降压电阻R3的第二脚，第四降压电阻R4的第二脚、第四滤波电容器C10的正极与第四稳压二极管VD4的阴极连接后构成第四驱动电源，第四滤波电容器C10的负极和第四稳压二极管VD4的阳极连接后构成地线；四个驱动电路相互隔离，其中，第一驱动电路和第三驱动电路为前半周开关信号的驱动电路，第二驱动电路和第四驱动电路为后半周开关信号的驱动电路，各个驱动电路结构相同，由节流电阻、光耦器、偏置电阻、负载电阻、限流电阻、整形三极管、驱动上管和驱动下管构成，节流电阻的第二脚连接到光耦器输入侧的阳极，光耦器输入侧的阴极连接到地线，光耦器输出侧的集电极连接到偏置电阻的第二脚和整形三极管的基极，整形三极管的集电极连接到负载电阻的第二脚、驱动上管的基极和驱动下管的基极，驱动上管的集电极连接到限流电阻的第二脚，驱动上管的发射极连接到驱动下管的发射极，第一驱动电路中驱动下管的集电极、光耦器输出侧的发射极和整形三极管的发射极连接到第一悬浮地端，第一驱动电路中偏置电阻的第一脚、负载电阻的第一脚和限流电阻的第一脚连接到第一驱动电源；第二驱动电路中驱动下管的集电极、光耦器输出侧的发射极和整形三极管的发射极连接到第二悬浮地端，第二驱动电路中偏置电阻的第一脚、负载电阻的第一脚和限流电阻的第一脚连接到第二驱动电源；第三驱动电路中驱动下管的集电极、光耦器输出侧的发射极和整形三极管的发射极连接到第三悬浮地端，第三驱动电路中偏置电阻的第一脚、负载电阻的第一脚和限流电阻的第一脚连接到第三驱动电源；第四驱动电路中驱动下管的集电极、光耦器输出侧的发射极和整形三极管的发射极连接到地线，第四驱动电路中偏置电阻的第一脚、负载电阻的第一脚和限流电阻的第一脚连接到第四驱动电源；第一驱动电路的节流电阻第一脚和第三驱动电路的节流电阻第一脚构成前半周开关信号输入端，第二驱动电路的节流电阻第一脚和第四驱动电路的节流电阻第一脚构成后半周开关信号输入端；功率升压电路由驱动电阻、功率开关管、升压变压器T和阻抗电容器构成，升压变压器T包括第一初级线圈W1、第二初级线圈W2和次级高压线圈W3；第一驱动电路的驱动上管发射极和驱动下管发射极连接后通过第一驱动电阻R21连接到第一功率开关管VT4的栅极，第二驱动电路的驱动上管发射极和驱动下管发射极连接后通过第二驱动电阻R22连接到第二功率开关管VT8的栅极，第三驱动电路的驱动上管发射极和驱动下管发射极连接后通过第三驱动电阻R23连接到第三功率开关管VT12的栅极，第四驱动电路的驱动上管发射极和驱动下管发射极连接后通过第四驱动电阻R24连接到第四功率开关管VT16的栅极；第一功率开关管VT4的漏极连接到第一动态电容器C3的正极，第一功率开关管VT4的源极连接到第一悬浮地端和第二功率开关管VT8的漏极，第二功率开关管VT8的源极连接到第二悬浮地端和第三功率开关管VT12的漏极，第三功率开关管VT12的源极连接到第三悬浮地端和第四功率开关管VT16的漏极，第四功率开关管VT16的源极连接到地线；第一功率开关管VT4的源极和第二功率开关管VT8的漏极连接后通过第一阻抗电容器C11连接到升压变压器T的第一初级线圈W1第二端，第一初级线圈W1的第一端连接到第一动态电容器C3的负极和第二动态电容器C4的正极，第三功率开关管VT12的源极和第四功率开关管VT16的漏极连接后通过第二阻抗电容器C12连接到升压变压器T的第二初级线圈W2第二端，第二初级线圈W2的第一端连接到第三动态电容器C5的负极和第四动态电容器C6的正极。

