CN212009421U - 一种通用型条纹管高压电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种通用型条纹管高压电源，该电源包括系统电源、开关模块、高压模块、电位器模块；高压模块包括第一可调高压电源、第二可调高压电源、条纹管偏转电源以及三个可调隔离输出电源；第一可调高压电源的向条纹管光阴极供电；三个可调隔离输出电源的负输出端均与高压输出U_K端连接，且正输出端分别向条纹管的网电极供电以及向聚焦极供电；第二可调高压电源的向条纹管荧光屏供电；条纹管偏转电源为条纹管提供可调偏转电压；开关模块包括多个分别控制高压模块中相应电源启闭的拨动开关；电位器模块包括多个分别控制高压模块中相应电源输出电压的调压电位器，为条纹管提供多路安全的高压工作电压，可兼容国内外多个条纹管管型。

Description

一种通用型条纹管高压电源

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，更具体地说，它涉及一种通用型条纹管高压电源。

背景技术

条纹相机又称变像管扫描相机，用于探测并记录超快现象。相机使用狭缝在目标像上截取一维线图像，并连续记录其随时间变化的过程，因其超高的时间分辨率和对事件连续记录的能力，成为高速摄影技术中一种重要的诊断设备，被广泛应用于爆轰物理、冲击波物理、加速器物理、惯性约束聚变(ICF)、激光与物质相互作用等研究领域。

条纹相机的核心器件‘条纹管’是一种电真空器件，需要多路高压电源供电。条纹管非常昂贵，为避免整管损坏，对光阴极和网电极之间的压差有严格的要求。不同厂家的条纹管供电要求相差甚远，并且条纹管有内置MCP型和无MCP型两种管型，对高压电源的需求也略有差别。

因此，如何研究设计一种安全、通用的条纹管高压电源是我们目前急需解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种通用型条纹管高压电源，能够为条纹管提供多路安全的高压工作电压，可兼容国内外多个条纹管管型，方便条纹相机和条纹管的研发、测试与维护。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种通用型条纹管高压电源，包括系统电源、开关模块、高压模块、电位器模块；

所述系统电源的供电端向高压模块供电；

所述高压模块包括第一可调高压电源、第二可调高压电源、条纹管偏转电源以及三个可调隔离输出电源；其中：

第一可调高压电源的高压输出U_K端向条纹管光阴极供电；

三个可调隔离输出电源的负输出端均与高压输出U_K端连接，且正输出端分别为向条纹管的网电极供电的高压输出U_G端以及向聚焦极供电的高压输出U_F1端、高压输出U_F2端；

第二可调高压电源的高压输出U_S端向条纹管荧光屏供电；

条纹管偏转电源的高压输出U_P端为条纹管提供可调偏转电压；

所述开关模块包括多个分别控制高压模块中相应电源启闭的拨动开关，拨动开关串联于系统电源的供电端与高压模块中相应电源的输入端之间；

所述电位器模块包括多个分别控制高压模块中相应电源输出电压的调压电位器，每一个调压电位器的两端分别连接相应电源的参考输出引线Vref、接地引线GND，以及抽头连接相应电源的控制输入Vcon引线。

优选的，所述第一可调高压电源的输出可调电压为0～-15kV，第二可调高压电源的输出可调电压为0～+6kV，可调隔离输出电源的输出可调电压为0～+3kV，条纹管偏转电源的输出可调偏转电压为-1kV～+1kV。

优选的，所述第一可调高压电源、第二可调高压电源、条纹管偏转电源以及三个可调隔离输出电源均为低压直流电源输入。

优选的，所述条纹管偏转电源包括第三可调高压电源、第四可调高压电源、减法控制器、加法电路；

所述条纹管偏转电源的调压电位器通过减法控制器为第四可调高压电源提供控制电压Vref-Vcon以调节第四可调高压电源的输出电压；

所述第三可调高压电源、第四可调高压电源通过加法电路对输出电压相加后作为可调偏转电压输出。

优选的，所述减法控制器包括运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻；所述运算放大器的反向输入端通过第五电阻与调压电位器的Vcon引线连接，以及通过第六电阻与输出端连接；所述运算放大器的同相输入端通过第三电阻与第四可调高压电源的Vref引线连接，以及通过第四电阻接地；

