CN208063047U - 一种高压电源电路 - Google Patents

Abstract

一种高压电源电路包括：正高压振荡单元、负高压振荡单元、电压叠加单元、正高压电压取样单元、负高压电压取样单元、差分放大单元、高压输出单元、负载电流采样单元及运算放大单元，正高压振荡单元的输入端与PWM输出信号连接，正高压振荡单元的输出端与电压叠加单元的第一输入端连接，负高压振荡单元的输入端与恒压源的输入端连接，负高压振荡单元的第一输出端与电压叠加单元的第二输入端连接，电压叠加单元的输出端输出高压电源。本实用新型通过设置电压叠加单元，将正高压振荡单元和负高压振荡单元的电压叠加后输出高压电源，且通过将高压输出单元输出的高压反馈至正高压振荡单元后调节输出的高压电源，从而提高电源输出的精度，可靠性更高。

Description

一种高压电源电路

技术领域

本实用新型涉及一种电源电路领域，特别是涉及一种高压电源电路。

背景技术

激光打印机电源的TX通常都需使用到正高电压及负高电压叠加输出，而且需要输出电压随PWM信号占空比的变化实现线性输出。尤其在PWM占空比0％时，要输出-1500V的高压(带载30uA，等效输出阻抗50MΩ)，此条件下正高压转换器已经停止工作，传统的高压电源电路的TX输出是由负高压通过旁路电阻(R503、R504、R505三个15MΩ的电阻，总共45MΩ)与电压取样电阻(R515、R519两个180MΩ的电阻，总共360MΩ)及输出等效阻抗(50MΩ)的并联电阻之间分压得到的简化电路，如下图1所示。

在负高压一定的情况下，为得到足够的-1500V输出，需要旁路电阻R503、R504、R505取值很小(45MΩ)，并且负反馈电压取样电阻R515、R519取值很大(180MΩ)，而基于现有的电阻生产技术，极高阻值电阻的成本比较昂贵且精度较差，如180MΩ的电阻，其精度最多只能做到2％，而且受环境温湿度的影响很大，使得激光打印机电源的TX输出电压的精度不高，可靠性差；如果用多个较低阻值的电阻进行串联代替，由于电阻个数的增加成本也将大幅度升高，而且较多的电阻个数会增加电路板设计的困难，加大了产品的体积。旁路电阻太小，导致上面的功率耗损大大加大，尤其在正高压输出最高时，产品温升及寿命难于达到客户要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种可靠性较高、精度较高的高压电源电路。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种高压电源电路，包括：正高压振荡单元、负高压振荡单元、电压叠加单元、正高压电压取样单元、负高压电压取样单元、差分放大单元、高压输出单元、负载电流采样单元及运算放大单元，

所述正高压振荡单元的输入端与PWM输出信号连接，所述正高压振荡单元的输出端与所述电压叠加单元的第一输入端连接，所述负高压振荡单元的输入端与恒压源的输入端连接，所述负高压振荡单元的第一输出端与所述电压叠加单元的第二输入端连接，所述电压叠加单元的输出端输出高压电源；

所述正高压电压取样单元的输入端与所述正高压振荡单元的输出端连接，所述正高压电压取样单元的输出端与所述差分放大单元的第一输入端连接，所述负高压振荡单元的第一输出端还与所述负高压电压取样单元的输入端连接，所述负高压电压取样单元的输出端与所述差分放大单元的第二输入端连接，所述差分放大单元的输出端与所述高压输出单元的输入端连接，所述高压输出单元的输出端与所述正高压振荡单元的输入端连接；

所述负载电流采样单元的采集端与所述负高压振荡单元的第二输出端连接，所述负载电流采样单元的输出端与所述运算放大单元的电流输入端连接，所述高压输出单元的输出端还与所述运算放大单元的电压输入端连接，所述运算放大单元的输出端实现逻辑电压输出。