本实用新型中，在第一功率开关管VT的漏极与源极之间有第一钳位二极管VD5，第一钳位二极管VD5的阴极连接到第一功率开关管VT4的漏极，第一钳位二极管VD5的阳极连接到第一功率开关管VT4的源极；在第二功率开关管VT8的漏极与源极之间有第二钳位二极管VD6，第二钳位二极管VD6的阴极连接到第二功率开关管VT8的漏极，第二钳位二极管VD6的阳极连接到第二功率开关管VT8的源极；在第三功率开关管VT12的漏极与源极之间有第三钳位二极管VD7，第三钳位二极管VD7的阴极连接到第三功率开关管VT12的漏极，第三钳位二极管VD7的阳极连接到第三功率开关管VT12的源极；在第四功率开关管VT16的漏极与源极之间有第四钳位二极管VD8，第四钳位二极管VD8的阴极连接到第四功率开关管VT16的漏极，第四钳位二极管VD8的阳极连接到第二功率开关管VT16的源极；功率输出电路中有取样电阻R25和傍路二极管VD9～11，傍路二极管VD9～11为多只同向串联的二极管；当功率输出电路中有取样电阻R25和傍路二极管VD9～11时，第四功率开关管VT16的源极通过取样电阻R25和傍路二极管VD9～11连接到地线，傍路二极管VD9～11的阳极连接到第四功率开关管VT16的源极和取样电阻R25的第一脚，取样电阻R25的第二脚和傍路二极管VD9～11的阴极连接到地线，在取样电阻R25的第一脚有取样信号输出端6接出；升压变压器T的次级高压线圈W3有第一高压输出端4和第二高压输出端5接出。具体实施时，整形三极管和第一驱动上管选用NPN型的高频三极管，驱动下管选用PNP型的高频三极管，功率开关管选用功率MOS场效应晶体管或绝缘栅双极型晶体管。所述直流供电线路为220V交流电经桥式整流后变为直流电的电路或蓄电池供电的线路。

本实用新型的工作原理是：当振荡频率的前半周开关信号输送到第一驱动电路的节流电阻第一脚和第三驱动电路的节流电阻第一脚时，第一驱动电路中和第三驱动电路中光耦器的输入侧发光管点亮，使光耦器输出侧的接收管导通，整形三极管因基极失是而截止，驱动电源通过负载电阻向驱动上管的基极和驱动下管的基极供电，使驱动上管导通而驱动下管截止，第一驱动电路中和第三驱动电路中驱动上管与下驱动下管的连接中点便分别输出开关信号到第一功率开关管VT4的栅极和第三功率开关管VT12的栅极，使第一功率开关管VT4和第三功率开关管VT12导通，此时，由于第二驱动电路中和第四驱动电路中的节流电阻第一脚没有开关信号，第二驱动电路和第四驱动电路不能输出信号到第二功率开关管VT8和第四功率开关管VT16的栅极，使第二功率开关管VT8和第四功率开关管VT16截止，第一动态电容器C3的正极通过第一功率开关管VT4、第一阻抗电容器C11和升压变压器T的第一初级线圈W1对第二动态电容器C4充电；同时，第三动态电容器C5的正极通过第三功率开关管VT12、第二阻抗电容器C12和升压变压器T的第二初级线圈W2对第四动态电容器C6进行充电。当振荡频率的前半周开关信号停止而后半周开关信号未至时，既为死区时间，所有功率开关管同时截止。当振荡频率的后半周开关信号输送到第二驱动电路的节流电阻第一脚和第四驱动电路的节流电阻第一脚时，第二驱动电路和第四驱动电路工作情况如上所述，第二功率开关管VT8和第四功率开关管VT16导通而第一功率开关管VT4和第三功率开关管VT12截止，第二动态电容器C4的正极通过升压变压器T的第一初级线圈W1、第一阻抗电容器C11和第二功率开关管VT8对第二悬浮地端进行放电，同时直流供电线路对第一动态电容器C3进行充电；同时，第四动态电容器C6的正极通过升压变压器T的第二初级线圈W2、第二阻抗电容器C12和第四功率开关管VT16对地线进行放电，同时直流供电线路通过第一分压电容器C1对第三动态电容器C5进行充电。当振荡频率的后半周开关信号停止而振荡频率的下一个前半周开关信号未至时，既为死区时间，所有功率开关管又同时截止。在下一个振荡频率的前半周开关信号又产生时，电路又重复上述工作，如此周而复始，以第一功率开关管VT4和第二功率开关管VT8为一组、第三功率开关管VT12和第四功率开关管VT16为一组，按振荡频率交替导通，使得升压变压器T的第一初级线圈W1和第二初级线圈W2中流过同相位的高频交变电流，次级高压线圈便感应产生数万至数十万伏的高电压，次级高压线圈产生的电压与线圈的变压比及初级线圈的端电压、开关信号的占空比有关。

