CN214544244U - 一种直流高压功放系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种直流高压功放系统。本实用新型涉及直流高压功率放大器领域，所述系统包括：输入级、第一压控恒流源、第二级压控恒流源、高压恒流源、偏置电压发生器、功率放大级和频率补偿电路；本实用新型可灵活选用晶体管，以达到优化的体积、功率等参数。可灵活控制静态功耗，通常在0.5W左右，最低可低至0.1W。可灵活控制输出功率，通常在10W左右，可控制在1W～300W之间。可灵活控制全功率带宽，达到0.5kHz～50kHz之间。可灵活控制输出电压范围，最高到0V～400V。可灵活控制的直流电压放大倍数，通常在10～40之间。
Description
技术领域
本实用新型涉及直流高压功率放大器领域，是一种直流高压功放系统。
背景技术
当前工程中使用的功率放大器存在体积大、静态功耗高、生产中调试复杂、参数不易调整等诸多缺陷。
实用新型内容
本实用新型为了解决静态功耗大的问题，本实用新型提供了一种直流高压功放系统，本实用新型提供了以下技术方案：
一种直流高压功放系统，所述系统包括：输入级、第一压控恒流源、第二级压控恒流源、高压恒流源、偏置电压发生器、功率放大级和频率补偿电路；
所述输入级连接第一压控恒流源，所述第一压控恒流源连接第二级压控恒流源，所述第二级压控恒流源连接功率放大级，所述第二级压控恒流源连接偏置电压发生器，所述第一压控恒流源通过频率补偿电路连接偏置电压发生器。
优选地，所述输入级包括电压源UIN、电阻R10、电阻R11和运算放大器OPA，电压源UIN正极连接运算放大器OPA正极端，电压源UIN正极连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接运算放大器OPA的负极端和电阻R11的一端。
优选地，所述第一压控恒流源包括电阻R6、开关管Q6和电阻R8，所述运算放大器OPA的输出端连接开关管Q6的一端，开关管Q6分别连接电阻R6和电阻R8的一端，所述电阻R6另一端接地。
优选地，所述第二级压控恒流源包括开关管Q7和电阻R9，所述电阻R8的另一端连接电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端连接开关管Q7的一端。
优选地，所述功率放大级包括功率保护电路、电阻R7、开关管Q5、电阻R3和开关管Q2，所述功率保护电路包括三极管Q3、三极管Q4、电阻R4、电阻R5、电阻R4、和电感CL，所述电阻R9的一端连接开关管Q5的一端，开关管Q5另一端连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电阻R4一端，所述电阻R4的另一端连接三极管Q3，所述三极管Q3的一端连接三极管Q4的一端，所述三极管Q4的另一端连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接开关管Q7的另一端；
电阻R4的另一端连接开关管Q2的一端，所述开关管Q2另一段连接电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端连接三极管Q3的一端。
优选地，所述偏置电压发生器采用二极管D2，所述电阻R3的另一端连接二极管D2的一端，所述二极管D2的另一端连接电阻R7的另一端。
优选地，高压恒流源包括二极管D1、电阻R1、开关管Q1和电阻R2，所述开关管Q1一端连接电阻R3的另一端，所述开关管Q1另一端连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接二极管D1的一端，二极管D1的另一端连接电阻R2和开关管Q1的一端，所述电阻R2的另一端接地。
优选地，频率补偿电路采用电容C1，所述运算放大器OPA的输出端连接电容C1的一端，所述电容C1的另一端连接二极管D2的另一端。
本实用新型具有以下有益效果：
本申请中反馈网络可加入各种类型的反馈补偿网络，功率保护电路还可以进行简单的变换达到控制平均功耗、瞬时功耗的目的。本申请使用的主要元器件均可以在市场上购买而得，具体元件的选型要根据具体的性能需求。
附图说明
图1为一种直流高压功放系统示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本实用新型进行了详细说明。
具体实施例一：
根据图1所示，本实用新型提供一种直流高压功放系统，一种直流高压功放系统，所述系统包括：输入级、第一压控恒流源、第二级压控恒流源、高压恒流源、偏置电压发生器、功率放大级和频率补偿电路；
所述输入级连接第一压控恒流源，所述第一压控恒流源连接第二级压控恒流源，所述第二级压控恒流源连接功率放大级，所述第二级压控恒流源连接偏置电压发生器，所述第一压控恒流源通过频率补偿电路连接偏置电压发生器。
输入级，本级以通用运放为核心，输入信号连接至运放同相输入端，反馈比较信号连接至运放反相输入端。第一压控恒流源，本级以功率晶体管为核心构成压控恒流源，其参考端连接至公共地，其压控端连接至输入级，其输出端连接至检流电阻，检流电阻连接至负高压。第二级压控恒流源，本级以功率晶体管为核心构成压控恒流源，其参考端连接至负高压，其压控端连接至第一压控恒流源的输出端，其输出端连接至偏置电压发生器。高压恒流源，本级以功率晶体管为核心构成高压恒流源，其参考端连接至正高压，其输出端连接至偏置电压发生器。偏置电压发生器，本单元由稳压管构成，低压端连接至第二级压控恒流源与功率放大级，高压端连接至高压恒流源与功率放大级。功率放大级，本级由P型、N型功率晶体管对组成图腾柱式输出，其N型晶体管连接至偏置电压发生器的高压端与电路的正高压，其P型晶体管连接至偏执电压发生器的低压端与电路的负高压，其输出端为本直流高压功放的输出端，输出端通过反馈网络将比较信号连接至输入级。频率补偿电路，本单元由单米勒电容频率补偿方法实现，补偿电容连接在输入级运放的输出端与第二级压控恒流源的输出端之间。功率保护电路，本单元在功率放大级图腾柱输出的前端串联进采样电阻，采样电阻连接在三极管的基极与发射极之间，三极管的集电极连接至偏置电压发生器。
本实用新型的整体结构、频率补偿、功率保护为创新点。
本实用新型可灵活选用晶体管，以达到优化的体积、功率等参数。可灵活控制静态功耗，通常在0.5W左右，最低可低至0.1W。可灵活控制输出功率，通常在10W左右，可控制在1W～300W之间。可灵活控制全功率带宽，达到0.5kHz～50kHz之间。可灵活控制输出电压范围，最高到0V～400V。可灵活控制的直流电压放大倍数，通常在10～40之间。
所述输入级包括电压源UIN、电阻R10、电阻R11和运算放大器OPA，电压源UIN正极连接运算放大器OPA正极端，电压源UIN正极连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接运算放大器OPA的负极端和电阻R11的一端。
