CN218183254U - 一种高压直流电源装置及磁控管的供电装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高压直流电源装置及磁控管的供电装置，该方案应用于高压直流供电领域，PWM调制模块接收处理器发送的预设电压和采样模块发送的反馈电压，并根据预设电压和反馈电压输出与预设电压对应的互补对称的PWM信号对；信号转换模块将互补对称的PWM信号对转换为幅值为预设高压的第一交流电，高压变压器对其进行升压，整流模块再进行整流，得到高压直流电。高压变压器未同时产生高压交流电和低压交流电，不存在高、低压干扰问题；且预设电压与目标输出功率、反馈电压与实际输出功率均存在对应关系，根据预设电压和反馈电压对PWM调制模块进行反馈调节，使实际输出功率与目标输出功率相同，实现对实际输出功率的准确控制。

Description

一种高压直流电源装置及磁控管的供电装置

技术领域

本实用新型涉及高压直流供电技术领域，特别是涉及一种高压直流电源装置及磁控管的供电装置。

背景技术

磁控管(微波电子管的一种，是一种重入式谐振型正交场振荡器，通常作为高功率微波能发生器)产生微波信号需要两种供电：高压直流电和低压交流电，低压交流电对磁控管中灯丝进行加热，同时高压直流电在灯丝(阴极)与阳极间形成高压电场，最终在两种供电的作用下产生微波信号。现有技术中，在变压器的初级绕组输入220V交流电，变压器的两个次级绕组分别输出高压交流电和低压交流电，高压交流电整流后得到高压直流电，上述方法存在高、低压干扰问题。并且现有技术中对于最终得到的高压直流电的实际输出功率没有进行反馈检测，无法准确控制高压直流电的实际输出功率。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种高压直流电源装置及磁控管的供电装置，该方案应用于高压直流供电领域，高压变压器未同时产生高压交流电和低压交流电，不存在高、低压干扰问题；且预设电压与目标输出功率、反馈电压与实际输出功率均存在对应关系，根据预设电压和反馈电压对PWM调制模块进行反馈调节，使实际输出功率与目标输出功率相同，实现对实际输出功率的准确控制。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种高压直流电源装置，包括：

用于发送与目标输出功率存在对应关系的预设电压的处理器；

第一输入端与所述处理器连接、第二输入端与采样模块连接的PWM调制模块，用于根据自身第一输入端的电压和第二输入端的电压输出与所述预设电压对应的互补对称的第一PWM信号和第二PWM信号；

输入端与所述PWM调制模块连接的信号转换模块，用于将所述互补对称的第一PWM信号和第二PWM信号转换为幅值为预设高压的第一交流电；

输入端与所述信号转换模块连接的高压变压器，用于对所述第一交流电进行升压得到第二交流电；

输入端与所述高压变压器连接的整流模块，用于对所述第二交流电进行整流得到高压直流电；

输入端与所述整流模块连接的采样模块，用于采样所述整流模块的输出端的所述高压直流电得到反馈电压并发送至所述PWM调制模块的第二输入端，所述反馈电压与实际输出功率存在对应关系。

优选的，所述信号转换模块包括：

第一输入端输入所述第一PWM信号、第二输入端输入所述第二PWM信号的H桥电路，用于将所述第一PWM信号和所述第二PWM信号的幅值放大至驱动电压；

初级绕组的两端分别与所述H桥电路的第一输出端和第二输出端连接的隔离变压器，用于控制自身第一次级绕组或第二次级绕组工作；

第一驱动端与所述隔离变压器的第一次级绕组连接、第二驱动端与所述隔离变压器的第二次级绕组连接、输出端与所述高压变压器的初级绕组的一端连接的半桥电路，用于在所述第一次级绕组的驱动下输出第一电压或在所述第二次级绕组的驱动下输出第二电压；

输出端与所述高压变压器的初级绕组的另一端连接的第三电源电路，用于输出第三电压，所述第一电压与所述第三电压之差等于预设高压，所述第三电压与所述第二电压之差等于预设高压。

优选的，所述H桥电路包括：第一NPN型三极管、第二NPN型三极管、第一PNP型三极管、第二PNP型三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

所述第一NPN型三极管的基极分别与所述第一PNP型三极管的基极和所述第一电阻的一端连接且连接的公共端作为所述H桥电路的第一输入端，所述第一NPN型三极管的发射极与所述第一PNP型三极管的发射极连接且连接的公共端作为所述H桥电路的第一输出端，所述第一NPN型三极管的集电极经过所述第二电阻与第一电源连接，所述第一PNP型三极管的集电极接地，所述第一电阻的另一端接地；

