CN205490171U - 一种智能闭环高压电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高压电源，尤其地涉及一种智能闭环高压电源。该高压电源包括整流滤波单元、降压单元、逆变谐振升压单元、反馈电路以及微处理器控制电路。整流滤波单元用于对输入的市电电压进行整流滤波，输出第一电压，所述降压单元用于对输入的第一电压进行降压，输出第二电压，所述逆变谐振升压单元和降压单元电连接，用于对所述第二电压进行逆变和升压处理，输出第三电压，反馈电路采集所述第三电压或电流，调整所述逆变谐振升压单元的输出电压或电流，微处理器控制电路采集所述第三电压，产生控制信号，以控制逆变谐振升压单元。当高压电源出现短路或者其他故障，微处理器控制电路检测故障信号后立即关断逆变谐振升压单元，以维护整个电路的安全，起到防护作用。

Description

一种智能闭环高压电源

技术领域

本实用新型涉及一种高压电源，尤其地涉及一种智能闭环高压电源。

背景技术

高压电源是空气净化设备的一个主要部件，用于给空气净化设备提供几千伏到万多伏的直流电压。

请参考图1，图1为高压电源在空气净化设备中的工作原理图。如图1所示，市电电压220V经过高压电源的升压处理，加载于离子箱。由于高压电源能够输出6000V的高压，可以瞬间杀死自然菌和病毒，做到无二次污染。空气分子在高压状态形成负离子，负离子有利于身体健康。

现有高压电源的电压输出误差大和精度低，输出电压误差达到30％以上。并且，由于现有高压电源自身设计没有带有反馈电路设计，空气净化器工作时，电压电流出现波动，导致净化效果差，经常出现臭氧过剩的现象。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术的不足，目的旨在提供一种智能闭环高压电源，该智能闭环高压电源解决了现有空气净化器中高压电源工作不稳定的问题。

为了解决上述的技术问题，本实用新型提出的基本技术方案为：

具体的，本实用新型提供一种智能闭环高压电源，其包括：

整流滤波单元；所述整流滤波单元用于对输入的市电电压进行整流滤波，输出第一电压；

降压单元；所述降压单元用于对输入的第一电压进行降压，输出第二电压；

逆变谐振升压单元；所述逆变谐振升压单元和降压单元电连接，用于对所述第二电压进行逆变和升压处理，输出第三电压；

反馈电路；所述反馈电路采集所述第三电压或电流，调整所述逆变谐振升压单元的输出电压或电流；

以及微处理器控制电路；所述微处理器控制电路采集所述第三电压，产生控制信号，以控制逆变谐振升压单元。

进一步，所述降压单元包括：

吸收电路；所述吸收电路用于吸收开关管产生的尖峰波；

第一变压器；所述吸收电路和第一变压器的原边连接；

降压电路；所述降压电路和第一变压器的副边连接，对从副边加载的电压电流进行降压，输出第二电压；

光耦反馈电路；所述光耦反馈电路采集所述第二电压，输出采集信号，以调整加载于第一变压器的原边的电压。

进一步，所述光耦反馈电路包括光耦、电压采集电路以及功率开关芯片电路，所述电压采集电路用于采集所述第二电压，电压采集电路的输出端和光耦的原边电连接，光耦的副边和功率开关芯片电路电连接。