所述第一压控恒流源包括电阻R6、开关管Q6和电阻R8，所述运算放大器OPA的输出端连接开关管Q6的一端，开关管Q6分别连接电阻R6和电阻R8的一端，所述电阻R6另一端接地。
所述第二级压控恒流源包括开关管Q7和电阻R9，所述电阻R8的另一端连接电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端连接开关管Q7的一端。
所述功率放大级包括功率保护电路、电阻R7、开关管Q5、电阻R3和开关管Q2，所述功率保护电路包括三极管Q3、三极管Q4、电阻R4、电阻R5、电阻R4、和电感CL，所述电阻R9的一端连接开关管Q5的一端，开关管Q5另一端连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电阻R4一端，所述电阻R4的另一端连接三极管Q3，所述三极管Q3的一端连接三极管Q4的一端，所述三极管Q4的另一端连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接开关管Q7的另一端；
电阻R4的另一端连接开关管Q2的一端，所述开关管Q2另一段连接电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端连接三极管Q3的一端。
所述偏置电压发生器采用二极管D2，所述电阻R3的另一端连接二极管D2的一端，所述二极管D2的另一端连接电阻R7的另一端。
高压恒流源包括二极管D1、电阻R1、开关管Q1和电阻R2，所述开关管Q1一端连接电阻R3的另一端，所述开关管Q1另一端连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接二极管D1的一端，二极管D1的另一端连接电阻R2和开关管Q1的一端，所述电阻R2的另一端接地。
频率补偿电路采用电容C1，所述运算放大器OPA的输出端连接电容C1的一端，所述电容C1的另一端连接二极管D2的另一端。
以上所述仅是一种直流高压功放系统的优选实施方式，一种直流高压功放系统的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种直流高压功放系统，其特征是：所述系统包括：输入级、第一压控恒流源、第二级压控恒流源、高压恒流源、偏置电压发生器、功率放大级和频率补偿电路；
所述输入级连接第一压控恒流源，所述第一压控恒流源连接第二级压控恒流源，所述第二级压控恒流源连接功率放大级，所述第二级压控恒流源连接偏置电压发生器，所述第一压控恒流源通过频率补偿电路连接偏置电压发生器。
2.根据权利要求1所述的一种直流高压功放系统，其特征是：所述输入级包括电压源UIN、电阻R10、电阻R11和运算放大器OPA，电压源UIN正极连接运算放大器OPA正极端，电压源UIN正极连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接运算放大器OPA的负极端和电阻R11的一端。
3.根据权利要求2所述的一种直流高压功放系统，其特征是：所述第一压控恒流源包括电阻R6、开关管Q6和电阻R8，所述运算放大器OPA的输出端连接开关管Q6的一端，开关管Q6分别连接电阻R6和电阻R8的一端，所述电阻R6另一端接地。
4.根据权利要求3所述的一种直流高压功放系统，其特征是：所述第二级压控恒流源包括开关管Q7和电阻R9，所述电阻R8的另一端连接电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端连接开关管Q7的一端。
5.根据权利要求4所述的一种直流高压功放系统，其特征是：所述功率放大级包括功率保护电路、电阻R7、开关管Q5、电阻R3和开关管Q2，所述功率保护电路包括三极管Q3、三极管Q4、电阻R4、电阻R5、电阻R4、和电感CL，所述电阻R9的一端连接开关管Q5的一端，开关管Q5另一端连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电阻R4一端，所述电阻R4的另一端连接三极管Q3，所述三极管Q3的一端连接三极管Q4的一端，所述三极管Q4的另一端连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接开关管Q7的另一端；
电阻R4的另一端连接开关管Q2的一端，所述开关管Q2另一段连接电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端连接三极管Q3的一端。
6.根据权利要求5所述的一种直流高压功放系统，其特征是：所述偏置电压发生器采用二极管D2，所述电阻R3的另一端连接二极管D2的一端，所述二极管D2的另一端连接电阻R7的另一端。
7.根据权利要求6所述的一种直流高压功放系统，其特征是：高压恒流源包括二极管D1、电阻R1、开关管Q1和电阻R2，所述开关管Q1一端连接电阻R3的另一端，所述开关管Q1另一端连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接二极管D1的一端，二极管D1的另一端连接电阻R2和开关管Q1的一端，所述电阻R2的另一端接地。
8.根据权利要求7所述的一种直流高压功放系统，其特征是：频率补偿电路采用电容C1，所述运算放大器OPA的输出端连接电容C1的一端，所述电容C1的另一端连接二极管D2的另一端。
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| CN202120457986.0U CN214544244U (zh) | 2021-03-03 | 2021-03-03 | 一种直流高压功放系统 |
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| CN214544244U true CN214544244U (zh) | 2021-10-29 |
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Family Applications (1)
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| CN202120457986.0U Active CN214544244U (zh) | 2021-03-03 | 2021-03-03 | 一种直流高压功放系统 |
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2021
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