所述第二NPN型三极管的基极分别与所述第二PNP型三极管的基极和所述第三电阻的一端连接且连接的公共端作为所述H桥电路的第二输入端，所述第二NPN型三极管的发射极与所述第二PNP型三极管的发射极连接且连接的公共端作为所述H桥电路的第二输出端，所述第二NPN型三极管的集电极经过所述第四电阻与所述第一电源连接，所述第二PNP型三极管的集电极接地，所述第三电阻的另一端接地；

所述第一电源用于输出驱动电压；

所述第一NPN型三极管和所述第二PNP型三极管均用于在所述H桥电路的第一输入端输入高电平时闭合；

所述第一PNP型三极管和所述第二NPN型三极管均用于在所述H桥电路的第二输入端输入高电平时闭合。

优选的，所述半桥电路包括：第一NMOS管、第二NMOS管、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；

所述隔离变压器的第一次级绕组的一端与所述第五电阻的一端连接，所述隔离变压器的第一次级绕组的另一端分别与所述第六电阻的一端、所述第一NMOS管的源极和所述第二NMOS管的漏极连接且连接的公共端作为所述半桥电路的输出端，所述第五电阻的另一端分别与所述第六电阻的另一端和所述第一NMOS管的栅极连接，所述第一NMOS管的漏极与第二电源电路连接；

所述隔离变压器的第二次级绕组的一端与所述第七电阻的一端连接，所述隔离变压器的第二次级绕组的另一端分别与所述第八电阻的一端和所述第二NMOS管的源极连接且连接的公共端接地，所述第七电阻的另一端分别与所述第八电阻的另一端和所述第二NMOS管的栅极连接；

所述第二电源电路用于输出所述第一电压；

在所述隔离变压器的初级绕组使第一次级绕组工作时，所述第一NMOS 管闭合；在所述隔离变压器的初级绕组使第二次级绕组工作时，所述第二 NMOS管闭合。

优选的，所述第二电源电路包括：EMC电路和整流滤波电路；

市电与所述EMC电路的输入端连接，所述EMC电路的输出端与所述整流滤波电路的输入端连接，所述整流滤波电路的输出端作为所述第二电源电路的输出端。

优选的，所述采样模块6包括采集电阻，所述整流模块的正输出端与所述采集电阻的一端连接且连接的公共端与所述PWM调制模块的第二输入端连接，所述采集电阻的另一端与负载的一端连接且连接的公共端接地，所述负载的另一端与所述整流模块的负输出端连接。

优选的，还包括供电模块，所述供电模块的输入端与市电连接，所述供电模块的输出端分别与所述处理器和所述PWM调制模块连接。

优选的，所述供电模块包括：整流桥和稳压芯片；

所述整流桥的输入端作为所述供电模块的输入端，所述整流桥的输出端与所述稳压芯片的输入端连接，所述稳压芯片的接地端接地，所述稳压芯片的输出端作为所述供电模块的输出端。

优选的，所述PWM调制模块包括：PWM调制芯片、可调电容、第九电阻和第十电阻；

所述PWM调制芯片内部的误差放大器的正相输入端与所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端作为所述PWM调制模块的第二输入端，所述误差放大器的负相输入端分别与所述第十电阻的一端和所述可调电容的一端连接，所述误差放大器的输出端与所述可调电容的另一端连接，所述第十电阻的另一端作为所述PWM调制模块的第一输入端。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种磁控管的供电装置，包括灯丝变压器，还包括所述的高压直流电源装置，市电与所述灯丝变压器的输入端连接，所述灯丝变压器的输出端与磁控管连接，所述高压直流电源装置的输出端与所述磁控管连接。

本申请提供了一种高压直流电源装置及磁控管的供电装置，该方案应用于高压直流供电领域，PWM调制模块接收处理器发送的预设电压和采样模块发送的反馈电压，并根据预设电压和反馈电压输出与预设电压对应的互补对称的PWM信号对；信号转换模块将互补对称的PWM信号对转换为幅值为预设高压的第一交流电，高压变压器对其进行升压，整流模块再进行整流，得到高压直流电。高压变压器未同时产生高压交流电和低压交流电，不存在高、低压干扰问题；且预设电压与目标输出功率、反馈电压与实际输出功率均存在对应关系，根据预设电压和反馈电压对PWM调制模块进行反馈调节，使实际输出功率与目标输出功率相同，实现对实际输出功率的准确控制。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种高压直流电源装置的结构示意图；