上述的实用新型中，第一功率开关管VT4和第二功率开关管VT8为一组、第三功率开关管VT12和第四功率开关管VT16为一组，互相串联，可减少单管耐压值，其单管耐压值为1/2V_in,V_in为直流供电电压，可解决高电压输入和大功率输出的问题，升压变压器T的第一初级线圈W1和第二初级线圈W2共用变压器，提高了高压变压器的利用率及具有抗不平衡能力。

上述的实用新型中，采用在升压变压器的初级线圈回路中串联阻抗电容器的措施，可以在不改变升压变压器线圈变压比的情况下，来提升输出电压和输出功率，从而使高频升压电源的效率得到提高。一般情况下，在升压变压器的初级线圈回路中没有阻抗电容器，如本实用新型的电路在升压变压器的初级线圈回路中没有阻抗电容器，工作时，升压变压器初级线圈的端电压UL=1/2V_in，升压变压器次级线圈的输出电压等于1/2V_in×N₂/N₁×T_on/T，式中，N₂/N₁为升压变压器线圈的变压比，T_on/T为开关信号的占空比；当本实用新型的升压变压器初级线圈回路中串联有阻抗电容器，因升压变压器初级线圈的直流电阻极小，其电阻性的阻抗可以忽略不计，工作时，阻抗电容器的容抗与升压变压器初级线圈的感抗组成复合阻抗，因此在本实用新型中，阻抗电容器上的电压与升压变压器初级线圈上的电压合计为1/2直流供电电压，由于升压变压器初级线圈上的电压超前90°及阻抗电容器C5上的电压滞后90°，因此，升压变压器初级线圈的端电压UL=1/2V_in+U_c,升压变压器次级线圈的输出电压等于（1/2V_in+U_c）×N₂/N₁×T_on/T，式中,U_c为阻抗电容器上的端电压，其值可接近1/2V_in，通过选用合适容量的阻抗电容器，使得在不改变升压变压器线圈变压比的情况下，获得近双倍电压的高压电源，使高频升压电源的效率得到提高。

上述的实用新型在电集尘器装置和等离子体引弧的升压型开关电源中应用，所述升压型开关电源为一种高频开关电源，所述的高频工作频率为10-100KHz，高频开关电源具有高效率和小型化的特点。升压型开关电源主要由电源输入电路、控制电路和功率输出电路组成，其中，控制电路采用门电路为主控元件，由振荡门产生矩形脉冲波开关信号，为了获取使第一功率开关管VT4、第二功率开关管VT8为一组以及第三功率开关管VT12、第四功率开关管VT16为一组的交替导通开关信号，在控制电路中，利用反相门与第一输出门构成的二级电路来获取振荡周期的前半周信号，用来驱动第一功率开关管VT4和第三功率开关管VT12导通，利用第二输出门的一级电路来获取振荡周期的后半周信号，用来驱动第二功率开关管VT8和第四功率开关管VT16导通，第一输出门和第二输出门交替输出开关信号，从而使第一功率开关管VT4和第二功率开关管VT8交替导通，以及使第三功率开关管VT12和第四功率开关管VT16交替导通，使得升压变压器的第一初级线圈W1和第二初级线圈W2中流过同相位的交变电流，次级高压线圈便感应产生数万至数十万伏的高电压。为了避免第一功率开关管VT4和第二功率开关管VT8共态导通或避免第三功率开关管VT12和第四功率开关管VT16共态导通而造成损坏，控制电路中具有死区控制时间电路，所述死区控制时间略大于功率开关管的存储时间。为了避免功率开关管过流损坏，当流过功率开关管的电流达到给定值时，取样电压反馈到控制电路中，使振荡门停止振荡并使第一输出门和第二输出门停止输出开关信号，使所有功率开关管都截止，实现逐周过流保护。控制电路采用门电路为主控元件，门电路为数字化的集成电路，非常适合矩形脉冲波的形成和控制，其产生的开关信号用来驱动功率开关管也非常匹配，CMOS数字集成电路还是一种微功耗元件，具有电源电压工作范围宽、抗干扰能力强、输入阻抗高、电路接口简单、工作可靠和使用寿命长的特点，因此，使得升压型开关电源具有结构简单、效率高和工作可靠的特点。

本实用新型的有益效果是：提供一种升压型开关电源的功率输出电路，在升压变压器的第一初级线圈回路中和第二初级线圈回路中各串联阻抗电容器，在不改变升压变压器线圈变压比的情况下，提升输出电压和输出功率，从而使升压型开关电源的效率得到提高。

