CN212305143U - 一种分布式级联高压电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种分布式级联高压电源，该分布式级联高压电源由升压电路模块1、升压电路模块2、……升压电路模块n构成，在提供高压直流电源的同时实现了电源的低成本、模块化输出，且分布式安装使得安装和制造方便。

Description

一种分布式级联高压电源

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种分布式级联高压电源。

背景技术

高压直流电源又称直流高压电源，它是由交流市电或三相电输入，数千伏以上或数万伏以上直流电压输出的电源，输出功率数百瓦至数千瓦，一般可稳压或稳流。在科研和生产应用中，大功率高压直流电源被广泛应用于工业静电除尘、CT机、医用X光机等大型设备。现有的大于5kV的高压直流电源多采用变压器的方式升压，对变压器耐压和制造要求高，成本高，体积大。随着开关电源技术的发展与成熟，采用高频开关变换技术结合高压电源的特点而研制的直流高压电源成为主流；然而，现有通用的半导体器件耐压在1200V左右，需要的高耐压的开关器件体积大，成本高。

发明内容

针对现有技术存在的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供一种分布式级联高压电源，具体的是一种模块化可串联的直流高压电源，其采用基于boost电路的模块化电源为基本单位，每个单元输出电压400V到1kV，多个串联使用，从而达到想要的高压电压输出，可以实现独立的模块化电压输出，同时多路串联可以实现统一协调控制。

为实现上述目的，本实用新型提供一种分布式级联高压电源，该分布式级联高压电源由升压电路模块1、升压电路模块2、……升压电路模块n构成，升压电路模块1、升压电路模块2、……升压电路模块n之间彼此相互串联，升压电路模块1具有整个分布式级联高压电源的高压输出负极，升压电路模块n具有整个分布式级联高压电源的高压输出正极；每个升压电路模块均包括boost电路和倍压电路、供电电池、使能信号输入单元和使能信号输出单元；其中boost电路和倍压电路是功率电路部分，用于输出单元高压；使能信号输入部分用于接收使能信号，控制功率电路是否工作(是否输出高压)；使能信号输出部分用于传递使能信号输入状态，传递给下一个级联的单元，连接其使能信号输入，实现级联输出的协同控制；供电电池的输出电压端与boost电感L的一端连接，boost电感L的另一端依次连接二极管D1至D7，并通过并联电容C1-C7构成了一个4倍压的电路；级联时，第k模块的Vo(C4的正极)和第k+1模块的参考地(C7的负极)相连接，构成电压的串联效果。第k-1模块的使能输出ENout连接到第k模块的使能输入端，使能输入电路由R1，R2，C8，PC817，R3，C9构成，PC817实现了第k和k-1模块的信号传递的电压隔离，ENin为第k模块的使能输入电路的输出，用于控制boost电路。

优选的，每个升压电路模块输出电压均为Vo，则n个模块的输出电压为n*Vo。

优选的，锂电池为单节锂电池，电压为Vbat。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：通过采用本实用新型的级联方式，在提供高压直流电源的同时实现了电源的低成本、模块化输出，且分布式安装使得安装和制造方便。

附图说明

图1为本实用新型的整机框图；

图2为本实用新型的单元模块框图；

图3为本实用新型的Boost+倍压电路和锂电池框图；

图4为本实用新型使能输入和使能输出电路即模块级联连接方式。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1示出了本实用新型的分布式级联高压电源的整机框图，该分布式级联高压电源由升压电路模块1、升压电路模块2、……升压电路模块n构成，升压电路模块1、升压电路模块2、……升压电路模块n之间彼此相互串联，升压电路模块1具有整个分布式级联高压电源的高压输出负极，升压电路模块n具有整个分布式级联高压电源的高压输出正极；升压电路模块1到升压电路模块n均是相同的电源模块，每个模块输出电压为Vo，则n个模块的输出电压为n*Vo。

图2示出了本实用新型的每个升压电路模块的框图，每个升压电路模块均包括boost电路和倍压电路、供电电池、使能信号输入单元和使能信号输出单元；其中boost电路和倍压电路是功率电路部分，用于输出单元高压；独立的电池供电实现模块独立，使模块级联成为可能；使能信号输入部分用于接收使能信号，控制功率电路是否工作(是否输出高压)；使能信号输出部分用于传递使能信号输入状态，传递给下一个级联的单元，连接其使能信号输入，实现级联输出的协同控制。

图3为Boost电路+倍压电路和锂电池框图，其中，锂电池为单节锂电池，具有输出电压Vbat，锂电池的输出电压端与boost电感L的一端连接，boost电感L的另一端依次连接二极管D1至D7，并通过并联电容C1-C7构成一个4倍压的电路，其中，电容C1并联在D1和D2连接构成的整体的两端，电容C2并联在D3和D4连接构成的整体的两端，电容C3并联在D5和D6连接构成的整体的两端，电容C4的正极端连接在二极管D7的输出端，其负极端连接在D5和D6之间并与电容C5的正极端连接，电容C5的负极端连接在D3和D4之间，并与电容C6的正极端连接，电容C6的负极端连接在D1和D2之间，并与电容C7的正极端连接，电容C7的负极端与参考地相连接，使得Vo＝4*Vboost。

boost电感L与二极管D1之间通过boost开关管M信号与参考地相连接。

如图4所示，级联时，第k模块的Vo(C4的正极)和第k+1模块的参考地(C7的负极)相连接，构成电压的串联效果。第k-1模块的使能输出ENout连接到第k模块的使能输入端，使能输入电路由R1，R2，C8，PC817，R3，C9构成，PC817实现了第k和k-1模块的信号传递的电压隔离，ENin为第k模块的使能输入电路的输出，用于控制boost电路。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (3)

1.一种分布式级联高压电源，该分布式级联高压电源由升压电路模块1、升压电路模块2、……升压电路模块n构成，其特征在于：升压电路模块1、升压电路模块2、……升压电路模块n之间彼此依次串联，升压电路模块1具有整个分布式级联高压电源的高压输出负极，升压电路模块n具有整个分布式级联高压电源的高压输出正极；每个升压电路模块均包括boost电路、倍压电路、供电电池、使能信号输入单元和使能信号输出单元；其中boost电路和倍压电路是功率电路部分，用于输出单元高压；使能信号输入单元用于接收使能信号，控制功率电路是否输出高压，使能信号输出单元用于传递使能信号输入状态，传递给下一个级联的单元，连接其使能信号输入，实现级联输出的协同控制；供电电池的输出电压端与boost电路上的boost电感L的一端连接，boost电感L的另一端依次连接二极管D1至D7，并通过并联电容C1至C7构成一个4倍压的电路；级联时，第k模块的电容C4的正极端和第k+1模块的参考地相即电容C7的负极端连接，构成电压的串联效果；第k-1模块的使能输出端ENout连接到第k模块的使能输入端，使能输入电路由电阻R1、电阻R2、电容C8、PC817光电耦合器、电阻R3和电容C9构成，PC817光电耦合器用于实现第k和k-1模块的信号传递的电压隔离，第k模块的使能输入电路具有输出ENin，用于控制boost电路。

2.如权利要求1所述的一种分布式级联高压电源，其特征在于：每个升压电路模块的输出电压均为Vo，则所述分布式级联高压电源的输出电压为n*Vo。

3.如权利要求1所述的一种分布式级联高压电源，其特征在于：所述供电电池采用单节锂电池，其输出电压为Vbat。

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