图2为本申请提供的一种现有技术中磁控管的供电装置的结构示意图；

图3为本申请提供的另一种现有技术中磁控管的供电装置的结构示意图；

图4为本申请提供的一种按键与数码管的结构示意图；

图5为本申请提供的一种单片机的结构示意图；

图6为本申请提供的一种信号转换模块的结构示意图；

图7为本申请提供的一种H桥电路的结构示意图；

图8为本申请提供的一种半桥电路的结构示意图；

图9为本申请提供的一种第二电源电路的结构示意图；

图10为本申请提供的一种高压变压器、整流模块和采样模块的结构示意图；

图11为本申请提供的一种供电模块的结构示意图；

图12为本申请提供的一种PWM调制模块的结构示意图；

图13为本申请提供的一种TL494管脚图；

图14为本申请提供的一种TL494的内部结构示意图；

图15为本申请提供的一种整体结构示意图；

图16为本申请提供的一种磁控管的供电装置的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种高压直流电源装置及磁控管的供电装置，该方案应用于高压直流供电领域，高压变压器未同时产生高压交流电和低压交流电，不存在高、低压干扰问题；且预设电压与目标输出功率、反馈电压与实际输出功率均存在对应关系，根据预设电压和反馈电压对PWM调制模块进行反馈调节，使实际输出功率与目标输出功率相同，实现对实际输出功率的准确控制。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请提供的一种高压直流电源装置的结构示意图，包括：

用于发送与目标输出功率存在对应关系的预设电压的处理器1；

第一输入端与处理器1连接、第二输入端与采样模块6连接的PWM调制模块2，用于根据自身第一输入端的电压和第二输入端的电压输出与预设电压对应的互补对称的第一PWM信号和第二PWM信号；

输入端与PWM调制模块2连接的信号转换模块3，用于将互补对称的第一PWM信号和第二PWM信号转换为幅值为预设高压的第一交流电；

输入端与信号转换模块3连接的高压变压器4，用于对第一交流电进行升压得到第二交流电；

输入端与高压变压器4连接的整流模块5，用于对第二交流电进行整流得到高压直流电；

输入端与整流模块5连接的采样模块6，用于采样整流模块5的输出端的高压直流电得到反馈电压并发送至PWM调制模块2的第二输入端，反馈电压与实际输出功率存在对应关系。

磁控管产生微波信号需要两种供电电源：高压直流电和低压交流电，低压交流电对磁控管中灯丝进行加热，同时高压直流电在灯丝(阴极)与阳极间形成高压电场，最终在两种供电的作用下产生微波信号。现有技术中，在变压器的初级绕组输入220V交流电，变压器的两个次级绕组分别输出高压交流电和低压交流电，高压交流电整流后得到高压直流电，上述方法存在高、低压干扰问题。并且现有技术中对于最终得到的高压直流电的实际输出功率没有进行反馈检测，无法准确控制高压直流电的实际输出功率。

具体的，现有技术可以参照图2，图2中输入220V的交流电，最后由一个变压器的两个次级绕组分别输出高压交流电和低压交流电，低压交流电对磁控管中灯丝进行加热，高压交流电整流后的高压直流电对磁控管提供高压，也就是采用工频灯丝变压器(产生低压交流电)和高压变压器(产生高压交流电)合成的方式，存在高、低压干扰，且不存在对高压直流电的实际输出功率的反馈检测。另外，现有技术中也存在图3所示的情况，图3中，控制板控制直流高压电源产生直流高压，而低压交流电则由220交流电通过灯丝变压器(产生灯丝电压，即3.6-4.2V的交流信号，为磁控管的电子激发提供电源)产生，也就是采用工频灯丝变压器(产生低压交流电)和高压变压器 (产生高压交流电，位于直流高压电源中)分开的方式，不存在高、低压干扰，但是也不存在对高压直流电的实际输出功率的反馈检测。

针对上述问题，本申请中增加了对高压直流电的实际输出功率的反馈检测，实现对高压直流电的实际输出功率的准确控制，在实际输出功率与目标输出功率之间存在差异时，进行调控，使实际输出功率接近目标输出功率。

具体的，预设电压与目标输出功率之间存在对应关系，可以人为设置目标输出功率，再由处理器1根据该对应关系设置对应的预设电压，具体设置方式可以为：设置与处理器1连接的数码管和按键，操作人员通过按键来设置目标输出功率和工作时长，并通过数码管进行显示，处理器1根据按键的设置发出对应的预设电压至PWM调制模块2，同时在达到预设的工作时长后控制PWM调制模块2停止输出，按键与数码管的具体电路可以参照图4，按键通过显示芯片U1连接数码管，显示芯片U1再与处理器1连接。

PWM调制模块2接收预设电压以及采样模块6发送的反馈电压，由于预设电压与目标输出功率之间存在对应关系，反馈电压与实际输出功率存在对应关系，因此根据自身第一输入端的预设电压和第二输入端的反馈电压输出与预设电压对应的互补对称的第一PWM信号和第二PWM信号，即为根据目标输出功率和实际输出功率输出与目标输出功率对应的互补对称的第一PWM信号和第二PWM信号，实现对实际输出功率的PI闭环反馈调节，使之接近于目标输出功率。