在本实施例一实施方式中，所述电压叠加单元包括第一电阻R1和第五电阻R5，所述第一电阻R1的第一端与所述正高压振荡单元的第一电压输出端连接，所述第一电阻R1的第二端与所述第五电阻R5的第一端连接，所述第五电阻R5的第二端与所述负高压振荡单元的第一输出端连接。

在本实施例一实施方式中，所述正高压电压取样单元包括第三电阻R3，所述第三电阻R3的第一端与所述第一电阻R1和所述第五电阻R5的连接节点连接，所述第三电阻R3的第二端与所述差分放大单元的第一输入端连接。

在本实施例一实施方式中，所述负高压电压取样单元包括第四电阻R4、第六电阻R6和第九电阻R9，所述第六电阻R6的第一端与所述负高压振荡单元的第一电压输出端连接，所述第六电阻R6的第二端经所述第四电阻R4后与所述差分放大单元的第二输入端连接，所述第九电阻R9的一端与所述差分放大单元的第二输入端连接，另一端接地。

在本实施例一实施方式中，所述差分放大单元包括第八电阻R8、第三二极管D3和差分放大器U1A，所述第三二极管D3的阳极接地，所述第三二极管D3的阴极分别与所述第八电阻R8的第一端和所述差分放大器U1A的反相输入端连接，所述第八电阻R8的第二端与所述差分放大器U1A的输出端，所述差分放大器U1A的同相输入端与所述负高压电压取样单元的输出端连接。

在本实施例一实施方式中，所述高压输出单元包括稳压二极管D4和第十三电阻R13，所述稳压二极管D4的阴极与所述差分放大器U1A的输出端连接，所述稳压二极管D4的阳极与所述第十三电阻R13的第一端连接，所述第十三电阻R13的第二端接地，所述高压输出单元用于通过所述稳压二极管D4的阳极输出正高压信号。

在本实施例一实施方式中，所述负载电流采样单元包括电流采集电阻R27，所述电流采集电阻R27的一端与所述负高压振荡单元的第二输出端连接，所述电流采集电阻R27的另一端与所述运算放大单元的电流输入端连接。

在本实施例一实施方式中，所述运算放大单元包括第二十六电阻R26、第二十八电阻和运算放大器U2C，所述第二十六电阻R26的第一端分别与所述高压输出单元的输出端和所述运算放大器U2C的反向输入端连接，所述第二十六电阻R26的第二端与所述运算放大器U2C的输出端连接，所述运算放大器U2C的同相输入端与所述负载电流采样单元的输出端连接。

在本实施例一实施方式中，所述高压电源电路还包括正高压输入单元，所述正高压输入单元的输入端与所述PWM输出信号连接，所述正高压输入单元的输出端与所述正高压振荡单元的输入端连接。

在本实施例一实施方式中，所述高压电源电路还包括负高压输入单元，所述负高压输入单元的输入端与恒压源的输入端连接，所述负高压输入单元的输出端与所述负高压振荡单元的输入端连接。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：

1、本实用新型的高压电源电路，通过设置电压叠加单元，将正高压振荡单元和负高压振荡单元的电压叠加后输出高压电源，且通过将高压输出单元输出的高压反馈至正高压振荡单元后调节输出的高压电源，从而提高电源输出的精度，使得电源的适用范围更广，该高压电源电路精度高，不易受高湿条件的干扰，可靠性更高。同时，由于本高压电源电路采用精度为1％的电阻，进一步提高了电源输出的精度，且本实用新型使用的阻值较低，相比于现有的电路中包含多个180MΩ的电阻来说，降低了产品的成本，提高高压电路的可靠性。

2、本实用新型通过设置旁路电阻，可以实现分压的效果，并采用差分放大器实现正高压输出的电压采样，可避免采用高值采样电阻，提高了采样精度，降低了成本，减小了损耗。同时，在负高压输出也采用旁路电阻进行分压采样，节省了负高压采样电阻，进一步降低了成本。