附图说明

附图1是本实用新型的一种升压型开关电源的功率输出电路图。

图中：R1.第一降压电阻，R2.第二降压电阻，R3.第三降压电阻，R4.第四降压电阻，R5.第一节流电阻，R6.第二节流电阻，R7.第三节流电阻，R8.第四节流电阻，R9.第一偏置电阻，R10.第一负载电阻，R11.第一限流电阻，R12.第二偏置电阻，R13.第二负载电阻，R14.第二限流电阻，R15.第三偏置电阻，R16.第三负载电阻，R17.第三限流电阻，R18.第四偏置电阻，R19.第四负载电阻，R20.第四限流电阻，R21.第一驱动电阻，R22.第二驱动电阻，R23.第三驱动电阻，R24.第四驱动电阻，R25.取样电阻，C1.第一分压电容器，C2.第二分压电容器，C3.第一动态电容器，C4.第二动态电容器，C5.第三动态电容器，C6.第四动态电容器，C7.第一滤波电容器，C8.第二滤波电容器，C9.第三滤波电容器，C10.第四滤波电容器，C11.第一阻抗电容器，C12.第二阻抗电容器，VD1.第一稳压二极管，VD2.第二稳压二极管，VD3.第三稳压二极管，VD4.第四稳压二极管，VD5.第一钳位二极管，VD6.第二钳位二极管，VD7.第三钳位二极管，VD8.第四钳位二极管，VD9～11.傍路二极管，VT1.第一整形三极管，VT2.第一驱动上管，VT3.第一驱动下管，VT4.第一功率开关管，VT5.第二整形三极管，VT6.第二驱动上管，VT7.第二驱动下管，VT8.第二功率开关管，VT9.第三整形三极管，VT10.第三驱动上管，VT11.第三驱动下管，VT12.第三功率开关管，VT13.第四整形三极管，VT14.第四驱动上管，VT15.第四驱动下管，VT16.第四功率开关管，IC1.第一光耦器，IC2.第二光耦器，IC3.第三光耦器，IC4.第四光耦器，T.升压变压器，W1.第一初级线圈，W2.第二初级线圈，W3.次级高压线圈，1.直流供电线路，2.前半周开关信号输入端，3.后半周开关信号输入端，4.第一高压输出端，5.第二高压输出端，6.取样信号输出端，7.控制电路。