信号转换模块3将互补对称的第一PWM信号和第二PWM信号转换为幅值为预设高压的第一交流电，进行直流到交流的转换以及第一次升压；再由高压变压器4对第一交流电进行第二次升压得到第二交流电；最后由整流模块5进行整流得到高压直流电。为磁控管供电的低压交流电可以由市电和灯丝变压器单独产生，不存在高、低压干扰。

此外，在整流模块5输出高压直流电为磁控管供电时，还可以将磁控管与散热风扇和输出设备连接，散热风扇为磁控管散热，提升整体系统通风散热循环；输出设备可以为功率计或者辐射器，功率计用于显示微波输出的功率，辐射器用于微波能量的输出来治疗患者；在连接功率计时，功率计测得的磁控管的功率即实际输出功率可以发送给处理器1，处理器1再由数码管进行显示，使操作人员实时获知实际输出功率，通过按键与数码管可以组成人机交互界面。处理器1还可以与采样模块6连接，在判定预设电压和反馈电压差异过大时，可以进行相应的预警，保证磁控管的正常工作。

还需要说明的是，参照图5，处理器1可以为型号为STM32F103C8T6的单片机U2，单片机U2通过引脚43控制PWM调制模块2的输出和停止；通过引脚42向PWM调制模块2输出预设电压；通过引脚18检测整流模块5 的输出端的过压过流信号(采样模块6输出的反馈电压)，通过引脚19接收预设电压，在判定预设电压和反馈电压差异过大时可以进行相应的预警，也可以实现对实际输出功率的微调和补偿；通过引脚25、26和27控制数码管显示实际输出功率。

综上，本申请提供了一种高压直流电源装置，该方案应用于高压直流供电领域，PWM调制模块2接收处理器1发送的预设电压和采样模块6发送的反馈电压，并根据预设电压和反馈电压输出与预设电压对应的互补对称的 PWM信号对；信号转换模块3将互补对称的PWM信号对转换为幅值为预设高压的第一交流电，高压变压器4对其进行升压，整流模块5再进行整流，得到高压直流电。高压变压器4未同时产生高压交流电和低压交流电，不存在高、低压干扰问题；且预设电压与目标输出功率、反馈电压与实际输出功率均存在对应关系，根据预设电压和反馈电压对PWM调制模块2进行反馈调节，使实际输出功率与目标输出功率相同，实现对实际输出功率的准确控制。

在上述实施例的基础上：

请参照图6，图6为本申请提供的一种信号转换模块的结构示意图。

作为一种优选的实施例，信号转换模块3包括：

第一输入端输入第一PWM信号、第二输入端输入第二PWM信号的H 桥电路31，用于将第一PWM信号和第二PWM信号的幅值放大至驱动电压；

初级绕组的两端分别与H桥电路31的第一输出端和第二输出端连接的隔离变压器32，用于控制自身第一次级绕组或第二次级绕组工作；

第一驱动端与隔离变压器32的第一次级绕组连接、第二驱动端与隔离变压器32的第二次级绕组连接、输出端与高压变压器4的初级绕组的一端连接的半桥电路33，用于在第一次级绕组的驱动下输出第一电压或在第二次级绕组的驱动下输出第二电压；

输出端与高压变压器4的初级绕组的另一端连接的第三电源电路34，用于输出第三电压，第一电压与第三电压之差等于预设高压，第三电压与第二电压之差等于预设高压。

本实施例中，H桥电路31将第一PWM信号和第二PWM信号的幅值放大至驱动电压，一方面增大第一PWM信号和第二PWM信号的幅值来增加其带载能力，使之具有驱动后续半桥电路33的能力；另一方面为隔离变压器32 的初级绕组提供交流电，使隔离变压器32处于工作状态。

隔离变压器32，一方面实现初级绕组侧的低压信号和次级绕组处高压信号的隔离，减少干扰和串扰，在测试调试方面也加强安全方面的保证；另一方面在隔离变压器32的第一次级绕组处或第二次级绕组处产生驱动信号驱动半桥电路33。此处需要设置隔离变压器32的同名端，实现根据初级绕组上电流方向两个次级绕组中只有一个处于工作状态。

半桥电路33输出第一电压或第二电压，第三电源电路34输出第三电压，半桥电路33和第三电源电路34分别与高压变压器4的初级绕组的两端连接，此时高压变压器4的初级绕组输入第一电压与第三电压之差或第二电压与第三电压之差，而由于第一电压与第三电压之差和第三电压与第二电压之差均等于预设高压，也就是高压变压器4的初级绕组输入正向的预设高压或负向的预设高压，形成交流电，驱动高压变压器4工作。

最终实现将互补对称的第一PWM信号和第二PWM信号转换为幅值为预设高压的第一交流电，完成第一次升压。

请参照图7，图7为本申请提供的一种H桥电路的结构示意图。

作为一种优选的实施例，H桥电路31包括：第一NPN型三极管VT1、第二NPN型三极管VT3、第一PNP型三极管VT2、第二PNP型三极管VT4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；