进一步，所述逆变谐振升压单元包括：

电压调整电路；

双管振荡电路；所述电压调整电路用于调整加载于所述双管振荡电路输入端的电压，双管振荡电路对该电压进行逆变和升压；

第二变压器；所述第二变压器的原边和双管振荡电路电连接；

以及整流升压电路；所述整流升压电路和第二变压器的副边电连接，对从副边加载的电压电流进行整流、滤波和升压，输出第三电压。

进一步，所述反馈电路包括：

电压采集电路；所述电压采集电路用于采集所述第三电压，输出采集信号；

电压反馈调整电路；所述电压反馈调整电路根据该采集信号输出调整电压，该调整电压加载于所述电压调整电路；

以及电流反馈调整电路；所述电流反馈调整电路采集所述整流升压电路输出的电压，以调整所述逆变谐振升压单元的输出电流。

进一步，所述微处理器控制电路包括：

检测电路；所述检测电路用于检测所述第三电压；

微处理器；所述微处理器和所述检测电路的输出端电连接，根据检测信号，输出控制信号，以控制逆变谐振升压单元；

以及保护电路：所述保护电路的输入端和微处理器电连接，根据该控制信号，控制逆变谐振升压单元的关断或重启。

进一步，所述智能闭环高压电源还包括：

第一电源模块；所述第一电源模块用于对所述第二电压进行降压，为微处理器提供电源；

以及第二电源模块；所述第二电源模块用于对所述第二电压进行降压，为逆变谐振升压单元和反馈电路中芯片提供电源。

本实用新型的有益效果是：整流滤波单元对输入的市电电压进行整流滤波，输出第一电压，降压单元对输入的第一电压进行降压，输出第二电压，逆变谐振升压单元对第二电压进行逆变和升压处理，输出第三电压并加载于离子箱，反馈电路采集第三电压或电流，根据采集信号来调整逆变谐振升压单元的输出电压或电流，从而使该高压电源能够稳定输出高压。微处理器控制电路采集第三电压，产生控制信号，以控制逆变谐振升压单元，当高压电源出现短路或者其他故障，微处理器控制电路检测故障信号后立即关断逆变谐振升压单元，以维护整个电路的安全，起到防护作用。

附图说明

图1为高压电源在空气净化设备中的工作原理图。

图2为本实用新型实施例提供一种智能闭环高压电源的原理框图。

图3为本实用新型实施例提供整流滤波单元的电路设计原理图。

图4为本实用新型实施例提供降压单元的电路设计原理图。

图5为本实用新型实施例提供逆变谐振升压单元和反馈电路的电路设计原理图。

图6为本实用新型实施例提供微处理器控制电路中微处理器的示意图。

图7为本实用新型实施例提供微处理器控制电路中检测电路的电路设计原理图。

图8为本实用新型实施例提供微处理器控制电路中保护电路的电路设计原理图。

具体实施方式

以下将结合附图2至8对本实用新型做进一步的说明，但不应以此来限制本实用新型的保护范围。为了方便说明并且理解本实用新型的技术方案，以下说明所使用的方位词均以附图所展示的方位为准。

请参考图2，图2为本实用新型实施例提供一种智能闭环高压电源的原理框图。如图2所示，整流滤波单元10对输入的220V市电电压进行整流滤波，输出第一电压，降压单元20对输入的第一电压进行降压，输出第二电压，逆变谐振升压单元30和降压单元20电连接，并对第二电压进行逆变和升压处理，输出第三电压，反馈电路40采集第三电压或电流，调整逆变谐振升压单元30的输出电压或电流，微处理器控制电路50采集第三电压，产生控制信号，以控制逆变谐振升压单元30。此处的第一电压为320V，第二电压为12V，第三电压为4KV，也可以为8KV。

请参考图3，图3为本实用新型实施例提供整流滤波单元的电路设计原理图。如图3所示，整流滤波单元10采用EMI或EMC滤波设计，共模电容和差模电容能够滤除共模信号和差模信号的干扰，而且，其能够避免变压器或者其他元器件的电磁干扰，具有良好的电磁兼容特性。

请参考图4，图4为本实用新型实施例提供降压单元的电路设计原理图。如图4所示，吸收电路201包括三个电阻、三个电容以及一个电感，第一电阻R1的一端分别与第一电感L1的一端和第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端接至等势电路，第一电阻R1的另一端分别与第一电感L1的另一端、第二电容C2的一端、第二电阻R2的一端、第三电容C3的一端连接，第二电容C2的另一端接至电路的等势电路202，第二电阻R2的另一端通过第三电阻R3和第三电容C3的另一端连接；所述等势电路202包括第二十电阻R20和第二十电容C20，第二十电阻R20的一端为等势位，第二十电阻R20和第二十电容C20并联。

第一电容C1和第二电容C2为电解电容，第一电感L1、第一电容C1以及第二电容C2组成LC滤波电路能够吸收开关管产生的尖峰电流，并且，第二电阻R2、第三电阻R3以及第三电容C3组成的电路能够进一步吸收开关管产生的尖峰电路，维护该高压电源能够稳定可靠的工作。

如图4所示，吸收电路201和第一变压器203的原边连接，降压电路204和第一变压器203的副边连接，对从副边加载的电压电流进行降压，输出第二电压。降压电路204包括第一二极管D1、第四电阻R4、第五电阻R5、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8以及第二电感L2，第一变压器203的副边的一端分别和第一二极管D1的正极、第四电阻R4的一端、第五电阻R5的一端连接，第一二极管D1的负极分别和第四电容C4的一端、第五电容C5的一端、第二电感L2的一端、第八电容C8的一端连接，第四电阻R4的另一端和第五电阻R5的另一端、第八电容C8的另一端连接，第二电感L2的另一端分别和第六电容C6的一端、第七电容C7的一端连接，第一变压器203的副边的另一端、第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端、第六电容C6的另一端、第七电容C7的另一端接地。

