CN206237331U - 真空度测量用高压脉冲电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种真空度测量用高压脉冲电源，市电经过整流电路和滤波电路得到直流电压，该直流电压作为反激电路的输入电压，继电器处于关断状态；当磁场电路的电容充电至固定电压时，继电器导通，电容放电回路和磁场电路同步产生相互叠加的电场与磁场；电容的电压作为反激升压电路的输入电压，先经过MOS管得到设定频率的输入交流电压，然后经过反激变压器进行升压后得到高压方波，高压方波再经过倍压电路进行第二次升压，最后经过高压整流电路可得到直流高压，通过同步控制单元的控制得到直流脉冲高压。本实用新型中的逆变电路选取单端反激逆变电路，电路简单，转换效率高，损失小，造价低。

Description

真空度测量用高压脉冲电源

技术领域

本实用新型属于电气测量设备领域，更具体地说，涉及一种真空度测量用高压脉冲电源。

背景技术

随着电源应用对象朝更加多样性、新颖性和复杂性发展，对于特种电源设备要求也越来越高，不仅要保证内在性能的完美，而且要赋予其各式各样的特定外部特性和智能接口方式。脉冲电源作为特种电源中的一种，主要用于需求高压电脉冲的工业、军事、科研等领域，其实质是一种通过开关通断控制的直流电源。现在的脉冲功率电源系统大多采用电力电子学中的开关变换技术，用220V或380V交流电源供电，经过整流滤波、高频功率管逆变、高频高压变压器升压、再经过倍压电路输出直流高压，利用该直流高压对储能元器件进行充电，然后利用时序信号有规律的控制放电开关的导通，最后电路向负载快速放电产生功率脉冲。

实现脉冲电源的方式基本可分为三种：第一种，利用逆变电路将直流电变换为脉冲输出。这种方式的原理是利用开关管的通断将直流电转换为一定频率的脉冲。这种电路采用了高频变压器，使得电源效率有所提高，但是其缺点在于不易调节脉冲的幅值、频率、占空比。第二种，利用直流斩波原理输出脉冲电压。此方式是利用直流斩波电路将直流电变为另一种固定电压或可调电压的直流电。这类直流电源结构简单，工作稳定，但是由于电路中采用了工频变压器，使得设备体积庞大，耗材多、成本高，而且实用效率也不高。第三种整套电源装置采用两套电源装置供电。一套直流基础电源，一套频率及峰值都可控的脉冲电源。这类电源采用无触点的半导体开关，产生的脉冲电压波形单一稳定。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种真空度测量用高压脉冲电源。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

设计一种真空度测量用高压脉冲电源，包括与市电输入连接的整流电路、滤波电路、逆变电路、高压整流电路、同步控制单元；

所述逆变电路包括反激电路、反激升压电路、反激变压器、倍压电路，所述反激电路包括通过继电器连接的电容放电回路和磁场电路；

市电经过所述整流电路和滤波电路得到直流电压，该直流电压作为反激电路的输入电压，所述继电器处于关断状态；当所述磁场电路的电容充电至固定电压时，所述继电器导通，所述电容放电回路和磁场电路同步产生相互叠加的电场与磁场；所述电容的电压作为反激升压电路的输入电压，先经过MOS管得到设定频率的输入交流电压，然后经过反激变压器进行升压后得到高压方波，高压方波再经过倍压电路进行第二次升压，最后经过高压整流电路可得到直流高压，通过同步控制单元的控制得到直流脉冲高压。

在上述技术方案中，所述磁场电路、反激升压电路、MOS管、反激变压器构成RCD钳位电路。

实施本实用新型真空度测量用高压脉冲电源，具有以下有益效果：

本实用新型中的逆变电路选取单端反激逆变电路，其功率范围满足设计要求，且电路简单，转换效率高，损失小，造价低等优点；电源的脉冲宽度由主电路中晶闸管进行控制，因此反激电路中对于反激变压器设计可以选取适当的参数使得设计更加简便、高效。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型真空度测量用高压脉冲电源的结构示意图；