第一NPN型三极管VT1的基极分别与第一PNP型三极管VT2的基极和第一电阻R1的一端连接且连接的公共端作为H桥电路31的第一输入端，第一NPN型三极管VT1的发射极与第一PNP型三极管VT2的发射极连接且连接的公共端作为H桥电路31的第一输出端，第一NPN型三极管VT1的集电极经过第二电阻R2与第一电源VCC0连接，第一PNP型三极管VT2的集电极接地，第一电阻R1的另一端接地；

第二NPN型三极管VT3的基极分别与第二PNP型三极管VT4的基极和第三电阻R3的一端连接且连接的公共端作为H桥电路31的第二输入端，第二NPN型三极管VT3的发射极与第二PNP型三极管VT4的发射极连接且连接的公共端作为H桥电路31的第二输出端，第二NPN型三极管VT3的集电极经过第四电阻R4与第一电源VCC0连接，第二PNP型三极管VT4的集电极接地，第三电阻R3的另一端接地；

第一电源VCC0用于输出驱动电压；

第一NPN型三极管VT1和第二PNP型三极管VT4均用于在H桥电路 31的第一输入端输入高电平时闭合；

第一PNP型三极管VT2和第二NPN型三极管VT3均用于在H桥电路 31的第二输入端输入高电平时闭合。

本实施例中，H桥电路31由两个NPN型三极管和两个PNP型三极管组成，信号A1可以为第一PWM信号，信号A2可以为第二PWM信号，在信号A1为高电平、信号A2为低电平时，第一NPN型三极管VT1和第二PNP 型三极管VT4导通，第一电源VCC0通过第一NPN型三极管VT1输出驱动电压，即信号B1，信号B1流入隔离变压器32的初级绕组的一端，隔离变压器32的初级绕组的另一端输出信号B2，信号B2通过第二PNP型三极管VT4 接地；在信号A1为低电平、信号A2为高电平时，第二NPN型三极管VT3 和第一PNP型三极管VT2导通，第一电源VCC0通过第二NPN型三极管VT3 输出驱动电压，即信号B2，信号B2流入隔离变压器32的初级绕组的一端，隔离变压器32的初级绕组的另一端输出信号B1，信号B1通过第一PNP型三极管VT2接地；隔离变压器32的初级绕组上生成交流电，幅值为驱动电压。其中，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4起到限流和保护作用。同时，还可以如图7所示，设置电容C1和C2进行滤波，设置二极管D1和D2对信号B1进行钳位，设置二极管D3和D4对信号B2进行钳位。

在H桥电路31工作时，第一NPN型三极管VT1和第二PNP型三极管 VT4导通，或者，第二NPN型三极管VT3和第一PNP型三极管VT2导通，分别负责正负半周的波形放大任务(放大至第一电源VCC0输出的驱动电压)，加强信号带载能力，且电路工作时仅有一半三极管导通，损耗小效率高。

此外H桥电路31中第一NPN型三极管VT1和第二NPN型三极管VT3 的型号可以为C1815，第一PNP型三极管VT2和第二PNP型三极管VT4的型号可以为A1015。

请参照图8，图8为本申请提供的一种半桥电路的结构示意图。

作为一种优选的实施例，半桥电路33包括：第一NMOS管Q1、第二NMOS 管Q2、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8；

隔离变压器32的第一次级绕组的一端与第五电阻R5的一端连接，隔离变压器32的第一次级绕组的另一端分别与第六电阻R6的一端、第一NMOS 管Q1的源极和第二NMOS管Q2的漏极连接且连接的公共端作为半桥电路 33的输出端，第五电阻R5的另一端分别与第六电阻R6的另一端和第一 NMOS管Q1的栅极连接，第一NMOS管Q1的漏极与第二电源电路7连接；

隔离变压器32的第二次级绕组的一端与第七电阻R7的一端连接，隔离变压器32的第二次级绕组的另一端分别与第八电阻R8的一端和第二NMOS 管Q2的源极连接且连接的公共端接地，第七电阻R7的另一端分别与第八电阻R8的另一端和第二NMOS管Q2的栅极连接；

第二电源电路7用于输出第一电压；

在隔离变压器32的初级绕组使第一次级绕组工作时，第一NMOS管Q1 闭合；在隔离变压器32的初级绕组使第二次级绕组工作时，第二NMOS管 Q2闭合。

本实施例中半桥电路33由两个NMOS管组成，隔离变压器32的初级绕组使第一次级绕组处产生信号C1时，驱动第一NMOS管Q1闭合(H桥电路 31中的第一电源VCC0使信号C1具有驱动第一NMOS管Q1的能力)，此时第二电源电路7产生的第一电压(即VCC1)通过闭合的第一NMOS管Q1 输出，即为信号E；隔离变压器32的初级绕组使第二次级绕组处产生信号C2时，驱动第二NMOS管Q2闭合(H桥电路31中的第一电源VCC0使信号 C2具有驱动第二NMOS管Q2的能力)，此时半桥电路33的输出端经过闭合的第二NMOS管Q2接地，输出第二电压0，即为信号E；实现了低压(驱动电压)到高压(第一电压即VCC1)的变换，即第一次升压，本次升压由开关电源技术完成，其效率高于变压器升压。