具体实施方式

实施例1图1所示的实施方式中，升压型开关电源的功率输出电路主要由电阻、电容器、光耦器、三极管、功率开关管和升压变压器组成，升压变压器由初级线圈和次级高压线圈构成，在升压变压器的初级线圈回路中串联阻抗电容器；功率输出电路由电源电路、四个驱动电路和功率升压电路构成，其电源电路中，220V交流电经桥式整流后变为直流电而构成直流供电线路1，第一分压电容器C1和第二分压电容器C2串联后连接在直流供电线路1与地线之间，第一动态电容器C3和第二动态电容器C4串联后并联在第一分压电容器C1上，第三动态电容器C5和第四动态电容器C6串联后并联在第二分压电容器C2上；第一降压电阻R1的第一脚连接到直流供电线路1，第一降压电阻R1的第二脚、第一滤波电容器C7的正极与第一稳压二极管VD1的阴极连接后构成第一驱动电源，第一滤波电容器C7的负极与第一稳压二极管VD1的阳极连接后构成第一悬浮地端；第二降压电阻R2的第一脚连接到第一降压电阻R1的第二脚，第二降压电阻R2的第二脚、第二滤波电容器C8的正极与第二稳压二极管VD2的阴极连接后构成第二驱动电源，第二滤波电容器C8的负极与第二稳压二极管VD2的阳极连接后构成第二悬浮地端，第二悬浮地端连接到第一分压电容器C1的负极和第二动态电容器C4的负极；第三降压电阻R3的第一脚连接到第二降压电阻R2的第二脚，第三降压电阻R3的第二脚、第三滤波电容器C9的正极与第三稳压二极管VD3的阴极连接后构成第三驱动电源，第三滤波电容器C9的负极和第三稳压二极管VD3的阳极连接后构成第三悬浮地端；第四降压电阻R4的第一脚连接到第三降压电阻R3的第二脚，第四降压电阻R4的第二脚、第四滤波电容器C10的正极与第四稳压二极管VD4的阴极连接后构成第四驱动电源，第四滤波电容器C10的负极和第四稳压二极管VD4的阳极连接后构成地线；四个驱动电路相互隔离，其中，第一驱动电路和第三驱动电路为前半周开关信号的驱动电路，第二驱动电路和第四驱动电路为后半周开关信号的驱动电路，各个驱动电路结构相同，由节流电阻、光耦器、偏置电阻、负载电阻、限流电阻、整形三极管、驱动上管和驱动下管构成，节流电阻的第二脚连接到光耦器输入侧的阳极，光耦器输入侧的阴极连接到地线，光耦器输出侧的集电极连接到偏置电阻的第二脚和整形三极管的基极，整形三极管的集电极连接到负载电阻的第二脚、驱动上管的基极和驱动下管的基极，驱动上管的集电极连接到限流电阻的第二脚，驱动上管的发射极连接到驱动下管的发射极，第一驱动电路中驱动下管的集电极、光耦器输出侧的发射极和整形三极管的发射极连接到第一悬浮地端，第一驱动电路中偏置电阻的第一脚、负载电阻的第一脚和限流电阻的第一脚连接到第一驱动电源；第二驱动电路中驱动下管的集电极、光耦器输出侧的发射极和整形三极管的发射极连接到第二悬浮地端，第二驱动电路中偏置电阻的第一脚、负载电阻的第一脚和限流电阻的第一脚连接到第二驱动电源；第三驱动电路中驱动下管的集电极、光耦器输出侧的发射极和整形三极管的发射极连接到第三悬浮地端，第三驱动电路中偏置电阻的第一脚、负载电阻的第一脚和限流电阻的第一脚连接到第三驱动电源；第四驱动电路中驱动下管的集电极、光耦器输出侧的发射极和整形三极管的发射极连接到地线，第四驱动电路中偏置电阻的第一脚、负载电阻的第一脚和限流电阻的第一脚连接到第四驱动电源；第一驱动电路的节流电阻第一脚和第三驱动电路的节流电阻第一脚构成前半周开关信号输入端，第二驱动电路的节流电阻第一脚和第四驱动电路的节流电阻第一脚构成后半周开关信号输入端；功率升压电路由驱动电阻、功率开关管、升压变压器T和阻抗电容器构成，升压变压器T包括第一初级线圈W1、第二初级线圈W2和次级高压线圈W3；第一驱动电路的驱动上管发射极和驱动下管发射极连接后通过第一驱动电阻R21连接到第一功率开关管VT4的栅极，第二驱动电路的驱动上管发射极和驱动下管发射极连接后通过第二驱动电阻R22连接到第二功率开关管VT8的栅极，第三驱动电路的驱动上管发射极和驱动下管发射极连接后通过第三驱动电阻R23连接到第三功率开关管VT12的栅极，第四驱动电路的驱动上管发射极和驱动下管发射极连接后通过第四驱动电阻R24连接到第四功率开关管VT16的栅极；第一功率开关管VT4的漏极连接到第一动态电容器C3的正极，第一功率开关管VT4的源极连接到第一悬浮地端和第二功率开关管VT8的漏极，第二功率开关管VT8的源极连接到第二悬浮地端和第三功率开关管VT12的漏极，第三功率开关管VT12的源极连接到第三悬浮地端和第四功率开关管VT16的漏极，第四功率开关管VT16的源极连接到傍路二极管VD9～11的阳极和取样电阻R25的第一脚，取样电阻R25的第二脚和傍路二极管VD9～11的阴极连接到地线，在取样电阻R25的第一脚有取样信号输出端6接出；第一功率开关管VT4的源极和第二功率开关管VT8的漏极连接后通过第一阻抗电容器C11连接到升压变压器T的第一初级线圈W1第二端，第一初级线圈W1的第一端连接到第一动态电容器C3的负极和第二动态电容器C4的正极，第三功率开关管VT12的源极和第四功率开关管VT16的漏极连接后通过第二阻抗电容器C12连接到升压变压器T的第二初级线圈W2第二端，第二初级线圈W2的第一端连接到第三动态电容器C5的负极和第四动态电容器C6的正极，升压变压器T的次级高压线圈W3有第一高压输出端4和第二高压输出端5接出。为了提高电源效率及把功率开关管在关断过程中产生的尖峰电压钳位于输入电压，本实施例在第一功率开关管VT的漏极与源极之间有第一钳位二极管VD5，第一钳位二极管VD5的阴极连接到第一功率开关管VT4的漏极，第一钳位二极管VD5的阳极连接到第一功率开关管VT4的源极；在第二功率开关管VT8的漏极与源极之间有第二钳位二极管VD6，第二钳位二极管VD6的阴极连接到第二功率开关管VT8的漏极，第二钳位二极管VD6的阳极连接到第二功率开关管VT8的源极；在第三功率开关管VT12的漏极与源极之间有第三钳位二极管VD7，第三钳位二极管VD7的阴极连接到第三功率开关管VT12的漏极，第三钳位二极管VD7的阳极连接到第三功率开关管VT12的源极；在第四功率开关管VT16的漏极与源极之间有第四钳位二极管VD8，第四钳位二极管VD8的阴极连接到第四功率开关管VT16的漏极，第四钳位二极管VD8的阳极连接到第二功率开关管VT16的源极。本实施例中，整形三极管和第一驱动上管选用NPN型的高频三极管，驱动下管选用PNP型的高频三极管，功率开关管选用功率MOS场效应晶体管或绝缘栅双极型晶体管。