图2为本实用新型真空度测量用高压脉冲电源的电路示意图；

图3为本实用新型实施例中驱动芯片控制端电源的电路图；

图4为本实用新型实施例中同步控制电路的示意图；

图5为本实用新型实施例中开关管驱动电路的示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型真空度测量用高压脉冲电源，包括与市电输入连接的整流电路、滤波电路、逆变电路、高压整流电路、同步控制单元。其中，逆变电路包括反激电路、反激升压电路、反激变压器、倍压电路，反激电路包括通过继电器连接的电容放电回路和磁场电路。反激变压器由于存在漏感，在开关管关断瞬间会产生很大的尖峰电压，使得开关管承受较高的电压应力，甚至可能导致开关管损坏，因此本实用新型将磁场电路、反激升压电路、MOS管、反激变压器构成RCD钳位电路，RCD钳位电路可以吸收漏感能量并具有结构简单、体积小、成本低等优点。

如图2所示，220V交流市电输入经过整流电路和滤波电路后得到稳定的直流电压，将稳定的直流电压输入反激电路进行逆变升压，反激变压器的设计是本实用新型最重要的部分，通过所需参数对反激变压器进行正确设计，由于反激变压器的设计也受到如匝数、体积、效率等因素的限制，因此直流电压通过逆变升压后还需倍压电路进行升压，最终得到所需的高压直流电压。此时由于同步控制单元对主电路晶闸管进行导通和关断的控制从而得到直流脉冲高压。

图3为驱动芯片控制端电源的电路图，采用适配器供电，由适配器将交流220V市电转换为直流12V并接入CN3端口，经过稳压电路后分别得到5V和3.3V直流电，用于为不同电平标准的芯片供电。

图4为同步控制电路图，采用STM32F407输出PWM信号控制晶闸管的开通与关断，从而实现高压脉冲电源的产生。晶闸管选用400V耐压值的继电器，具体型号为N4V40型。

图5为开关管驱动电路图，通过SG3525输出PWM信号并经过IR2110进行功率放大后控制反激电路中MOS管的导通与关断。

本实用新型工作原理如下：市电经过整流电路、滤波电路得到直流电压，该直流电压作为反激电路的输入电压，继电器处于关断状态；当磁场电路的电容充电至固定电压时，继电器导通，电容放电回路和磁场电路同步产生相互叠加的电场与磁场；电容的电压作为反激升压电路的输入电压，先经过MOS管得到设定频率的输入交流电压，然后经过反激变压器进行升压后得到高压方波，高压方波再经过八倍倍压电路进行第二次升压，最后经过高压整流电路可得到直流高压，由于MOS管的工作频率一般在千赫兹级别，脉冲宽度无法达到所需要求，因此脉冲宽度由同步控制单元即主电路中继电器的导通和关断控制得到直流脉冲高压。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (2)

1.一种真空度测量用高压脉冲电源，包括与市电输入连接的整流电路、滤波电路、逆变电路、高压整流电路、同步控制单元，其特征在于，

所述逆变电路包括反激电路、反激升压电路、反激变压器、倍压电路，所述反激电路包括通过继电器连接的电容放电回路和磁场电路；

市电经过所述整流电路和滤波电路得到直流电压，该直流电压作为反激电路的输入电压，所述继电器处于关断状态；当所述磁场电路的电容充电至固定电压时，所述继电器导通，所述电容放电回路和磁场电路同步产生相互叠加的电场与磁场；所述电容的电压作为反激升压电路的输入电压，先经过MOS管得到设定频率的输入交流电压，然后经过反激变压器进行升压后得到高压方波，高压方波再经过倍压电路进行第二次升压，最后经过高压整流电路可得到直流高压，通过同步控制单元的控制得到直流脉冲高压。

2.根据权利要求1所述的真空度测量用高压脉冲电源，其特征在于，所述磁场电路、反激升压电路、MOS管、反激变压器构成RCD钳位电路。