CN212381138U - 一种用于等离子体净化系统的高压脉冲电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于等离子体净化系统的高压脉冲电源，是一种电路简单、体积较小、能耗低、效率高的高压脉冲电源电路，且能够有效控制臭氧产生量。包括保护电路和逆变升压整流电路。逆变升压整流电路基于单管自激震荡电路，包括三极管Q1和变压器T1；利用三极管Q1的输出特性以及变压器T1原边电感的自感现象形成反馈电路，使三极管Q1循环工作在饱和、放大、截止工作状态下，变压器T1副边的两输出端M5引脚和M4引脚进行整流输出，其中M5引脚整流输出直流负高压信号，M4引脚整流输出脉冲正高压信号。直流负高压信号和脉冲正高压信号分别接入等离子体净化系统的放电极。

Description

一种用于等离子体净化系统的高压脉冲电源

技术领域

本实用新型涉及等离子体净化系统技术领域，具体涉及一种用于等离子体净化系统的高压脉冲电源。

背景技术

现有的等离子体净化系统常采用高压电源放电形式，高压电源作为净化系统的一部分，其性能具有重要作用。近几年来，市面上普遍的高压电源常存在臭氧量无法控制导致超标的现象，或者是需要在另外增加开关控制电路或者电流、电压检测电路控制电路才能控制臭氧含量，电路复杂、体积大且能耗高效率低。

因此，有必要提供一种新型低能耗小体积高压电源，在应用于等离子体净化系统的同时能够有效控制臭氧产生量，以解决上述问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种用于等离子体净化系统的高压脉冲电源，能够解决等离子体净化系统中高压脉冲电源的电路复杂、体积大、能耗高以及效率低的问题，是一种电路简单、体积较小、能耗低、效率高的高压脉冲电源电路，且能够有效控制臭氧产生量。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案为：一种用于等离子体净化系统的高压脉冲电源，包括保护电路和逆变升压整流电路。

保护电路主要包括两个部分：输入保护电路和防打火保护电路。

输入保护电路连接在逆变升压整流电路的电压输入端。

防打火保护电路检测变压器原边串联的电阻的电压值VREF，将VREF与设定值采用比较电路进行比较，若超过设定值，则关断逆变升压电路的输入端。

逆变升压整流电路基于单管自激震荡电路，包括三极管Q1和变压器T1；利用三极管Q1的输出特性以及变压器T1原边电感的自感现象形成反馈电路，使三极管Q1循环工作在饱和、放大、截止工作状态下，变压器T1副边的两输出端M5引脚和M4引脚进行整流输出，其中M5引脚整流输出直流负高压信号， M4引脚整流输出脉冲正高压信号。

直流负高压信号和脉冲正高压信号分别接入等离子体净化系统的电压端。

进一步地，逆变升压整流电路由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第五电阻R5、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、三极管Q1、第四稳压管D4、第一高压二极管D1、第二高压二极管D2以及变压器T1组成。

变压器T1的原边具有两个输入端分别是M1引脚和M3引脚，原边具有一个移动输入端M2引脚，M2引脚作为逆变升压整流电路电压输入端，副边具有两个输出端M5引脚和M4引脚；变压器T1的M1引脚连接第一电阻R1和第三电容C3；第一电阻R1和第三电容C3的另一端连接至第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端分别连接至三极管Q1的基极、第四稳压管D4的负极以及第二电容C2的一端；三极管Q1的射极连接至第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端连接至地端；三极管Q1的集电极连接至变压器T1的M3引脚；变压器T1的M4引脚分别连接第一高压二极管D1的负极以及第二高压二极管 D2的正极；T1的M5引脚分别连接第四电容C4和第五电阻R5，第五电阻R5 的另一端连接至地端；第四电容C4的另一端连接至第一高压二极管D1的正极端；第一高压二极管D1的正极端输出直流负高压信号，电压范围为-2～-6kV；第二高压二极管D2的负极输出脉冲正高压信号，电压范围为1.4～4.2kV，通过调节第二电容C2和第三电容C3的电容值以调节脉冲正高压信号的频率，频率范围为1kHz～30kHz。

进一步地，防打火保护电路由防打火保护电路由第七电阻R7、第九电阻R9、第六电阻R6、第八电阻R8、第十一电阻R11、第四电阻R4、第十三电阻R13、第十电阻R10、第十二电阻R12、第七电容C7、第五电容C5、第六电容C6，第六稳压管D6、第五二极管D5、MOS管Q2、运算放大器U1A和电压比较器 U1B。