所述加法电路包括第一电阻、第二电阻，第三可调高压电源的电压输出端通过第一电阻与高压输出U_P端连接，第四可调高压电源的电压输出端通过第二电阻与高压输出U_P端连接。

优选的，所述第三可调高压电源的可调输出电压为0～+2kV，第四可调高压电源的可调输出电压为0～-2kV。

优选的，还包括分压灌封盒和监测显示模块；所述分压灌封盒内设有多个分别对高压模块中相应电源进行分压的分压网络，分压网络由多个高精度高压电阻串联组成，监测显示模块设有多个与分压网络一一对应设置的数码表头；高精度高压电阻串联后，一端与高压模块中相应电源的高压输出U_K、U_G、U_F1、U_F2、U_S、U_P端连接，另一端与相应的数码表头连接。

优选的，所述高压输出U_K、U_G、U_F1、U_F2、U_S、U_P端位于分压灌封盒内，分压灌封盒引出与高压输出U_K、U_G、U_F1、U_F2、U_S、U_P端一一对应的高压输出U_K、U_G、U_F1、U_F2、U_S、U_P引线。

优选的，所述分压网络由四个高精度高压电阻串联组成，串联后总阻值1GΩ，耐压30kV；所述数码表头的输入电阻为1MΩ。

优选的，所述高压输出U_G端、高压输出U_F1端、高压输出U_F2端均通过第七电阻与高压输出U_K端形成电流通路；

当可调隔离输出电源的输出电压悬浮于高压输出U_K端的负高压之上，可调隔离输出电源向高压输出U_K端输入一定电流以维持正输出电压；

当第一可调高压电源开启、可调隔离输出电源关闭时，第七电阻引流相应数码表头中的电路以保护可调隔离输出电源。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：可以为国内外多个条纹管管型提供安全工作电压，解决了错误电压易损坏条纹管的问题，并且兼顾了不同管型的条纹管对电源的差异化需求，为条纹相机和条纹管的研发、测试和维护提供了方便，在纹相机和条纹管的研究领域具有较好的应用前景。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1是本实用新型实施例中的整体原理框图；

图2是本实用新型实施例中拨动开关与调压电位器的连接示意图；

图3是本实用新型实施例中条纹管偏转电源的内部原理示意图；

图4是本实用新型实施例中分压灌封盒的内部原理示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

101、系统电源；102、开关模块；103、高压模块；104、分压灌封盒；105、监测显示模块；106、电位器模块；

201、第一可调高压电源；202、可调隔离输出电源；203、第二可调高压电源；204、条纹管偏转电源；205、供电端；206、拨动开关；207、调压电位器；

301、高压输出U_K端；302、高压输出U_G端；303、高压输出U_F1端；304、高压输出U_F2端；305、高压输出U_S端；306、高压输出U_P端；

401、第三可调高压电源；402、第四可调高压电源；403、第一电阻；404、第二电阻；405、第三电阻；406、第四电阻；407、第五电阻；408、第六电阻；409、运算放大器；

501、高压输出U_K引线；502、高压输出U_G引线；503、高压输出U_F1引线；504、高压输出U_F2引线；505、高压输出U_S引线；506、高压输出U_P引线；507、高精度高压电阻；508、第七电阻；509、数码表头。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图1-4，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例：一种通用型条纹管高压电源，如图1与图2所示，包括系统电源101、开关模块102、高压模块103、电位器模块106、分压灌封盒104和监测显示模块105，系统电源101的供电端205向高压模块103供电。

高压模块103包括第一可调高压电源201、第二可调高压电源203、条纹管偏转电源204以及三个可调隔离输出电源202。其中，第一可调高压电源201的高压输出UK端301向条纹管光阴极供电，第一可调高压电源201的输出可调电压为0～-15kV。三个可调隔离输出电源202的负输出端均与高压输出UK端301连接，且正输出端分别为向条纹管的网电极供电的高压输出UG端302以及向聚焦极供电的高压输出UF1端303、高压输出UF2端304，可调隔离输出电源202的输出可调电压为0～+3kV。第二可调高压电源203的高压输出US端305向条纹管荧光屏供电，第二可调高压电源203的输出可调电压为0～+6kV。条纹管偏转电源204的高压输出UP端306为条纹管提供可调偏转电压，条纹管偏转电源204的输出可调偏转电压为-1kV～+1kV。