同时，通过第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8进行限流和保护作用；还可以设置二极管D5及D6、二极管D7及D8进行过压保护；还可以设置电容C4和C5进行滤波。

请参照图9，图9为本申请提供的一种第二电源电路的结构示意图。

作为一种优选的实施例，第二电源电路7包括：EMC电路71和整流滤波电路72；

市电与EMC电路71的输入端连接，EMC电路71的输出端与整流滤波电路72的输入端连接，整流滤波电路72的输出端作为第二电源电路7的输出端。

本实施例中，第二电源电路7用于提供第一电压(即VCC1、信号D1)，具体的，市电经过EMC电路71，减少外界干扰，增加抗扰度；再由整流滤波电路72将220V交流电转换为314V直流电，并将其作为第一电压(即VCC1) 提供给半桥电路33。

同时考虑到输入到高压变压器4的初级绕组的第一电压(即VCC1)与第三电压之差和第三电压与第二电压之差均等于预设高压，形成幅值为预设高压的交流电。并且在上一实施例中，半桥电路33输出第一电压(即VCC1) 或第二电压(第二电压为0)，因此，第三电压为第一电压(即VCC1)的一半，即157V，此时第三电源电路34就可以在第二电源电路7的基础上，通过两个相同的电阻R15和R16进行分压，产生第三电压VCC3(即信号D2) 提供给高压变压器4，进而可以在高压变压器4的初级绕组上形成幅值为预设高压(157V)的第一交流电。

请参照图10，图10为本申请提供的一种高压变压器、整流模块和采样模块的结构示意图。

作为一种优选的实施例，采样模块6包括采样电阻RS，整流模块5的正输出端与采样电阻RS的一端连接且连接的公共端与PWM调制模块2的第二输入端连接，采样电阻RS的另一端与负载的一端连接且连接的公共端接地，负载的另一端与整流模块5的负输出端连接。

本实施例中，采样模块6由采样电阻RS构成，具体的进行采样前，高压变压器4的初级绕组处可以连接RC电路，将信号E经过RC电路的保护及吸收去掉不必要的浪涌电压，产生信号F；高压变压器4对信号F进行升压变为信号G，此处为第二次升压，信号G约为3000V的第二交流电；整流模块5 在对第二交流电进行整流得到直流脉动的高压信号，即为磁控管供电的高压直流电，其中整流模块5由整流桥构成，每个桥上串联4个二极管，进行分压；在整流模块5的输出端连接了采样电阻RS和接口JP1，接口JP1可以连接磁控管，并在采样电阻RS和接口JP1之间接地，提高安全性的同时也保证通过采样电阻RS得到的反馈电压(即VR)为正电压，同时连接了电容进行滤波，此时为磁控管提供直流脉动负高压信号，即信号H。

作为一种优选的实施例，还包括供电模块，供电模块的输入端与市电连接，供电模块的输出端分别与处理器1和PWM调制模块2连接。

本实施例中，市电输入供电模块，再由供电模块为处理器1和PWM调制模块2供电。此外，在处理器1通过数码管和按键进行人机交互时，也可以为与数码管和按键连接的显示芯片U1供电。

请参照图11，图11为本申请提供的一种供电模块的结构示意图。

作为一种优选的实施例，供电模块包括：整流桥和稳压芯片；

整流桥的输入端作为供电模块的输入端，整流桥的输出端与稳压芯片的输入端连接，稳压芯片的接地端接地，稳压芯片的输出端作为供电模块的输出端。

本实施例中，当供电模块为处理器1、PWM调制模块2和显示芯片U1 供电时，可以参照图11，市电可以通过接口JP2输入市电，由整流桥输出第四电压(即VCC4)，再由稳压芯片U3稳定输出12V为PWM调制模块2供电，同时通过电容进行滤波；市电可以通过接口JP3输入市电，由整流桥输出第四电压(即VCC4)，再由稳压芯片U4稳定输出5V为显示芯片U1和处理器1(例如单片机U2)供电，同时通过电容进行滤波；5V电压再由稳压芯片U5稳定输出3.3V为处理器1(例如单片机U2)供电，同时通过电容进行滤波。