由三极管Q1的射极引出VREF，VREF即为变压器T1原边串联的电阻即第三电阻R3的电压值。

其中VREF接入第九电阻R9的一端，R9的另一端分别与第六稳压管D6 的负极和运算放大器U1A的正极端连接；第六稳压管D6的正极连接地端；第七电阻R7的一端接地，另一端连接运算放大器U1A的负极端；运算放大器U1A 的输出端通过第五电容C5接地；第六电阻R6连接在运算放大器U1A的负极端和输出端之间；运算放大器U1A的输出端通过地把电阻R8连接电压比较器U1B 的正极端。

工作电压VCC通过第十一电阻R11接入到电压比较器U1B的负极端；电压比较器U1B的负极端通过第十三电阻R13接地；电压比较器U1B的反向输入端连接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端连接第五二极管D5的负极端，第五二极管D5的正极端连接电压比较器U1B的输出端。

电压比较器U1B的供电电源端连接工作电压VCC，同时电压比较器U1B 的供电电源端通过第六电容C6接地；电压比较器U1B的供电地端接地。

电压比较器U1B的输出端连接第十电阻R10的一端，第十电阻R10另一端连接MOS管Q2的栅极；MOS管Q2的栅极同时通过第十二电阻R12连接至工作电压VCC；MOS管Q2的源极连接至工作电压VCC；MOS管Q2的漏极连接至逆变升压整流电路电压输入端。

有益效果：

本实用新型提供的一种用于等离子体净化系统的高压脉冲电源，基于单管自激震荡电路，逆变升压整流倍路实现正脉冲高压信号和负直流高压信号的同时输出，同时通过简单改变逆变电路的电容可以调节输出脉冲信号的频率。负高压为直流输出，提供能量；正高压为脉冲输出，产生足够的电压差，创造高压电场和大量离子源的同时，因为脉冲信号的作用可以控制臭氧含量稳定在合理范围内；该高压脉冲电源通过调节可以实现输出信号的频率从kHz到十kHz 的频率范围，减小了变压器的损耗，提高了电源的效率，以适应不同应用环境的需求，且电路简单，能耗低，效率高，成本低，体积小，能很好的应用等离子体净化系统中。

本实用新型提供的一种用于等离子体净化系统的高压脉冲电源，电路中集成了输入保护电路和防打火保护电路，提高了电源的安全性。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种用于等离子体净化系统的高压脉冲电源电路结构图；

图2为本实用新型实施例中提供的逆变升压整流电路原理图；

图3为本实用新型实施例中提供的防打火保护电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。

图1示出了本实用新型提供的一种用于等离子体净化系统的高压脉冲电源的电路结构，如图1所示，本实用新型包括保护电路和逆变升压整流电路。

保护电路主要包括两个部分：输入保护电路和防打火保护电路。

输入保护电路连接在逆变升压整流电路的电压输入端。本实用新型实施例中输入保护电路采用常用的输入保护电路结构即可，即可以由保险管、滤波电容、防反二极管组成输入保护电路。其中保险管保证电路安全运行；滤波电容构成防止瞬态放电、浪涌以及瞬态电流对电源板的损坏；防反二极管防止电源反接或者反向电动势对电源板的损坏。

防打火保护电路检测变压器原边串联的电阻的电压值VREF，将VREF与设定值采用比较电路进行比较，若超过设定值，则关断逆变升压电路的输入端。其中设定值可以依经验进行设定。防打火保护电路主要作用是为了防止凝露等因素导致高压电输出端连续放电打火造成安全隐患。防打火保护电路主要由运算放大电路、比较电路以及开关电路构成。高压输出端打火时，变压器输出线圈电流激增，导致变压器原边电流增加，通过检测变压器原边串联的电阻的电压值的大小与设定值利用比较电路进行比较，超过后关断逆变升压电路，关断变压器输出。

直流负高压信号和脉冲正高压信号分别接入等离子体净化系统的电极端，为等离子体净化系统提供工作电压。负高压为直流输出，提供能量；正高压为脉冲输出，产生足够的电压差，创造高压电场和大量离子源的同时，因为脉冲信号的作用可以控制臭氧含量稳定在合理范围内；该高压脉冲电源通过调节可以实现输出信号的频率从kHz到十kHz的频率范围，减小了变压器的损耗，提高了电源的效率，以适应不同应用环境的需求，且电路简单，能耗低，效率高，成本低，体积小，能很好的应用等离子体净化系统中。