在本实施例中，第一可调高压电源201、第二可调高压电源203、条纹管偏转电源204以及三个可调隔离输出电源202均为低压直流电源输入。

如图2所示，开关模块102包括六个分别控制高压模块103中相应电源启闭的拨动开关206，六个拨动开关206分别串联于系统电源101的供电端205与第一可调高压电源201、三个可调隔离输出电源202、第二可调高压电源203、条纹管偏转电源204的输入端之间。

如图2所示，电位器模块106包括六个分别控制高压模块103中相应电源输出电压的调压电位器207，每一个调压电位器207的两端分别连接相应电源的参考输出引线Vref、接地引线GND，以及抽头连接相应电源的控制输入Vcon引线。

如图2与图3所示，条纹管偏转电源204包括第三可调高压电源401、第四可调高压电源402、减法控制器、加法电路。条纹管偏转电源204的调压电位器207通过减法控制器为第四可调高压电源402提供控制电压Vref-Vcon以调节第四可调高压电源402的输出电压。第三可调高压电源401、第四可调高压电源402通过加法电路对输出电压相加后作为可调偏转电压输出。在本实施例中，第三可调高压电源401的可调输出电压为0～+2kV，第四可调高压电源402的可调输出电压为0～-2kV。

如图3所示，减法控制器包括运算放大器409、第三电阻405、第四电阻406、第五电阻407、第六电阻408；运算放大器409的反向输入端通过第五电阻407与调压电位器207的Vcon引线连接，以及通过第六电阻408与输出端连接；运算放大器409的同相输入端通过第三电阻405与第四可调高压电源402的Vref引线连接，以及通过第四电阻406接地。加法电路包括第一电阻403、第二电阻404，第三可调高压电源401的电压输出端通过第一电阻403与高压输出UP端306连接，第四可调高压电源402的电压输出端通过第二电阻404与高压输出UP端306连接。

如图4所示，分压灌封盒104内设有六个分别对高压模块103中相应电源进行分压的分压网络，分压网络由四个高精度高压电阻507串联组成。监测显示模块105设有六个与分压网络一一对应设置的数码表头509。高精度高压电阻507串联后，一端与高压模块103中相应电源的高压输出UK端301、高压输出UG端302、高压输出UF1端303、高压输出UF2端304、高压输出US端305、高压输出UP端306连接，另一端与相应的数码表头509连接。

如图4所示，在本实施例中，高压输出UK端301、高压输出UG端302、高压输出UF1端303、高压输出UF2端304、高压输出US端305、高压输出UP端306位于分压灌封盒104内，分压灌封盒104引出与高压输出UK端301、高压输出UG端302、高压输出UF1端303、高压输出UF2端304、高压输出US端305、高压输出UP端306一一对应的高压输出UK引线501、高压输出UG引线502、高压输出UF1引线503、高压输出UF2引线504、高压输出US引线505、高压输出UP引线506。

如图4所示，在本实施例中，四个高精度高压电阻507串联后总阻值1GΩ，耐压30kV，数码表头509的输入电阻为1MΩ，将数码表头509内部的1MΩ电阻短路，等效地从四个高精度高压电阻507的总阻值中取1MΩ作为数码表头509的输入电阻，从而使数码表头509的测量电压刚好为高压输出UK引线501输出电压的千分之一，实现对高压输出UK引线501输出高压的监测。

如图4所示，高压输出UG端302、高压输出UF1端303、高压输出UF2端304均通过第七电阻508与高压输出UK端301形成电流通路。当第一可调高压电源201开启时，高压输出UK端301可能为-15kV高压，此时，可调隔离输出电源202的输出电压悬浮于高压输出UK端301的负高压之上，可调隔离输出电源202通过电流通路向高压输出UK端301输入一定电流以维持正输出电压。此外，当第一可调高压电源201开启、可调隔离输出电源202关闭时，第七电阻508引流相应数码表头509中的电路以避免由于反向电压过高而损坏可调隔离输出电源202。

以上的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种通用型条纹管高压电源，其特征是，包括系统电源、开关模块、高压模块、电位器模块；