请参照图12，图12为本申请提供的一种PWM调制模块的结构示意图。

作为一种优选的实施例，PWM调制模块2包括：PWM调制芯片U6、可调电容C1、第九电阻R9和第十电阻R10；

PWM调制芯片U6内部的误差放大器的正相输入端与第九电阻R9的一端连接，第九电阻R9的另一端作为PWM调制模块2的第二输入端，误差放大器的负相输入端分别与第十电阻R10的一端和可调电容C1的一端连接，误差放大器的输出端与可调电容C1的另一端连接，第十电阻R10的另一端作为 PWM调制模块2的第一输入端。

本实施例中，PWM调制芯片U6可以为TL494芯片，参照图12、13和 14，通过TL494芯片内部的误差放大器组成的积分负反馈电路，该电路由 TL494芯片的引脚3、15、16以及电阻R9(位于图10中)、R10和可调电容 C1构成，保证了输出的稳定性。同时由于可调电容C1的存在，通过调节C1 的大小保证了实际输出功率的精度，即硬件上的PI闭环调节。

具体的，处理器1为单片机U2时，单片机U2的引脚42输出的占空比可调的PWM信号，经过电容和电阻的滤波转换后(参照图5)，再由电阻 R13和R14分压后，由第十电阻R10生成预设电压输入到TL494芯片中误差放大器的负相输入端，即引脚15；在采样电阻RS上进行输出采样得到反馈电压，即VR，并将其通过第九电阻R9(参照图10)输入到TL494芯片中误差放大器的正相输入端，即引脚16。

此外，TL494芯片的开启或关断，通过单片机U2的引脚43控制。具体的，TL494芯片的引脚14输出5V基准电压，单片机U2的引脚43输出高电平时，与引脚43连接的二极管的阴极为4.3V，再通过电阻R12和R13之间输入TL494芯片的引脚4，该电压导致TL494芯片的输出端(9脚和10脚) 无输出；当单片机U2的引脚43输出低电平时，与引脚43连接的二极管的阴极为0V，此时TL494芯片的引脚4输入的电压由电阻R11和R12的分压决定，TL494芯片的输出端(9脚和10脚)输出的死区时间控制线也就由电阻 R11和R12按照分压比例决定。同时TL494芯片是一个频率固定的脉冲宽度调制芯片，内置线性锯齿波振荡器，其锯齿波周期由与TL494芯片的引脚5 和6连接的电容CT和电阻RT决定，锯齿波频率f＝1.1/(CT*RT)，最终决定CT锯齿波曲线。死区时间控制线、CT锯齿波曲线、反馈电压构成的PWM 曲线共同决定了TL494芯片输出的第一PWM信号和第二PWM信号的占空比，进一步控制后续电路，最终生成高压直流电。

此外，基于上述所有的实施例，可以获取一种具体实施例的整理结构示意图，参照图15。

请参照图16，图16为本申请提供的一种磁控管的供电装置的结构示意图，包括灯丝变压器8，还包括的高压直流电源装置9，市电与灯丝变压器8的输入端连接，灯丝变压器8的输出端与磁控管连接，高压直流电源装置9的输出端与磁控管连接。

对于本申请提供的一种磁控管的供电装置中的高压直流电源装置9的介绍，请参照上述实施例，本申请此处不再赘述。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高压直流电源装置，其特征在于，包括：

用于发送与目标输出功率存在对应关系的预设电压的处理器；

第一输入端与所述处理器连接、第二输入端与采样模块连接的PWM调制模块，用于根据自身第一输入端的电压和第二输入端的电压输出与所述预设电压对应的互补对称的第一PWM信号和第二PWM信号；

输入端与所述PWM调制模块连接的信号转换模块，用于将所述互补对称的第一PWM信号和第二PWM信号转换为幅值为预设高压的第一交流电；

输入端与所述信号转换模块连接的高压变压器，用于对所述第一交流电进行升压得到第二交流电；

输入端与所述高压变压器连接的整流模块，用于对所述第二交流电进行整流得到高压直流电；

输入端与所述整流模块连接的采样模块，用于采样所述整流模块的输出端的所述高压直流电得到反馈电压并发送至所述PWM调制模块的第二输入端，所述反馈电压与实际输出功率存在对应关系。

2.如权利要求1所述的高压直流电源装置，其特征在于，所述信号转换模块包括：

第一输入端输入所述第一PWM信号、第二输入端输入所述第二PWM信号的H桥电路，用于将所述第一PWM信号和所述第二PWM信号的幅值放大至驱动电压；

初级绕组的两端分别与所述H桥电路的第一输出端和第二输出端连接的隔离变压器，用于控制自身第一次级绕组或第二次级绕组工作；

第一驱动端与所述隔离变压器的第一次级绕组连接、第二驱动端与所述隔离变压器的第二次级绕组连接、输出端与所述高压变压器的初级绕组的一端连接的半桥电路，用于在所述第一次级绕组的驱动下输出第一电压或在所述第二次级绕组的驱动下输出第二电压；

