專利名稱：一種高壓調(diào)壓電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及高壓電源技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種高壓調(diào)壓電路。
背景技術(shù)：
目前高壓調(diào)壓技術(shù)，傳統(tǒng)上主要是采用單獨的串聯(lián)調(diào)壓或并聯(lián)調(diào)壓的方法，這種方法雖然也能實現(xiàn)輸出高壓的變壓，但存在調(diào)壓范圍窄，效率差，要求輸入電壓高的缺點I、對于如圖I所示的串聯(lián)調(diào)壓方式，輸出電壓不能實現(xiàn)從OV起調(diào)；對于如圖2所示的并聯(lián)調(diào)壓方式，輸出電壓的最大值不能調(diào)到基準(zhǔn)輸入電壓值Vmax(-2200V)。所以，單獨的串聯(lián)或并聯(lián)調(diào)壓，均無法實現(xiàn)寬的輸出電壓范圍(0V Vmax)，從而限制了產(chǎn)品的使用范圍； 2、轉(zhuǎn)換效率低，由于都要使用電阻來分壓，如圖I中的電阻R212、圖2中的電阻R203，這兩個電阻上消耗了大量的功率；3、為提高帶載能力，要求提供更高的Vmax電壓，如圖I或圖2所示輸出電壓為-1100V時，基準(zhǔn)輸入電壓要求使用-2200V的Vmax電壓，而更高的Vmax電壓，也意味著更高的成本和更低的效率。4、現(xiàn)有技術(shù)主要采用高壓穩(wěn)壓管進(jìn)行導(dǎo)通控制，對于串聯(lián)調(diào)壓方式來說這種方法耗損較大且成本較高，如串聯(lián)調(diào)壓圖I中的ZD201，ZD202, ZD203均采用高壓穩(wěn)壓管，成本高，而且由于兩端電壓太高，有少量的電流流過都會產(chǎn)生較大的耗損，效率較低。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種能實現(xiàn)較寬的調(diào)壓范圍、轉(zhuǎn)換效率聞且耗損小的聞壓調(diào)壓電路。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種高壓調(diào)壓電路，包括運算放大器、控制元件、串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)以及并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)；PWM控制信號輸入到運算放大器的輸入端，運算放大器的輸出端分別與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)相連，其中運算放大器與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)之間還連接一控制元件來對串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)進(jìn)行導(dǎo)通控制；基準(zhǔn)高壓源輸入端輸出基準(zhǔn)輸入電壓至串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)均連接高壓輸出端。輸入的PWM控制信號從運算放大器反相輸入端進(jìn)入后經(jīng)運算放大器信號處理，從運算放大器的輸出端分別進(jìn)入串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)根據(jù)運算放大器處理后的PWM控制信號對基準(zhǔn)輸入電壓進(jìn)行線性調(diào)壓，調(diào)壓后的輸出高壓供至高壓輸出端，從而實現(xiàn)了 PWM控制信號對輸出高壓的調(diào)壓控制。優(yōu)選的技術(shù)方案是本高壓調(diào)壓電路還包括一濾波單元，所述濾波單元與運算放大器輸入端相連接，輸入的PWM控制信號經(jīng)濾波單元輸入到運算放大器輸入端。在運算放大器處理之前，濾波單元首先對輸入的PWM控制信號進(jìn)行濾波處理，有助于提高后續(xù)調(diào)壓操作的準(zhǔn)確度。[0012]優(yōu)選的技術(shù)方案是本高壓調(diào)壓電路還包括一反饋電路，所述反饋電路介接在高壓輸出端與運算放大器輸入端之間，高壓輸出端輸出的電壓還通過反饋電路進(jìn)行反饋處理，以使得高壓輸出端輸出的高壓穩(wěn)定。所述控制元件還可以包括K個TVS管，所述K個TVS管的陽極和陰極相互串聯(lián)，用于對串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)來進(jìn)行導(dǎo)通控制；TVS管的個數(shù)K主要由輸入高壓值與TVS管擊穿電壓值來確定。運算放大器的輸出端連接一二極管的陰極，所述二極管的陽極通過一電阻連接一三極管的基極，所述三極管的集電極連接第一個TVS管，所述第K個TVS管連接串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)。使用TVS管來代替成本較高的高壓穩(wěn)壓管，使得成本降低，并有效地避免產(chǎn)生較大的耗損，從而提高工作效率。所述高壓調(diào)壓電路的反饋電路包括兩個電阻，兩電阻組成串聯(lián)支路，支路的一端連接至高壓輸出端，另一端接地，同時，兩電阻之間的支路節(jié)點連接到運算放大器。更具體地，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)分別由M個三極管和N個三極管組 成，所述M個三極管的集電極與發(fā)射極相互串聯(lián)，N個三極管的集電極與發(fā)射極相互串聯(lián)，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)的M個三極管串聯(lián)后介接在基準(zhǔn)高壓源輸入端和高壓輸出端之間，與高壓輸出端所接的負(fù)載相串聯(lián)；所述并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)的N個三極管并聯(lián)接在接地端和高壓輸出端之間，與高壓輸出端所接的負(fù)載相并聯(lián)。