附图说明

图1为现有技术中的高压电源电路的电路原理图；

图2为本实用新型一实施例的高压电源电路的电路原理框图；

图3为图2的高压电源电路的电路原理图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施方式中，在负高压一定的情况下，为得到足够的-1500V输出，需要旁路电阻R503、R504、R505取值很小(45MΩ)，并且负反馈电压取样电阻R515、R519取值很大(180MΩ)，而基于现有的电阻生产技术，极高阻值电阻的成本比较昂贵且精度较差，如180MΩ的电阻，其精度最多只能做到2％，而且受环境温湿度的影响很大，使得激光打印机电源的TX输出电压的精度不高，可靠性差；如果用多个较低阻值的电阻进行串联代替，由于电阻个数的增加成本也将大幅度升高，而且较多的电阻个数会增加电路板设计的困难，加大了产品的体积。旁路电阻太小，导致上面的功率耗损大大加大，尤其在正高压输出最高时，产品温升及寿命难于达到客户要求。需要说明的是，因为在正高压变换器输出端并联电阻的基本作用是为负高压变换器的负向电流提供通路，而正高压整流电路本身不能提供这个通路，只能用并联电阻提供一个旁路。这个并联电阻成为正高压变换器的死负载或假负载是它的副作用，而且是不希望有的。同理，负高压输出端并联电阻是为正高压变换器的正向电流提供通路或旁路。可以理解的是，旁路电阻的取值存在矛盾：以正高压变换器输出端的旁路电阻为例，旁路电阻取值大，会造成负高压损失过大，旁路电阻取值小，又会增加由正高压在其上产生的损耗和发热，并加重正高压变换器的负荷。因此，旁路电阻的取值需要综合考虑两个方面进行折中的方案。现有技术中需要在正高压输出端连接采样电阻实现电压采样，采样电流会加重上述旁路电阻的取值矛盾，导致旁路电阻上产生更多损耗。为减小这种不利影响，通常采样电阻的阻值都非常大(例如360Meg)。由于高值电阻精度低，价格高，这又导致了采样精度降低，成本升高。因此，本实用新型提供一种高压电源电路，包括：正高压振荡单元、负高压振荡单元、电压叠加单元、正高压电压取样单元、负高压电压取样单元、差分放大单元、高压输出单元、负载电流采样单元及运算放大单元，所述正高压振荡单元的输入端与PWM输出信号连接，所述正高压振荡单元的输出端与所述电压叠加单元的第一输入端连接，所述负高压振荡单元的输入端与恒压源的输入端连接，所述负高压振荡单元的第一输出端与所述电压叠加单元的第二输入端连接，所述电压叠加单元的输出端输出高压电源；所述正高压电压取样单元的输入端与所述正高压振荡单元的输出端连接，所述正高压电压取样单元的输出端与所述差分放大单元的第一输入端连接，所述负高压振荡单元的第一输出端还与所述负高压电压取样单元的输入端连接，所述负高压电压取样单元的输出端与所述差分放大单元的第二输入端连接，所述差分放大单元的输出端与所述高压输出单元的输入端连接，所述高压输出单元的输出端与所述正高压振荡单元的输入端连接；所述负载电流采样单元的采集端与所述负高压振荡单元的第二输出端连接，所述负载电流采样单元的输出端与所述运算放大单元的电流输入端连接，所述高压输出单元的输出端还与所述运算放大单元的电压输入端连接，所述运算放大单元的输出端实现逻辑电压输出。本实用新型的高压电源电路，通过设置电压叠加单元，将正高压振荡单元和负高压振荡单元的电压叠加后输出高压电源，且通过将高压输出单元输出的高压反馈至正高压振荡单元后调节输出的高压电源，从而提高电源输出的精度，使得电源的适用范围更广，该高压电源电路精度高，不易受高湿条件的干扰，可靠性更高。同时，由于本高压电源电路采用精度为1％的电阻，进一步提高了电源输出的精度，且本实用新型使用的阻值较低，相比于现有的电路中包含多个180MΩ的电阻来说，降低了产品的成本，提高高压电路的可靠性。本实用新型通过设置旁路电阻，可以实现分压的效果，并采用差分放大器实现正高压输出的电压采样，可避免采用高值采样电阻，提高了采样精度，降低了成本，减小了损耗。同时，在负高压输出也采用旁路电阻进行分压采样，节省了负高压采样电阻，进一步降低了成本。本实用新型还设置了运算放大单元，也就是输出电流检测电路，通过运算放大器U2C经电路运算获得正比于输出电流的电压信号。