输出端与所述高压变压器的初级绕组的另一端连接的第三电源电路，用于输出第三电压，所述第一电压与所述第三电压之差等于预设高压，所述第三电压与所述第二电压之差等于预设高压。

3.如权利要求2所述的高压直流电源装置，其特征在于，所述H桥电路包括：第一NPN型三极管、第二NPN型三极管、第一PNP型三极管、第二PNP型三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

所述第一NPN型三极管的基极分别与所述第一PNP型三极管的基极和所述第一电阻的一端连接且连接的公共端作为所述H桥电路的第一输入端，所述第一NPN型三极管的发射极与所述第一PNP型三极管的发射极连接且连接的公共端作为所述H桥电路的第一输出端，所述第一NPN型三极管的集电极经过所述第二电阻与第一电源连接，所述第一PNP型三极管的集电极接地，所述第一电阻的另一端接地；

所述第二NPN型三极管的基极分别与所述第二PNP型三极管的基极和所述第三电阻的一端连接且连接的公共端作为所述H桥电路的第二输入端，所述第二NPN型三极管的发射极与所述第二PNP型三极管的发射极连接且连接的公共端作为所述H桥电路的第二输出端，所述第二NPN型三极管的集电极经过所述第四电阻与所述第一电源连接，所述第二PNP型三极管的集电极接地，所述第三电阻的另一端接地；

所述第一电源用于输出驱动电压；

所述第一NPN型三极管和所述第二PNP型三极管均用于在所述H桥电路的第一输入端输入高电平时闭合；

所述第一PNP型三极管和所述第二NPN型三极管均用于在所述H桥电路的第二输入端输入高电平时闭合。

4.如权利要求2所述的高压直流电源装置，其特征在于，所述半桥电路包括：第一NMOS管、第二NMOS管、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；

所述隔离变压器的第一次级绕组的一端与所述第五电阻的一端连接，所述隔离变压器的第一次级绕组的另一端分别与所述第六电阻的一端、所述第一NMOS管的源极和所述第二NMOS管的漏极连接且连接的公共端作为所述半桥电路的输出端，所述第五电阻的另一端分别与所述第六电阻的另一端和所述第一NMOS管的栅极连接，所述第一NMOS管的漏极与第二电源电路连接；

所述隔离变压器的第二次级绕组的一端与所述第七电阻的一端连接，所述隔离变压器的第二次级绕组的另一端分别与所述第八电阻的一端和所述第二NMOS管的源极连接且连接的公共端接地，所述第七电阻的另一端分别与所述第八电阻的另一端和所述第二NMOS管的栅极连接；

所述第二电源电路用于输出所述第一电压；

在所述隔离变压器的初级绕组使第一次级绕组工作时，所述第一NMOS管闭合；在所述隔离变压器的初级绕组使第二次级绕组工作时，所述第二NMOS管闭合。

5.如权利要求4所述的高压直流电源装置，其特征在于，所述第二电源电路包括：EMC电路和整流滤波电路；

市电与所述EMC电路的输入端连接，所述EMC电路的输出端与所述整流滤波电路的输入端连接，所述整流滤波电路的输出端作为所述第二电源电路的输出端。

6.如权利要求1所述的高压直流电源装置，其特征在于，所述采样模块包括采集电阻，所述整流模块的正输出端与所述采集电阻的一端连接且连接的公共端与所述PWM调制模块的第二输入端连接，所述采集电阻的另一端与负载的一端连接且连接的公共端接地，所述负载的另一端与所述整流模块的负输出端连接。

7.如权利要求1所述的高压直流电源装置，其特征在于，还包括供电模块，所述供电模块的输入端与市电连接，所述供电模块的输出端分别与所述处理器和所述PWM调制模块连接。

8.如权利要求7所述的高压直流电源装置，其特征在于，所述供电模块包括：整流桥和稳压芯片；

所述整流桥的输入端作为所述供电模块的输入端，所述整流桥的输出端与所述稳压芯片的输入端连接，所述稳压芯片的接地端接地，所述稳压芯片的输出端作为所述供电模块的输出端。

9.如权利要求1至8任一项所述的高压直流电源装置，其特征在于，所述PWM调制模块包括：PWM调制芯片、可调电容、第九电阻和第十电阻；

所述PWM调制芯片内部的误差放大器的正相输入端与所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端作为所述PWM调制模块的第二输入端，所述误差放大器的负相输入端分别与所述第十电阻的一端和所述可调电容的一端连接，所述误差放大器的输出端与所述可调电容的另一端连接，所述第十电阻的另一端作为所述PWM调制模块的第一输入端。

10.一种磁控管的供电装置，其特征在于，包括灯丝变压器，还包括如权利要求1至9任一项所述的高压直流电源装置，市电与所述灯丝变压器的输入端连接，所述灯丝变压器的输出端与磁控管连接，所述高压直流电源装置的输出端与所述磁控管连接。

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