所述系统电源的供电端向高压模块供电；

所述高压模块包括第一可调高压电源、第二可调高压电源、条纹管偏转电源以及三个可调隔离输出电源；其中：

第一可调高压电源的高压输出U_K端向条纹管光阴极供电；

三个可调隔离输出电源的负输出端均与高压输出U_K端连接，且正输出端分别为向条纹管的网电极供电的高压输出U_G端以及向聚焦极供电的高压输出U_F1端、高压输出U_F2端；

第二可调高压电源的高压输出U_S端向条纹管荧光屏供电；

条纹管偏转电源的高压输出U_P端为条纹管提供可调偏转电压；

所述开关模块包括多个分别控制高压模块中相应电源启闭的拨动开关，拨动开关串联于系统电源的供电端与高压模块中相应电源的输入端之间；

所述电位器模块包括多个分别控制高压模块中相应电源输出电压的调压电位器，每一个调压电位器的两端分别连接相应电源的参考输出引线Vref、接地引线GND，以及抽头连接相应电源的控制输入Vcon引线。

2.根据权利要求1所述的一种通用型条纹管高压电源，其特征是，所述第一可调高压电源的输出可调电压为0～-15kV，第二可调高压电源的输出可调电压为0～+6kV，可调隔离输出电源的输出可调电压为0～+3kV，条纹管偏转电源的输出可调偏转电压为-1kV～+1kV。

3.根据权利要求1所述的一种通用型条纹管高压电源，其特征是，所述第一可调高压电源、第二可调高压电源、条纹管偏转电源以及三个可调隔离输出电源均为低压直流电源输入。

4.根据权利要求1所述的一种通用型条纹管高压电源，其特征是，所述条纹管偏转电源包括第三可调高压电源、第四可调高压电源、减法控制器、加法电路；

所述条纹管偏转电源的调压电位器通过减法控制器为第四可调高压电源提供控制电压Vref-Vcon以调节第四可调高压电源的输出电压；

所述第三可调高压电源、第四可调高压电源通过加法电路对输出电压相加后作为可调偏转电压输出。

5.根据权利要求4所述的一种通用型条纹管高压电源，其特征是，所述减法控制器包括运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻；所述运算放大器的反向输入端通过第五电阻与调压电位器的Vcon引线连接，以及通过第六电阻与输出端连接；所述运算放大器的同相输入端通过第三电阻与第四可调高压电源的Vref引线连接，以及通过第四电阻接地；

所述加法电路包括第一电阻、第二电阻，第三可调高压电源的电压输出端通过第一电阻与高压输出U_P端连接，第四可调高压电源的电压输出端通过第二电阻与高压输出U_P端连接。

6.根据权利要求4所述的一种通用型条纹管高压电源，其特征是，所述第三可调高压电源的可调输出电压为0～+2kV，第四可调高压电源的可调输出电压为0～-2kV。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种通用型条纹管高压电源，其特征是，还包括分压灌封盒和监测显示模块；所述分压灌封盒内设有多个分别对高压模块中相应电源进行分压的分压网络，分压网络由多个高精度高压电阻串联组成，监测显示模块设有多个与分压网络一一对应设置的数码表头；高精度高压电阻串联后，一端与高压模块中相应电源的高压输出U_K、U_G、U_F1、U_F2、U_S、U_P端连接，另一端与相应的数码表头连接。

8.根据权利要求7所述的一种通用型条纹管高压电源，其特征是，所述高压输出U_K、U_G、U_F1、U_F2、U_S、U_P端位于分压灌封盒内，分压灌封盒引出与高压输出U_K、U_G、U_F1、U_F2、U_S、U_P端一一对应的高压输出U_K、U_G、U_F1、U_F2、U_S、U_P引线。

9.根据权利要求7所述的一种通用型条纹管高压电源，其特征是，所述分压网络由四个高精度高压电阻串联组成，串联后总阻值1GΩ，耐压30kV；所述数码表头的输入电阻为1MΩ。

10.根据权利要求7所述的一种通用型条纹管高压电源，其特征是，所述高压输出U_G端、高压输出U_F1端、高压输出U_F2端均通过第七电阻与高压输出U_K端形成电流通路；

当可调隔离输出电源的输出电压悬浮于高压输出U_K端的负高压之上，可调隔离输出电源向高压输出U_K端输入一定电流以维持正输出电压；

当第一可调高压电源开启、可调隔离输出电源关闭时，第七电阻引流相应数码表头中的电路以保护可调隔离输出电源。

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