本实用新型所指的高压为kHz到十kHz的频率范围的高压信号。

逆变升压整流电路基于单管自激震荡电路，包括三极管Q1和变压器T1；利用三极管Q1的输出特性以及变压器T1原边电感的自感现象形成反馈电路，使三极管Q1循环工作在饱和、放大、截止工作状态下，实现电路震荡过程，同时简单调节逆变电路的电容可以调节电路震荡频率。变压器T1副边的两输出端 M5引脚和M4引脚进行整流输出，其中M5引脚整流输出直流负高压信号，M4 引脚整流输出脉冲正高压信号。具体地，可以采用三极管的单向导通特性实现脉冲正高压信号的输出，采用三极管的单向导通性以及电容的储能特性实现直流负高压信号的输出。

图2示出了本实用新型实施例中提供的逆变升压整流电路原理图，逆变升压整流电路由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第五电阻R5、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、三极管Q1、第四稳压管D4、第一高压二极管D1、第二高压二极管D2以及变压器T1组成；

变压器T1的原边具有两个输入端分别是M1引脚和M3引脚，原边具有一个移动输入端M2引脚，M2引脚作为逆变升压整流电路电压输入端，副边具有两个输出端M5引脚和M4引脚；变压器T1的M1引脚连接第一电阻R1和第三电容C3；第一电阻R1和第三电容C3的另一端(即不与M1引脚相连的一端) 连接至第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端(即不与R1和C3相连的一端)分别连接至三极管Q1的基极、第四稳压管D4的负极以及第二电容C2的一端；三极管Q1的射极连接至第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端连接至地端；三极管Q1的集电极连接至变压器T1的M3引脚；变压器T1的M4 引脚分别连接第一高压二极管D1的负极以及第二高压二极管D2的正极；T1 的M5引脚分别连接第四电容C4和第五电阻R5，第五电阻R5的另一端连接至地端；第四电容C4的另一端连接至第一高压二极管D1的正极端；第一高压二极管D1的正极端输出直流负高压信号，电压范围为-2～-6kV；第二高压二极管D2的负极输出脉冲正高压信号，电压范围为1.4～4.2kV，通过调节第二电容 C2和第三电容C3的电容值以调节脉冲正高压信号的频率，频率范围为 1kHz～30kHz。

图3为本实用新型实施例中提供的防打火保护电路原理图，防打火保护电路由防打火保护电路由第七电阻R7、第九电阻R9、第六电阻R6、第八电阻R8、第十一电阻R11、第四电阻R4、第十三电阻R13、第十电阻R10、第十二电阻 R12、第七电容C7、第五电容C5、第六电容C6，第六稳压管D6、第五二极管 D5、MOS管Q2、运算放大器U1A和电压比较器U1B。

由三极管Q1的射极引出VREF，VREF即为变压器T1原边串联的电阻即第三电阻R3的电压值。

其中VREF接入第九电阻R9的一端，R9的另一端分别与第六稳压管D6 的负极和运算放大器U1A的正极端连接；第六稳压管D6的正极连接地端；第七电阻R7的一端接地，另一端连接运算放大器U1A的负极端；运算放大器U1A 的输出端通过第五电容C5接地；第六电阻R6连接在运算放大器U1A的负极端和输出端之间；运算放大器U1A的输出端通过地把电阻R8连接电压比较器U1B 的正极端；

工作电压VCC通过第十一电阻R11接入到电压比较器U1B的负极端；电压比较器U1B的负极端通过第十三电阻R13接地；电压比较器U1B的反向输入端连接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端连接第五二极管D5的负极端，第五二极管D5的正极端连接电压比较器U1B的输出端；

电压比较器U1B的供电电源端连接工作电压VCC，同时电压比较器U1B 的供电电源端通过第六电容C6接地；电压比较器U1B的供电地端接地；

电压比较器U1B的输出端连接第十电阻R10的一端，第十电阻R10另一端连接MOS管Q2的栅极；MOS管Q2的栅极同时通过第十二电阻R12连接至工作电压VCC；MOS管Q2的源极连接至工作电压VCC；MOS管Q2的漏极连接至逆变升压整流电路电压输入端(即T1的M2引脚)。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非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，所作的任何修改、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 (3)

