CN207652319U - 一种高压发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压发生器，包括：预增压电路，包括：串联的第一储能电容器和第二储能电容器；第一二极管，其正极与单相交流电源的第一端连接，负极与第一储能电容器的正极连接；第二二极管，其正极与第二储能电容器的负极连接，负极与单相交流电源的第一端连接；单相交流电源的第二端连接在第一储能电容器和第二储能电容器之间；逆变电路，用于将第一储能电容器和第二储能电容器的电压转换为交变电压；变压器，其原边与逆变电路的输出侧连接。本实用新型通过预充电电路对串联的储能电容分别充电，串联的储能电容电压远远大于现有整流电路的输出电压，使得升压变压器副边绕组的匝数较少，从而能够减小高压发生器的体积。

Description

一种高压发生器

技术领域

本实用新型涉及高压设备技术领域，具体涉及一种高压发生器。

背景技术

高压发生器(英文：High voltage power supply)又叫高压电源，用于提供高电压供其他设备使用，例如X光机高压电源、激光高压电源、光谱分析高压电源、无损探伤高压电源、半导体制造设备高压电源、毛细管电泳高压电源、无损检测高压电源、半导体技术中的粒子注入高压电源、物理汽相沉积高压电源(PVD)、纳米光刻高压电源等。

现有高压发生器往往先将工频电源电压整流得到直流电压，然后将直流电压逆变成稳定的交流电输入升压变压器，通过升压变压器的输出端输出高电压。

然而，由于整流电路器件限制，整流得到的直流电压值往往低于工频电源电压的幅值，若要将其升高至较高的电压等级，则要求升压变压器副边绕组的匝数较多，从而使得高压发生器的体积较大。

发明内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种高压发生器，包括：预增压电路，包括：第一储能电容器和第二储能电容器，所述第一储能电容器的负极与所述第二储能电容器的正极连接；第一二极管，其正极与单相交流电源的第一端连接，负极与所述第一储能电容器的正极连接；第二二极管，其正极与所述第二储能电容器的负极连接，负极与所述单相交流电源的第一端连接；所述单相交流电源的第二端连接在所述第一储能电容器和所述第二储能电容器之间；逆变电路，其输入侧一端连接所述第一储能电容器的正极，输入侧另一端连接在所述第二储能电容器的负极；所述逆变电路用于将所述第一储能电容器和所述第二储能电容器的电压转换为交变电压；变压器，其原边与所述逆变电路的输出侧连接。

可选地，所述单相交流电源的第一端与所述第一二极管、所述第二二极管之间还连接有并联支路；所述并联支路包括：第一支路，包括串联的第一可控开关、第一电阻；至少一个第二支路，包括串联的第二可控开关、第二电阻。

可选地，所述单相交流电源的第二端与所述第一储能电容器、所述第二储能电容器之间还连接有第三可控开关。

可选地，所述第一储能电容器和/或所述第二储能电容器包括多个并联的子电容。

可选地，所述逆变电路包括：第四可控开关和第五可控开关，所述第四可控开关的第二端与所述第五可控开关的第一端连接；第六可控开关和第七可控开关，所述第六可控开关的第二端与所述第七可控开关的第一端连接；所述第四可控开关的第一端与所述第六可控开关的第一端连接，所述第五可控开关的第二端和所述第七可控开关的第二端连接；所述第四可控开关的第二端、所述第六可控开关的第二端分别作为所述逆变电路输出侧的第一端、第二端；控制器，其多个输出端分别与所述第四可控开关、所述第五可控开关、所述第六可控开关、所述第七可控开关的控制端连接。