本实施例在电集尘器装置和等离子体引弧的升压型开关电源中应用，升压型开关电源主要由电源输入电路、控制电路和功率输出电路组成，其中，控制电路采用门电路为主控元件，由振荡门产生矩形脉冲波开关信号，为了获取使第一功率开关管VT4、第二功率开关管VT8为一组以及第三功率开关管VT12、第四功率开关管VT16为一组的交替导通开关信号，在控制电路中，利用反相门与第一输出门构成的二级电路来获取振荡周期的前半周信号，用来驱动第一功率开关管VT4和第三功率开关管VT12导通，利用第二输出门的一级电路来获取振荡周期的后半周信号，用来驱动第二功率开关管VT8和第四功率开关管VT16导通，第一输出门和第二输出门交替输出开关信号，从而使第一功率开关管VT4和第二功率开关管VT8交替导通，以及使第三功率开关管VT12和第四功率开关管VT16交替导通，使得升压变压器的第一初级线圈W1和第二初级线圈W2中流过同相位的交变电流，次级高压线圈便感应产生数万至数十万伏的高电压。本实施例应用时，控制电路的第一输出门的输出端连接到第一驱动电路的节流电阻第一脚和第三驱动电路的节流电阻第一脚，控制电路的第二输出门的输出端连接到第二驱动电路的节流电阻第一脚和第四驱动电路的节流电阻第一脚，当振荡频率的前半周开关信号输送到第一驱动电路的节流电阻第一脚和第三驱动电路的节流电阻第一脚时，第一驱动电路中和第三驱动电路中光耦器的输入侧发光管点亮，使光耦器输出侧的接收管导通，整形三极管因基极失是而截止，驱动电源通过负载电阻向驱动上管的基极和驱动下管的基极供电，使驱动上管导通而驱动下管截止，第一驱动电路中和第三驱动电路中驱动上管与下驱动下管的连接中点便分别输出开关信号到第一功率开关管VT4的栅极和第三功率开关管VT12的栅极，使第一功率开关管VT4和第三功率开关管VT12导通，此时，由于第二驱动电路中和第四驱动电路中的节流电阻第一脚没有开关信号，第二驱动电路和第四驱动电路不能输出信号到第二功率开关管VT8和第四功率开关管VT16的栅极，使第二功率开关管VT8和第四功率开关管VT16截止，第一动态电容器C3的正极通过第一功率开关管VT4、第一阻抗电容器C11和升压变压器T的第一初级线圈W1对第二动态电容器C4充电；同时，第三动态电容器C5的正极通过第三功率开关管VT12、第二阻抗电容器C12和升压变压器T的第二初级线圈W2对第四动态电容器C6进行充电。当振荡频率的前半周开关信号停止而后半周开关信号未至时，既为死区时间，所有功率开关管同时截止。当振荡频率的后半周开关信号输送到第二驱动电路的节流电阻第一脚和第四驱动电路的节流电阻第一脚时，第二驱动电路和第四驱动电路工作情况如上所述，第二功率开关管VT8和第四功率开关管VT16导通而第一功率开关管VT4和第三功率开关管VT12截止，第二动态电容器C4的正极通过升压变压器T的第一初级线圈W1、第一阻抗电容器C11和第二功率开关管VT8对第二悬浮地端进行放电，同时直流供电线路对第一动态电容器C3进行充电；同时，第四动态电容器C6的正极通过升压变压器T的第二初级线圈W2、第二阻抗电容器C12和第四功率开关管VT16对地线进行放电，同时直流供电线路通过第一分压电容器C1对第三动态电容器C5进行充电。当振荡频率的后半周开关信号停止而振荡频率的下一个前半周开关信号未至时，既为死区时间，所有功率开关管又同时截止。在下一个振荡频率的前半周开关信号又产生时，电路又重复上述工作，如此周而复始，以第一功率开关管VT4和第二功率开关管VT8为一组、第三功率开关管VT12和第四功率开关管VT16为一组，按振荡频率交替导通，使得升压变压器T的第一初级线圈W1和第二初级线圈W2中流过同相位的高频交变电流，次级高压线圈便感应产生数万至数十万伏的高电压。