为了更好地对上述高压电源电路进行说明，以更好地理解上述高压电源电路的构思，请参阅图2，一种高压电源电路10包括：正高压振荡单元100、负高压振荡单元200、电压叠加单元300、正高压电压取样单元400、负高压电压取样单元500、差分放大单元600、高压输出单元700、负载电流采样单元800及运算放大单元900。需要说明的是，所述正高压振荡单元100用于输出稳定的正极高压信号，所述负高压振荡单元200用于输出稳定的负极高压信号，所述电压叠加单元300用于将所述正高压振荡单元100和所述负高压振荡单元200输出的电压信号叠加后输出高压电源，所述正高压电压取样单元400用于获取正高压振荡单元100输出的正高压信号，所述负高压电压取样单元500用于获取负高压振荡单元200输出的负高压信号，所述差分放大单元600将接收的正高压信号和负高压信号放大后输出正高频电压，所述高压输出单元700用于输出稳定的正极高压信号，所述负载电流采样单元800用于采集负高压振荡单元的电流信号，所述运算放大单元900用于输出逻辑电压信号。

请参阅图2，所述正高压振荡单元100的输入端与PWM输出信号连接，所述正高压振荡单元100的输出端与所述电压叠加单元300的第一输入端连接，所述负高压振荡单元200的输入端与恒压源的输入端连接，所述负高压振荡单元200的第一输出端与所述电压叠加单元300的第二输入端连接，所述电压叠加单元300的输出端输出高压电源；所述正高压电压取样单元400的输入端与所述正高压振荡单元100的输出端连接，所述正高压电压取样单元400的输出端与所述差分放大单元600的第一输入端连接，所述负高压振荡单元200的第一输出端还与所述负高压电压取样单元500的输入端连接，所述负高压电压取样单元500的输出端与所述差分放大单元600的第二输入端连接，所述差分放大单元600的输出端与所述高压输出单元700的输入端连接，所述高压输出单元700的输出端与所述正高压振荡单元100的输入端连接；所述负载电流采样单元800的采集端与所述负高压振荡单元200的第二输出端连接，所述负载电流采样单元800的输出端与所述运算放大单元900的电流输入端连接，所述高压输出单元700的输出端还与所述运算放大单元900的电压输入端连接，所述运算放大单元900的输出端实现逻辑电压输出。需要说明的是，所述PWM输出信号为外部输入的控制电压信号，所述恒压源为外部提供的18V恒定电压。本实用新型的高压电源电路，通过设置电压叠加单元，将正高压振荡单元和负高压振荡单元的电压叠加后输出高压电源，且通过将高压输出单元输出的高压反馈至正高压振荡单元后调节输出的高压电源，从而提高电源输出的精度，使得电源的适用范围更广，该高压电源电路精度高，不易受高湿条件的干扰，可靠性更高。

为了提高电源的适用范围更广，提高输出电压的稳定性，所述高压输出单元700的输出端与所述正高压振荡单元100的输入端连接，通过设置闭环调整，并采用了电压大反馈，使电压稳定度大幅度提高，通过设置反馈输出的正高频电压，可以提高输出电压的调节范围，即输出电压可以稳定在-1500V～+5000V之间。