可选地，所述高压发生器还包括：谐振电路，其一侧与所述逆变电路的输出侧连接，另一侧与所述变压器的原边连接。

可选地，所述谐振电路包括：第一电感、第一电容和第二电容；所述第一电感和所述第二电容串联后与所述变压器的原边线圈串联；所述第二电容与所述变压器的原边线圈并联。

可选地，所述谐振电路包括：第一电感、第二电感和第一电容；所述第一电感和所述第二电感串联后与所述变压器的原边线圈串联；所述第一电容与所述变压器的原边线圈并联。

本实用新型实施例所提供的高压发生器，先通过预充电电路对串联的储能电容分别充电，由于单相交流电源(例如工频电源)电压本身较高，每个储能电容器充电后的电压均与单相交流电源电压幅值相当，因此，串联的储能电容充电后的电压相当于单相交流电源电压幅值的两倍，远远大于现有整流电路的输出电压，若将串联的储能电容两端的电压升高至预定电压等级，则升压变压器副边绕组的匝数较少，从而能够减小高压发生器的体积。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1示出了根据本实用新型实施例的一种高压发生器的电路原理图；

图2示出了根据本实用新型实施例的另一种高压发生器的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种高压发生器，如图1和图2所示，包括预增压电路10、逆变电路20和变压器30。

预增压电路10包括第一储能电容器Cs1、第二储能电容器Cs2、第一二极管D1和第二二极管D2。

第一储能电容器Cs1和第二储能电容器Cs2，第一储能电容器Cs1的负极与第二储能电容器Cs2的正极连接。第一二极管D1的正极与单相交流电源的第一端连接，负极与第一储能电容器Cs1的正极连接。第二二极管D2的正极与第二储能电容器Cs2的负极连接，负极与单相交流电源的第一端连接。单相交流电源的第二端连接在第一储能电容器Cs1和第二储能电容器Cs2之间。可选地，第一储能电容器Cs1和/或第二储能电容器Cs2包括多个并联的子电容。需要补充说明的是，本申请中的二极管应当理解为单向导通器件，而不仅仅是二极管器件本身。

在交流电压的正半周期内电流通过第一二极管D1为第一储能电容器Cs1充电，在交流电压的负半周期内电流通过第二二极管D2为第二储能电容器Cs2充电，充分利用交流电压的正负周期为电容充电，充电效率高。

逆变电路20的输入侧一端连接第一储能电容器Cs1的正极，输入侧另一端连接在第二储能电容器Cs2的负极。逆变电路20用于将第一储能电容器Cs1和第二储能电容器Cs2的电压转换为交变电压。

变压器30的原边与逆变电路20的输出侧连接。

上述高压发生器，先通过预充电电路对串联的储能电容分别充电，由于单相交流电源(例如工频电源)电压本身较高，每个储能电容器充电后的电压均与单相交流电源电压幅值相当，因此，串联的储能电容充电后的电压相当于单相交流电源电压幅值的两倍，远远大于现有整流电路的输出电压，若将串联的储能电容两端的电压升高至预定电压等级，则升压变压器副边绕组的匝数较少，从而能够减小高压发生器的体积。

作为本实施例的一种可选实施方式，单相交流电源的第一端与第一二极管D1、第二二极管D2之间还连接有并联支路。并联支路包括第一支路和至少一个第二支路，第一支路包括串联的第一可控开关K1、第一电阻R1，第二支路包括串联的第二可控开关K2、第二电阻R2。可选地，单相交流电源的第二端与第一储能电容器Cs1、第二储能电容器Cs2之间还连接有第三可控开关K3。例如第一电阻R1为120Ω，第二电阻R2为20Ω，可以首先控制第一可控开关K1和第三可控开关K3闭合、第二可控开关K2断开，以较小的电流为储能电容器预充电，防止储能电容器过冲损坏；然后控制第二可控开关K2和第三可控开关K3闭合、第一可控开关K1断开，以较大的电流为储能电容器充电，提高充电速度。

作为本实施例的一种可选实施方式，逆变电路20包括第四可控开关S4、第五可控开关S5、第六可控开关S6、第七可控开关S7和控制器50。

第四可控开关S4和第五可控开关S5，第四可控开关S4的第二端与第五可控开关S5的第一端连接。第六可控开关S6和第七可控开关S7，第六可控开关S6的第二端与第七可控开关S7的第一端连接。第四可控开关S4的第一端与第六可控开关S6的第一端连接，第五可控开关S5的第二端和第七可控开关S7的第二端连接。第四可控开关S4的第二端、第六可控开关S6的第二端分别作为逆变电路20输出侧的第一端、第二端。控制器50的多个输出端分别与第四可控开关S4、第五可控开关S5、第六可控开关S6、第七可控开关S7的控制端连接。控制器50的其他输出端还可以分别与第一可控开关K1、第二可控开关K2、第三可控开关K3的控制端连接。