Claims (7)

1.一种升压型开关电源的功率输出电路，主要由电阻、电容器、光耦器、三极管、功率开关管和升压变压器组成，升压变压器由初级线圈和次级高压线圈构成，其特征是在升压变压器的初级线圈回路中串联阻抗电容器；功率输出电路由电源电路、四个驱动电路和功率升压电路构成，其电源电路中，第一分压电容器（C1）和第二分压电容器（C2）串联后连接在直流供电线路（1）与地线之间，第一动态电容器（C3）和第二动态电容器（C4）串联后并联在第一分压电容器（C1）上，第三动态电容器（C5）和第四动态电容器（C6）串联后并联在第二分压电容器（C2）上；第一降压电阻（R1）的第一脚连接到直流供电线路（1），第一降压电阻（R1）的第二脚、第一滤波电容器（C7）的正极与第一稳压二极管（VD1）的阴极连接后构成第一驱动电源，第一滤波电容器（C7）的负极与第一稳压二极管（VD1）的阳极连接后构成第一悬浮地端；第二降压电阻（R2）的第一脚连接到第一降压电阻（R1）的第二脚，第二降压电阻（R2）的第二脚、第二滤波电容器（C8）的正极与第二稳压二极管（VD2）的阴极连接后构成第二驱动电源，第二滤波电容器（C8）的负极与第二稳压二极管（VD2）的阳极连接后构成第二悬浮地端，第二悬浮地端连接到第一分压电容器（C1）的负极和第二动态电容器（C4）的负极；第三降压电阻（R3）的第一脚连接到第二降压电阻（R2）的第二脚，第三降压电阻（R3）的第二脚、第三滤波电容器（C9）的正极与第三稳压二极管（VD3）的阴极连接后构成第三驱动电源，第三滤波电容器（C9）的负极和第三稳压二极管（VD3）的阳极连接后构成第三悬浮地端；第四降压电阻（R4）的第一脚连接到第三降压电阻（R3）的第二脚，第四降压电阻（R4）的第二脚、第四滤波电容器（C10）的正极与第四稳压二极管（VD4）的阴极连接后构成第四驱动电源，第四滤波电容器（C10）的负极和第四稳压二极管（VD4）的阳极连接后构成地线；

四个驱动电路相互隔离，其中，第一驱动电路和第三驱动电路为前半周开关信号的驱动电路，第二驱动电路和第四驱动电路为后半周开关信号的驱动电路，各个驱动电路结构相同，由节流电阻、光耦器、偏置电阻、负载电阻、限流电阻、整形三极管、驱动上管和驱动下管构成，节流电阻的第二脚连接到光耦器输入侧的阳极，光耦器输入侧的阴极连接到地线，光耦器输出侧的集电极连接到偏置电阻的第二脚和整形三极管的基极，整形三极管的集电极连接到负载电阻的第二脚、驱动上管的基极和驱动下管的基极，驱动上管的集电极连接到限流电阻的第二脚，驱动上管的发射极连接到驱动下管的发射极，第一驱动电路中驱动下管的集电极、光耦器输出侧的发射极和整形三极管的发射极连接到第一悬浮地端，第一驱动电路中偏置电阻的第一脚、负载电阻的第一脚和限流电阻的第一脚连接到第一驱动电源；第二驱动电路中驱动下管的集电极、光耦器输出侧的发射极和整形三极管的发射极连接到第二悬浮地端，第二驱动电路中偏置电阻的第一脚、负载电阻的第一脚和限流电阻的第一脚连接到第二驱动电源；第三驱动电路中驱动下管的集电极、光耦器输出侧的发射极和整形三极管的发射极连接到第三悬浮地端，第三驱动电路中偏置电阻的第一脚、负载电阻的第一脚和限流电阻的第一脚连接到第三驱动电源；第四驱动电路中驱动下管的集电极、光耦器输出侧的发射极和整形三极管的发射极连接到地线，第四驱动电路中偏置电阻的第一脚、负载电阻的第一脚和限流电阻的第一脚连接到第四驱动电源；第一驱动电路的节流电阻第一脚和第三驱动电路的节流电阻第一脚构成前半周开关信号输入端，第二驱动电路的节流电阻第一脚和第四驱动电路的节流电阻第一脚构成后半周开关信号输入端；