请参阅图3，所述电压叠加单元300包括第一电阻R1和第五电阻R5，所述第一电阻R1的第一端与所述正高压振荡单元100的第一电压输出端连接，所述第一电阻R1的第二端与所述第五电阻R5的第一端连接，所述第五电阻R5的第二端与所述负高压振荡单元200的第一输出端连接。所述正高压电压取样单元包括第三电阻R3，所述第三电阻R3的第一端与所述第一电阻R1和所述第五电阻R5的连接节点连接，所述第三电阻R3的第二端与所述差分放大单元的第一输入端连接。需要说明的是，在电压叠加单元300中主要用于叠加作用的是第一电阻R1，且所述第一电阻R1的阻值为43MΩ，精度为1％，进一步提高了电源输出的精度，且本实用新型使用的阻值较低，相比于现有的电路中包含多个180MΩ的电阻来说，降低了产品的成本，提高所述高压电源电路的可靠性。所述第五电阻R5的第二端还与所述正高压振荡单元100的一正极输出端连接，因此，由于所述第五电阻R5的第二端分别连接所述正高压振荡单元100的输出端和负高压振荡单元200的输出端，所以第五电阻R5一边用于采集负高压信号，并与所述第一电阻R1叠加后输出高压电源，同时，所述第五电阻R5又用于采集正高压振荡单元100的输出信号，输入到第三电阻R3中，进一步的，所述第三电阻R3用于采集第一电阻R1和第五电阻R5的正高压信号，输入至差分放大单元中。

请再次参阅图3，所述负高压电压取样单元500包括第四电阻R4、第六电阻R6和第九电阻R9，所述第六电阻R6的第一端与所述负高压振荡单元的第一电压输出端连接，所述第六电阻R6的第二端经所述第四电阻R4后与所述差分放大单元的第二输入端连接，所述第九电阻R9的一端与所述差分放大单元的第二输入端连接，另一端接地。需要说明的是，通过设置第四电阻R4、第六电阻R6和第九电阻R9可以采集负高压振荡单元的输出电压，并由第四电阻R4、第六电阻R6和第九电阻R9分压后，输入至差分放大单元中。

在本实施例中，所述差分放大单元600包括第八电阻R8、第三二极管D3和差分放大器U1A，所述第三二极管D3的阳极接地，所述第三二极管D3的阴极分别与所述第八电阻R8的第一端和所述差分放大器U1A的反相输入端连接，所述第八电阻R8的第二端与所述差分放大器U1A的输出端，所述差分放大器U1A的同相输入端与所述负高压电压取样单元的输出端连接。通过设置差分放大器U1A，可以滤除干扰，放大电压信号。

在本实施例中，所述高压输出单元700包括稳压二极管D4和第十三电阻R13，所述稳压二极管D4的阴极与所述差分放大器U1A的输出端连接，所述稳压二极管D4的阳极与所述第十三电阻R13的第一端连接，所述第十三电阻R13的第二端接地，所述高压输出单元用于通过所述稳压二极管D4的阳极输出正高压信号，即所述稳压二极管D4的阳极还作为高压输出单元的输出端。通过设置稳压二极管D4和第十三电阻R13，可以提高输出的电压的稳定性，保证输出的电压稳定和高效。