1.一种用于等离子体净化系统的高压脉冲电源，其特征在于，包括：保护电路和逆变升压整流电路；

所述保护电路主要包括两个部分：输入保护电路和防打火保护电路；

所述输入保护电路连接在所述逆变升压整流电路的电压输入端；

所述防打火保护电路检测变压器原边串联的电阻的电压值VREF，将VREF与设定值采用比较电路进行比较，若超过所述设定值，则关断所述逆变升压整流电路的输入端；

所述逆变升压整流电路基于单管自激震荡电路，包括三极管Q1和变压器T1；利用三极管Q1的输出特性以及变压器T1原边电感的自感现象形成反馈电路，使三极管Q1循环工作在饱和、放大、截止工作状态下，变压器T1副边的两输出端M5引脚和M4引脚进行整流输出，其中M5引脚整流输出直流负高压信号，M4引脚整流输出脉冲正高压信号；

直流负高压信号和脉冲正高压信号分别接入等离子体净化系统的电极端。

2.如权利要求1所述的高压脉冲电源，其特征在于，所述逆变升压整流电路由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第五电阻R5、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、三极管Q1、第四稳压管D4、第一高压二极管D1、第二高压二极管D2以及变压器T1组成；

所述变压器T1的原边具有两个输入端分别是M1引脚和M3引脚，原边具有一个移动输入端M2引脚，M2引脚作为逆变升压整流电路电压输入端，副边具有两个输出端M5引脚和M4引脚；变压器T1的M1引脚连接第一电阻R1和第三电容C3；第一电阻R1和第三电容C3的另一端连接至第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端分别连接至三极管Q1的基极、第四稳压管D4的负极以及第二电容C2的一端；三极管Q1的射极连接至第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端连接至地端；三极管Q1的集电极连接至变压器T1的M3引脚；变压器T1的M4引脚分别连接第一高压二极管D1的负极以及第二高压二极管D2的正极；T1的M5引脚分别连接第四电容C4和第五电阻R5，第五电阻R5的另一端连接至地端；第四电容C4的另一端连接至第一高压二极管D1的正极端；第一高压二极管D1的正极端输出直流负高压信号，电压范围为-2～-6kV；第二高压二极管D2的负极输出脉冲正高压信号，电压范围为1.4～4.2kV，通过调节第二电容C2和第三电容C3的电容值以调节脉冲正高压信号的频率，频率范围为1kHz～30kHz。

3.如权利要求2所述的高压脉冲电源，其特征在于，所述防打火保护电路由防打火保护电路由第七电阻R7、第九电阻R9、第六电阻R6、第八电阻R8、第十一电阻R11、第四电阻R4、第十三电阻R13、第十电阻R10、第十二电阻R12、第七电容C7、第五电容C5、第六电容C6，第六稳压管D6、第五二极管D5、MOS管Q2、运算放大器U1A和电压比较器U1B；

由三极管Q1的射极引出VREF，VREF即为变压器T1原边串联的电阻即第三电阻R3的电压值；

其中VREF接入第九电阻R9的一端，R9的另一端分别与第六稳压管D6的负极和运算放大器U1A的正极端连接；第六稳压管D6的正极连接地端；第七电阻R7的一端接地，另一端连接运算放大器U1A的负极端；运算放大器U1A的输出端通过第五电容C5接地；第六电阻R6连接在运算放大器U1A的负极端和输出端之间；运算放大器U1A的输出端通过地把电阻R8连接电压比较器U1B的正极端；

工作电压VCC通过第十一电阻R11接入到电压比较器U1B的负极端；电压比较器U1B的负极端通过第十三电阻R13接地；电压比较器U1B的反向输入端连接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端连接第五二极管D5的负极端，第五二极管D5的正极端连接电压比较器U1B的输出端；

电压比较器U1B的供电电源端连接工作电压VCC，同时电压比较器U1B的供电电源端通过第六电容C6接地；电压比较器U1B的供电地端接地；

电压比较器U1B的输出端连接第十电阻R10的一端，第十电阻R10另一端连接MOS管Q2的栅极；MOS管Q2的栅极同时通过第十二电阻R12连接至工作电压VCC；MOS管Q2的源极连接至工作电压VCC；MOS管Q2的漏极连接至逆变升压整流电路电压输入端。

Images