可以先控制第四可控开关S4和第七可控开关S7闭合、第五可控开关S5和第六可控开关S6断开，电流从变压器30原边线圈的上方流向下方；再控制第四可控开关S4和第七可控开关S7断开、第五可控开关S5和第六可控开关S6闭合，电流从变压器30原边线圈的下方流向上方，从而在变压器30的原边线圈内形成交变的电流。

作为本实施例的一种可选实施方式，该高压发生器还包括谐振电路40，其一侧与逆变电路20的输出侧连接，另一侧与变压器30的原边连接。通过谐振电路可以提高变压器的电能转换效率，提高变压器副边输出电压。

谐振电路40可以包括第一电感L1、第一电容C1和第二电容C2，第一电感L1和第二电容C2串联后与变压器30的原边线圈串联，第二电容C2与变压器30的原边线圈并联；或者，谐振电路40包括：第一电感L1、第二电感L2和第一电容C1，第一电感L1和第二电感L2串联后与变压器30的原边线圈串联，第一电容C1与变压器30的原边线圈并联。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种高压发生器，其特征在于，包括：

预增压电路，包括：

第一储能电容器和第二储能电容器，所述第一储能电容器的负极与所述第二储能电容器的正极连接；

第一二极管，其正极与单相交流电源的第一端连接，负极与所述第一储能电容器的正极连接；

第二二极管，其正极与所述第二储能电容器的负极连接，负极与所述单相交流电源的第一端连接；

所述单相交流电源的第二端连接在所述第一储能电容器和所述第二储能电容器之间；

逆变电路，其输入侧一端连接所述第一储能电容器的正极，输入侧另一端连接在所述第二储能电容器的负极；所述逆变电路用于将所述第一储能电容器和所述第二储能电容器的电压转换为交变电压；

变压器，其原边与所述逆变电路的输出侧连接。

2.根据权利要求1所述的高压发生器，其特征在于，所述单相交流电源的第一端与所述第一二极管、所述第二二极管之间还连接有并联支路；所述并联支路包括：

第一支路，包括串联的第一可控开关、第一电阻；

至少一个第二支路，包括串联的第二可控开关、第二电阻。

3.根据权利要求2所述的高压发生器，其特征在于，所述单相交流电源的第二端与所述第一储能电容器、所述第二储能电容器之间还连接有第三可控开关。

4.根据权利要求1所述的高压发生器，其特征在于，所述第一储能电容器和/或所述第二储能电容器包括多个并联的子电容。

5.根据权利要求1所述的高压发生器，其特征在于，所述逆变电路包括：

第四可控开关和第五可控开关，所述第四可控开关的第二端与所述第五可控开关的第一端连接；

第六可控开关和第七可控开关，所述第六可控开关的第二端与所述第七可控开关的第一端连接；

所述第四可控开关的第一端与所述第六可控开关的第一端连接，所述第五可控开关的第二端和所述第七可控开关的第二端连接；

所述第四可控开关的第二端、所述第六可控开关的第二端分别作为所述逆变电路输出侧的第一端、第二端；

控制器，其多个输出端分别与所述第四可控开关、所述第五可控开关、所述第六可控开关、所述第七可控开关的控制端连接。

6.根据权利要求1所述的高压发生器，其特征在于，还包括：

谐振电路，其一侧与所述逆变电路的输出侧连接，另一侧与所述变压器的原边连接。

7.根据权利要求6所述的高压发生器，其特征在于，所述谐振电路包括：第一电感、第一电容和第二电容；

所述第一电感和所述第二电容串联后与所述变压器的原边线圈串联；

所述第二电容与所述变压器的原边线圈并联。

8.根据权利要求6所述的高压发生器，其特征在于，所述谐振电路包括：第一电感、第二电感和第一电容；

所述第一电感和所述第二电感串联后与所述变压器的原边线圈串联；

所述第一电容与所述变压器的原边线圈并联。