在本实施例中，所述负载电流采样单元800包括电流采集电阻R27，所述电流采集电阻R27的一端与所述负高压振荡单元的第二输出端连接，所述电流采集电阻R27的另一端与所述运算放大单元的电流输入端连接。所述运算放大单元900包括第二十六电阻R26、第二十八电阻和运算放大器U2C，所述第二十六电阻R26的第一端分别与所述高压输出单元的输出端和所述运算放大器U2C的反向输入端连接，所述第二十六电阻R26的第二端与所述运算放大器U2C的输出端连接，所述运算放大器U2C的同相输入端与所述负载电流采样单元的输出端连接。通过设置电流采集电阻R27及运算放大器U2C，可以将高压输出单元700输出的电压信号(Vps)与负载电流采样单元800输出的电流信号(ios)输入到运算放大器U2C中，并实现逻辑输出电压(Serve Out)随负载电流线性变化。需要说明的是，为了能够向运算放大器U2C提供稳定的采集电压及提高电压的采集效率，所述运算放大单元900还包括第二十九电阻R29、第二十四电阻R24及第二十五电阻R25，所述第二十九电阻R29的一端与所述高压输出单元的输出端连接，另一端与所述第二十六电阻R26串联连接，所述第二十四电阻R24的第一端与所述恒压源连接，所述第二十四电阻R24的第二端与所述第二十九电阻R29和所述第二十六电阻R26的连接节点连接，且第二十四电阻R24的第二端还与所述运算放大器U2C的反相输入端连接，所述第二十五电阻R25的第一端接地，所述第二十五电阻R25的第二端与所述运算放大器U2C的反相输入端连接。如此，可以为运算放大器U2C提供稳定的采集电压及提高电压的采集效率。

需要说明的是，所述高压电源电路10还包括正高压输入单元11，所述正高压输入单元11的输入端与所述PWM输出信号连接，所述正高压输入单元11的输出端与所述正高压振荡单元100的输入端连接。进一步的，所述正高压输入单元11包括第十七电阻R17、第十八电阻R18第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十二电阻R22、第一电容C1及第一放大器U2A，所述第十七电阻R17的一端接地，另一端与所述第一放大器U2A的反相输入端连接，所述第二十电阻R20的一端与所述恒压源连接，另一端与所述第一放大器U2A的反相输入端连接，所述第十九电阻R19的第一端与所述PWM输出信号连接，所述第十九电阻R19的第二端与所述第一放大器U2A的反相输入端连接，所述第一放大器U2A的同相输入端与所述高压输出单元的输出端连接，所述第一放大器U2A的输出端经所述第二十二电阻R22后与所述正高压振荡单元的输入端连接，所述第十八电阻R18的一端与所述第一放大器U2A的反相输入端连接，所述第十八电阻R18的另一端经所述第一电容C1后与所述第一放大器U2A的输出端连接。如此，可以稳定输入正高压振荡单元的电压信号，并且通过设置高压输出单元的输出高频电压与第一放大器U2A的同相输入端，可以让输入的PWM信号随被高压输出单元的输出高频电压变化，从而保证输出的正高压在设置的范围内，即保证输出的正高压在-1500V～+5000V的范围内，进而提高电源的适用范围，提高高压电源的输出精度。

需要说明的是，所述高压电源电路10还包括负高压输入单元12，所述负高压输入单元12的输入端与恒压源的输入端连接，所述负高压输入单元12的输出端与所述负高压振荡单元200的输入端连接。进一步的，所述负高压输入单元12包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第二十一电阻R21、第二十三电阻R23、第二电容C2及第二放大器U2B，所述第十一电阻R11的一端与所述恒压源连接，所述第十一电阻R11的另一端与所述第二放大器U2B的反相输入端连接，所述第十二电阻R12的一端接地，所述第十二电阻R12的另一端与所述第二放大器U2B的反相输入端连接，所述第二十一电阻R21的一端与所述第二放大器U2B的反相输入端连接，所述第二十一电阻R21的另一端经所述第二电容C2后与所述第二放大器U2B的输出端连接，所述第二放大器U2B的输出端还经所述第二十三电阻R23后与所述负高压振荡单元的输入端连接。如此，可以使得输入的负高压更稳定。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：