串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)的相互結(jié)合使得每路的輸出高壓可調(diào)，實現(xiàn)較寬的調(diào)壓范圍，甚至可以從OV起調(diào)，并且均適用于正、負(fù)高壓的調(diào)節(jié)，可使用在要求每路的輸出高壓可調(diào)或者每路的輸出高壓受輸入信號的控制按一定規(guī)律變化的不同的應(yīng)用場合；當(dāng)進(jìn)行負(fù)高壓調(diào)節(jié)時，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)采用M個NPN型三極管串聯(lián)組成，連接關(guān)系為第一三極管的發(fā)射極連接到基準(zhǔn)高壓源輸入端，其基極與控制元件的控制端連接，第一三極管的集電極連接第二三極管的發(fā)射極，第二三極管的集電極連接第三三極管的發(fā)射極，以此類推，第M-I三極管的集電極連接到第M三極管的發(fā)射極，第M三極管的集電極連接高壓輸出端；而所述并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)采用N個PNP型三極管串聯(lián)組成，連接關(guān)系為第一三極管的發(fā)射極連接運算放大器的電壓輸出端，其集電極連接第二三極管的發(fā)射極，第二三極管的集電極連接第三三極管的發(fā)射極，以此類推，第N-I三極管的集電極連接第N三極管的發(fā)射極，第N三極管的集電極連接到高壓輸出端；當(dāng)進(jìn)行正高壓調(diào)節(jié)時正好相反，串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)采用M個PNP型三極管按上述的連接關(guān)系串聯(lián)組成，并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)采用N個NPN型三極管按上述連接關(guān)系串聯(lián)組成。關(guān)于串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)串聯(lián)的三極管的個數(shù)M與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)中串聯(lián)的三極管的個數(shù)N，則根據(jù)所需調(diào)節(jié)電壓的高低與每個三極管安全工作的電壓要求來決定。本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點及有益效果I、本實用新型采用串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)兩種方式協(xié)同工作的調(diào)壓方法，可實現(xiàn)較寬的調(diào)壓范圍，可降低輸入電壓，有效地提高效率。2、采用光耦控制串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)，可實現(xiàn)隔離控制，在輸出電壓較高的場合，低成本及高效率的優(yōu)勢更加明顯。

[0024]圖I所示為現(xiàn)有高壓調(diào)壓技術(shù)的串聯(lián)調(diào)壓方式的電路圖圖2所示為現(xiàn)有高壓調(diào)壓技術(shù)的并聯(lián)調(diào)壓方式的電路圖圖3所示為本實用新型的高壓調(diào)壓電路的框架圖圖4所示為本實用新型的高壓調(diào)壓電路實施例的電路圖
具體實施方式下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。見圖3，為所述高壓調(diào)壓電路的電路框架圖，包括運算放大器10、控制元件11、串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12、并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13、反饋電路14以及濾波單元15 ;PWM控制信號經(jīng)濾波單元15輸入至運算放大器10的輸入端，運算放大器10的輸出端分別與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13相連，其中運算放大器10與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12之間還連接一控制元件11 ;基準(zhǔn)高壓源輸入端連接串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13均連接高壓輸出端，所述高壓輸出端還通過一反饋電路14連接運算放大器10。輸入的PWM控制信號經(jīng)濾波單元15濾波后，進(jìn)入運算放大器10反相輸入端，從運算放大器10的輸出端分別進(jìn)入串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13根據(jù)運算放大器10處理后的PWM控制信號對基準(zhǔn)輸入電壓進(jìn)行線性調(diào)壓，調(diào)壓后的輸出高壓供至高壓輸出端，輸出高壓通過反饋電路14控制輸出使輸出高壓穩(wěn)定，實現(xiàn)PWM控制信號對輸出電壓的控制。實施例見圖4，是本實用新型所述高壓調(diào)壓電路的電路圖，本實施例中的濾波單元15由電阻R201、電阻R204、電阻R206、可調(diào)電阻VR200、電容C200、電容C201和電容C202組成?？刂圃?1則由TVS管Z201、TVS管Z202和TVS管Z203串聯(lián)組成。