降压电路204采用半桥整流，其中第一二极管D1为整流二极管。第四电阻R4、第五电阻R5以及第八电容C8组成的高通滤波电路，其能够滤除低频成分，降低电路谐波。第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、以及第二电感L2组成的LC滤波电路能够进一步滤波电路中谐波，降低纹波系数，其中第四电容C4和第六电容C6为电解电容，该电解电容进一步增强滤除谐波的能力，因此，本实施例高压电源输出电压稳定可靠。

如图4所示，本实施例光耦反馈电路采集第二电压，输出采集信号，以调整加载于第一变压器203的原边的电压。

光耦反馈电路包括光耦U1、电压采集电路2051以及功率开关芯片电路2052，电压采集电路2051用于采集第二电压，电压采集电路2051的输出端和光耦U1的原边电连接，光耦U1的副边和功率开关芯片电路2052电连接。功率开关芯片电路2052采用型号为VIPER22A的功率开关芯片U2。

本实施例电压采集电路2051包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、基准比较器U2以及第九电容C9，第六电阻R6的一端和第一二极管D1的负极连接，第六电阻R6的另一端和光耦U1的原边的一端、第十电阻R10的一端连接，第十电阻R10的另一端分别和光耦U1的原边的另一端、基准比较器U2的阴极K、第九电容C9的一端连接，第九电容C9的另一端和第九电阻R9的一端连接，第九电阻R9的另一端分别和第七电阻R7的一端、基准比较器U2的参考极R、第八电阻R8的一端连接，第七电阻R7的另一端和第二电感L2的另一端连接，第八电阻R8的另一端和基准比较器U2的阳极均接地。

电压采集电路2051通过第七电阻R7采集到第二电压，通过第九电阻R9、第九电容C9以及第十电阻R10降压，将反馈信号传输给光耦U1，基准电压比较器U2能够稳定光耦U1的原边电压，以使光耦U1的反馈信号不受外界的干扰。

本实施例功率开关芯片电路2052包括功率开关芯片U2、第二二极管D2、第三二极管D3、第十电容C10以及第十一电容C11，功率开关芯片U2具有八个引脚，光耦U1副边的一端分别和功率开关芯片U2的第四引脚、第三二极管D3的负极、第十电容C10的一端连接，第三二极管D3的正极和第一变压器203的原边连接，第十电容C10的另一端接至等势电路202，光耦U1副边的另一端分别和第十一电容C11的一端、功率开关芯片U2的第三引脚连接，第十一电容C11的另一端分别和功率开关芯片U2的第一引脚、第二引脚连接，第二二极管D2的正极分别和功率开关芯片U2的第五引脚、第六引脚、第七引脚、第八引脚以及第一变压器203的原边连接。

功率开关芯片U2为电压调整核心，根据光耦U1的副边输入的采集信号产生电压调整信号，以调整第一变压器203的输出电压，从而使整个电路能够稳定可靠的工作。

请参考图5，图5为本实用新型实施例提供逆变谐振升压单元和反馈电路的电路设计原理图。如图5所示，本实施例电压调整电路301采用型号为LM317的芯片U3，其输出电压可调。反馈电路40将反馈电压加载于第十一电阻R11，通过芯片U3来调整进入双管振荡电路302的电压。第二变压器303的原边和双管振荡电路302电连接。双管振荡电路302对该电压进行逆变和升压，储能电感L3配合后续电路完成双管振荡电路302的逆变和升压处理，三极管Q1、Q2和第十二电容C12配合第二变压器303形成一个正反馈振荡电路，对输入的第二电压进行放大、逆变和振荡处理。双管推挽式振荡电路的放大倍数大，谐波含量少。

如图5所示，整流升压电路304和第二变压器303的副边电连接，对从副边加载的电压电流进行整流、滤波和升压，输出第三电压。整流升压电路304通过第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15和第十六电容C16对电流进行滤波，通过二极管D4、D5、D6和D7进行整流，可以输出4KV，也可以输出8KV。

如图5所示，电压采集电路401通过电阻R12、R13采集第三电压，输出采集信号。其中，该输出采集信号也可以由电位器R14来调节。

电压反馈调整电路402采用型号为LM358的芯片U4，根据该采集信号输出调整电压，该调整电压加载于电压调整电路301，以确保整流升压电路304能够输出稳定的工作电压。