本实用新型的高压电源电路，通过设置电压叠加单元，将正高压振荡单元和负高压振荡单元的电压叠加后输出高压电源，且通过将高压输出单元输出的高压反馈至正高压振荡单元后调节输出的高压电源，从而提高电源输出的精度，使得电源的适用范围更广，该高压电源电路精度高，不易受高湿条件的干扰，可靠性更高。同时，由于本高压电源电路采用精度为1％的电阻，进一步提高了电源输出的精度，且本实用新型使用的阻值较低，相比于现有的电路中包含多个180MΩ的电阻来说，降低了产品的成本，提高高压电路的可靠性。本实用新型通过设置旁路电阻，可以实现分压的效果，并采用差分放大器实现正高压输出的电压采样，可避免采用高值采样电阻，提高了采样精度，降低了成本，减小了损耗。同时，在负高压输出也采用旁路电阻进行分压采样，节省了负高压采样电阻，进一步降低了成本。本实用新型还设置了运算放大单元，也就是输出电流检测电路，通过运算放大器U2C经电路运算获得正比于输出电流的电压信号。

下面再给出具体实施例对本实用新型构思进行说明：

在现有的激光打印机中，正高压振荡器通过3个15MΩ的旁路电阻R503、R504、R505接到正高压震荡器电路的输出端，两个180MΩ的取样电阻R515、R519串联到运算放大器的负反馈端。本申请的高压电源电路中的TX高压输出电路需要在PWM信号占空比0％-100％变化时能输出-1500VDC到+5000VDC的可调整电压。有两种极限情况：(1)如上图1所示，当0％占空比输入时，为实现-1500V输出带载30uA、R515、R519(360MΩ)要求高阻值，R503、R504、R505(45MΩ)要求低阻值。(精度及成本升高，功耗会加大，见下面的描述)；(2)当100％占空比输入时，可调高压发生器输出最大正电压+5000VDC，那R503、R504、R505将承受6500VDC(5000VDC+1500VDC)的压差，功率损耗是很大的，同时R503、R504、R505也需要使用多个电阻串联来分担这么大的压差(3个阻值15MΩ功率为1W的电阻)，这样一来成本也会上升，同时PCB空间面积加大。

为了使设计成本可以大幅度降低，并提高电源输出的精度，使电源适用范围更广，或者是在正高压发生器输出最大电压的时候，需要更小的功率损耗，R503、R504、R505应适当加大；为提高输出电压的精度，R515与R519的阻值应适当减小，而以上传统电路都是有局限性且难以满足的。(1)采样正高压及负高压输出，输入到差分运算电路直接反馈控制正高压振荡器实现规格书要求的线性输出，运算电路周边的取样元件(电阻)既用于电压取样也用于实现负电压输出的假负载，此举可以取消原有电路的两个180M的高阻值取样电阻。(2)将电流采样电路的输出及上述差分运算电路的输出输入到另外一个运算电路，实现TX的逻辑输出与负载电流成一定的线性比例关系。这种创新的合并旁路电阻及取样电阻的高压电路很好地解决了上述问题，此电路通过合并正高压振荡器输出端的旁路电阻与运算放大器的负反馈取样电阻，使原有取样电阻可以使用较低阻值更高精度的电阻，并且同时可以作为实现-1500V输出的旁路电阻。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高压电源电路，其特征在于，包括：正高压振荡单元、负高压振荡单元、电压叠加单元、正高压电压取样单元、负高压电压取样单元、差分放大单元、高压输出单元、负载电流采样单元及运算放大单元，

所述正高压振荡单元的输入端与PWM输出信号连接，所述正高压振荡单元的输出端与所述电压叠加单元的第一输入端连接，所述负高压振荡单元的输入端与恒压源的输入端连接，所述负高压振荡单元的第一输出端与所述电压叠加单元的第二输入端连接，所述电压叠加单元的输出端输出高压电源；