功率升压电路由驱动电阻、功率开关管、升压变压器（T）和阻抗电容器构成，升压变压器（T）包括第一初级线圈（W1）、第二初级线圈（W2）和次级高压线圈（W3）；第一驱动电路的驱动上管发射极和驱动下管发射极连接后通过第一驱动电阻（R21）连接到第一功率开关管（VT4）的栅极，第二驱动电路的驱动上管发射极和驱动下管发射极连接后通过第二驱动电阻（R22）连接到第二功率开关管（VT8）的栅极，第三驱动电路的驱动上管发射极和驱动下管发射极连接后通过第三驱动电阻（R23）连接到第三功率开关管（VT12）的栅极，第四驱动电路的驱动上管发射极和驱动下管发射极连接后通过第四驱动电阻（R24）连接到第四功率开关管（VT16）的栅极；第一功率开关管（VT4）的漏极连接到第一动态电容器（C3）的正极，第一功率开关管（VT4）的源极连接到第一悬浮地端和第二功率开关管（VT8）的漏极，第二功率开关管（VT8）的源极连接到第二悬浮地端和第三功率开关管（VT12）的漏极，第三功率开关管（VT12）的源极连接到第三悬浮地端和第四功率开关管（VT16）的漏极，第四功率开关管（VT16）的源极连接到地线；第一功率开关管（VT4）的源极和第二功率开关管（VT8）的漏极连接后通过第一阻抗电容器（C11）连接到升压变压器（T）的第一初级线圈（W1）第二端，第一初级线圈（W1）的第一端连接到第一动态电容器（C3）的负极和第二动态电容器（C4）的正极，第三功率开关管（VT12）的源极和第四功率开关管（VT16）的漏极连接后通过第二阻抗电容器（C12）连接到升压变压器（T）的第二初级线圈（W2）第二端，第二初级线圈（W2）的第一端连接到第三动态电容器（C5）的负极和第四动态电容器（C6）的正极。

2.根据权利要求1所述的一种升压型开关电源的功率输出电路，其特征是在第一功率开关管（VT4）的漏极与源极之间有第一钳位二极管（VD5），第一钳位二极管（VD5）的阴极连接到第一功率开关管（VT4）的漏极，第一钳位二极管（VD5）的阳极连接到第一功率开关管（VT4）的源极。

3.根据权利要求1所述的一种升压型开关电源的功率输出电路，其特征是在第二功率开关管（VT8）的漏极与源极之间有第二钳位二极管（VD6），第二钳位二极管（VD6）的阴极连接到第二功率开关管（VT8）的漏极，第二钳位二极管（VD6）的阳极连接到第二功率开关管（VT8）的源极。

4.根据权利要求1所述的一种升压型开关电源的功率输出电路，其特征是在第三功率开关管（VT12）的漏极与源极之间有第三钳位二极管（VD7），第三钳位二极管（VD7）的阴极连接到第三功率开关管（VT12）的漏极，第三钳位二极管（VD7）的阳极连接到第三功率开关管（VT12）的源极。

5.根据权利要求1所述的一种升压型开关电源的功率输出电路，其特征是在第四功率开关管（VT16）的漏极与源极之间有第四钳位二极管（VD8），第四钳位二极管（VD8）的阴极连接到第四功率开关管（VT16）的漏极，第四钳位二极管（VD8）的阳极连接到第二功率开关管（VT16）的源极。

6.根据权利要求1所述的一种升压型开关电源的功率输出电路，其特征是功率输出电路中有取样电阻（R25）和傍路二极管（VD9～11），傍路二极管（VD9～11）为多只同向串联的二极管；当功率输出电路中有取样电阻（R25）和傍路二极管（VD9～11）时，第四功率开关管（VT16）的源极通过取样电阻（R25）和傍路二极管（VD9～11）连接到地线，傍路二极管（VD9～11）的阳极连接到第四功率开关管（VT16）的源极和取样电阻（R25）的第一脚，取样电阻（R25）的第二脚和傍路二极管（VD9～11）的阴极连接到地线，在取样电阻（R25）的第一脚有取样信号输出端（6）接出。

7.根据权利要求1所述的一种升压型开关电源的功率输出电路，其特征是升压变压器（T）的次级高压线圈（W3）有第一高压输出端（4）和第二高压输出端（5）接出。