电流反馈调整电路403采用型号为LM358的芯片U5，采集整流升压电路304输出的电压，以调整逆变谐振升压单元20的输出电流。

请一并参考图6、图7和图8，图6为本实用新型实施例提供微处理器控制电路中微处理器的示意图，图7为本实用新型实施例提供微处理器控制电路中检测电路的电路设计原理图，图8为本实用新型实施例提供微处理器控制电路中保护电路的电路设计原理图。本实施例微处理器采用型号为g80f903的单片机。该检测电路通过电阻R15和R16采集第三电压，并将采集信号输入微处理器，微处理器根据采集信号，输出控制信号，保护电路的输入端和微处理器电连接，根据该控制信号，控制逆变谐振升压单元20的关断或重启。因此，微处理器通过检测电路中拉弧或短路状态，产生控制信号，使整个电路得到安全控制。

第一电源模块对12V的第二电压进行降压，输出5V的电压，为微处理器502提供电源。第二电源模块对12V的第二电压进行降压，输出9V的电压，为逆变谐振升压单元20和反馈电路40中芯片提供电源。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (7)

1.一种智能闭环高压电源，其特征在于，包括：

整流滤波单元；所述整流滤波单元用于对输入的市电电压进行整流滤波，输出第一电压；

降压单元；所述降压单元用于对输入的第一电压进行降压，输出第二电压；

逆变谐振升压单元；所述逆变谐振升压单元和降压单元电连接，用于对所述第二电压进行逆变和升压处理，输出第三电压；

反馈电路；所述反馈电路采集所述第三电压或电流，调整所述逆变谐振升压单元的输出电压或电流；

以及微处理器控制电路；所述微处理器控制电路采集所述第三电压，产生控制信号，以控制逆变谐振升压单元。

2.根据权利要求1所述的智能闭环高压电源，其特征在于，所述降压单元包括：

吸收电路；所述吸收电路用于吸收开关管产生的尖峰波；

第一变压器；所述吸收电路和第一变压器的原边连接；

降压电路；所述降压电路和第一变压器的副边连接，对从副边加载的电压电流进行降压，输出第二电压；

光耦反馈电路；所述光耦反馈电路采集所述第二电压，输出采集信号，以调整加载于第一变压器的原边的电压。

3.根据权利要求2所述的智能闭环高压电源，其特征在于，所述光耦反馈电路包括光耦、电压采集电路以及功率开关芯片电路，所述电压采集电路用于采集所述第二电压，电压采集电路的输出端和光耦的原边电连接，光耦的副边和功率开关芯片电路电连接。

4.根据权利要求1所述的智能闭环高压电源，其特征在于，所述逆变谐振升压单元包括：

电压调整电路；

双管振荡电路；所述电压调整电路用于调整加载于所述双管振荡电路输入端的电压，双管振荡电路对该电压进行逆变和升压；

第二变压器；所述第二变压器的原边和双管振荡电路电连接；

以及整流升压电路；所述整流升压电路和第二变压器的副边电连接，对从副边加载的电压电流进行整流、滤波和升压，输出第三电压。

5.根据权利要求4所述的智能闭环高压电源，其特征在于，所述反馈电路包括：

电压采集电路；所述电压采集电路用于采集所述第三电压，输出采集信号；

电压反馈调整电路；所述电压反馈调整电路根据该采集信号输出调整电压，该调整电压加载于所述电压调整电路；

以及电流反馈调整电路；所述电流反馈调整电路采集所述整流升压电路输出的电压，以调整所述逆变谐振升压单元的输出电流。

6.根据权利要求1所述的智能闭环高压电源，其特征在于，所述微处理器控制电路包括：

检测电路；所述检测电路用于检测所述第三电压；

微处理器；所述微处理器和所述检测电路的输出端电连接，根据检测信号，输出控制信号，以控制逆变谐振升压单元；

以及保护电路：所述保护电路的输入端和微处理器电连接，根据该控制信号，控制逆变谐振升压单元的关断或重启。

7.根据权利要求1所述的智能闭环高压电源，其特征在于，所述智能闭环高压电源还包括：

第一电源模块；所述第一电源模块用于对所述第二电压进行降压，为微处理器提供电源；

以及第二电源模块；所述第二电源模块用于对所述第二电压进行降压，为逆变谐振升压单元和反馈电路中芯片提供电源。