所述正高压电压取样单元的输入端与所述正高压振荡单元的输出端连接，所述正高压电压取样单元的输出端与所述差分放大单元的第一输入端连接，所述负高压振荡单元的第一输出端还与所述负高压电压取样单元的输入端连接，所述负高压电压取样单元的输出端与所述差分放大单元的第二输入端连接，所述差分放大单元的输出端与所述高压输出单元的输入端连接，所述高压输出单元的输出端与所述正高压振荡单元的输入端连接；

所述负载电流采样单元的采集端与所述负高压振荡单元的第二输出端连接，所述负载电流采样单元的输出端与所述运算放大单元的电流输入端连接，所述高压输出单元的输出端还与所述运算放大单元的电压输入端连接，所述运算放大单元的输出端实现逻辑电压输出。

2.根据权利要求1所述的高压电源电路，其特征在于，所述电压叠加单元包括第一电阻R1和第五电阻R5，所述第一电阻R1的第一端与所述正高压振荡单元的第一电压输出端连接，所述第一电阻R1的第二端与所述第五电阻R5的第一端连接，所述第五电阻R5的第二端与所述负高压振荡单元的第一输出端连接。

3.根据权利要求2所述的高压电源电路，其特征在于，所述正高压电压取样单元包括第三电阻R3，所述第三电阻R3的第一端与所述第一电阻R1和所述第五电阻R5的连接节点连接，所述第三电阻R3的第二端与所述差分放大单元的第一输入端连接。

4.根据权利要求1所述的高压电源电路，其特征在于，所述负高压电压取样单元包括第四电阻R4、第六电阻R6和第九电阻R9，所述第六电阻R6的第一端与所述负高压振荡单元的第一电压输出端连接，所述第六电阻R6的第二端经所述第四电阻R4后与所述差分放大单元的第二输入端连接，所述第九电阻R9的一端与所述差分放大单元的第二输入端连接，另一端接地。

5.根据权利要求1所述的高压电源电路，其特征在于，所述差分放大单元包括第八电阻R8、第三二极管D3和差分放大器U1A，所述第三二极管D3的阳极接地，所述第三二极管D3的阴极分别与所述第八电阻R8的第一端和所述差分放大器U1A的反相输入端连接，所述第八电阻R8的第二端与所述差分放大器U1A的输出端，所述差分放大器U1A的同相输入端与所述负高压电压取样单元的输出端连接。

6.根据权利要求5所述的高压电源电路，其特征在于，所述高压输出单元包括稳压二极管D4和第十三电阻R13，所述稳压二极管D4的阴极与所述差分放大器U1A的输出端连接，所述稳压二极管D4的阳极与所述第十三电阻R13的第一端连接，所述第十三电阻R13的第二端接地，所述高压输出单元用于通过所述稳压二极管D4的阳极输出正高压信号。

7.根据权利要求1所述的高压电源电路，其特征在于，所述负载电流采样单元包括电流采集电阻R27，所述电流采集电阻R27的一端与所述负高压振荡单元的第二输出端连接，所述电流采集电阻R27的另一端与所述运算放大单元的电流输入端连接。

8.根据权利要求1所述的高压电源电路，其特征在于，所述运算放大单元包括第二十六电阻R26、第二十八电阻和运算放大器U2C，所述第二十六电阻R26的第一端分别与所述高压输出单元的输出端和所述运算放大器U2C的反向输入端连接，所述第二十六电阻R26的第二端与所述运算放大器U2C的输出端连接，所述运算放大器U2C的同相输入端与所述负载电流采样单元的输出端连接。

9.根据权利要求1所述的高压电源电路，其特征在于，所述高压电源电路还包括正高压输入单元，所述正高压输入单元的输入端与所述PWM输出信号连接，所述正高压输入单元的输出端与所述正高压振荡单元的输入端连接。

10.根据权利要求1所述的高压电源电路，其特征在于，所述高压电源电路还包括负高压输入单元，所述负高压输入单元的输入端与恒压源的输入端连接，所述负高压输入单元的输出端与所述负高压振荡单元的输入端连接。