PWM控制信號輸入端(K-Drpwm)經(jīng)過濾波單元15連接到運算放大器U200A的反相輸入端(PIN2)，所述運算放大器U200A的正相輸入端(PIN3)接地，其輸出端(PIN1) 一方面通過電阻R224和TVS管Z205連接并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)；另一方面通過控制元件11連接串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12，具體為運算放大器U200A的輸出端(PINl)連接二極管Z204的陰極，二極管Z204的陽極通過電阻R215連接三極管Q205的基極，三極管Q205的發(fā)射極通過電阻R202連接18V電壓，其集電極通過電阻R213連接TVS管Z203的陰極，TVS管Z203的陽極連接TVS管Z202的陰極，TVS管Z202的陽極連接TVS管Z201的陰極，TVS管Z201的陽極一方面通過電阻R205連接-1350高壓輸入端，另一方面連接串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12 ；在串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12與-1350高壓輸入端之間還串聯(lián)有TVS管Z200，在運算放大器U200A的輸出端與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13之間還串聯(lián)有TVS管Z205 ；本實施例中的反饋電路14包括串聯(lián)的電阻R200與電阻R216，電阻R200與電阻R216的一端連接運算放大器U200A的反相輸入端，電阻R216的另一端接地。在整機(jī)上電后，從控制信號輸入端(K-Drp麗O輸入一個幅度為5V的PWM控制信號，如果PWM控制信號的占空比加大，則經(jīng)濾波后輸入至運算放大器U200A的反相輸入端(PIN2)的電壓也越高，其輸出端(PINl)所得到的輸出電壓就越低，由于運放U200A的輸出電壓降低，三級管Q205的基極電流變大，其導(dǎo)通程度變大，則通過反向?qū)ǖ腡VS管Z203、Z202、Z20的電流變大，從而三極管Q200的基極電流增大，其導(dǎo)通程度加大，從而與其串聯(lián)的三極管Q201、三極管Q202、三極管Q203和三極管Q204的導(dǎo)通程度也加大，所以每個三極管的CE極兩端電壓減小，使得輸出高壓端的電位與基準(zhǔn)電壓源(-1350V)接近；當(dāng)三極管完全導(dǎo)通(相當(dāng)于電阻為O)時，其輸出電壓最高；另一方面，由于運算放大器U200A輸出端(PINl)的輸出電壓降低，流經(jīng)TVS管Z205的電流變小，三極管Q209的導(dǎo)通程度變小，三極管Q209的CE極電壓升高，從而與三極管Q208串聯(lián)的三極管Q208，三極管Q206，三極管Q207的CE極電壓升高，使得輸出高壓值向基準(zhǔn)電壓源(-1350)接近。相反地，如果PWM控制信號占空比減少，電路將是一個相反的工作過程，具體工作原理在此不再論述。由上述可知，本實施例中輸出電壓值與控制信號的占空比成線性關(guān)系Vo=Vmax XD( Vo為輸出電壓值，D為占空比，Vmax為根據(jù)不同的應(yīng)用而設(shè)定的最大電壓值)。需要說明的是，上述實施例只說明了本實用新型用于負(fù)高壓調(diào)節(jié)時的結(jié)構(gòu)與工作原理，由于本實用新型也適用于正高壓調(diào)節(jié)，當(dāng)用于正高壓調(diào)節(jié)時，串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)采用PNP型三極管的集電極與發(fā)射極串聯(lián)組成，并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)則采用NPN型三極管的集電極與發(fā)射極串聯(lián)組成，同時實施例中的TVS管需極性反轉(zhuǎn)連接，高壓調(diào)壓電路的反饋信號接入運算放大器的同相輸入端，其他結(jié)構(gòu)連接、工作原理均與上述實施例相同。上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種高壓調(diào)壓電路，其特征在于包括運算放大器、控制元件、串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)以及并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)；PWM控制信號輸入到運算放大器的輸入端，運算放大器的輸出端分別與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)相連，其中運算放大器與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)之間還連接一控制元件來對串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)進(jìn)行導(dǎo)通控制；基準(zhǔn)高壓源輸入端輸出基準(zhǔn)輸入電壓至串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)均連接高壓輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓調(diào)壓電路，其特征在于本高壓調(diào)壓電路還包括一反饋電路，所述反饋電路介接在高壓輸出端與運算放大器輸入端之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓調(diào)壓電路，其特征在于本高壓調(diào)壓電路還包括一濾波單元，所述濾波單元與運算放大器輸入端相連接，輸入的PWM控制信號經(jīng)濾波單元輸入到運算放大器輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓調(diào)壓電路，其特征在于所述控制元件包括串聯(lián)的K個TVS管，所述K個TVS管的陽極和陰極相互串聯(lián)；運算放大器的輸出端連接一二極管的陰極，所述二極管的陽極通過一電阻連接一三極管的基極，所述三極管的集電極連接第一個TVS管，所述第K個TVS管連接串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓調(diào)壓電路，其特征在于所述反饋電路包括兩個電阻，兩電阻組成串聯(lián)支路，支路的一端連接至高壓輸出端，另一端接地，同時，兩電阻之間的支路節(jié)點連接到運算放大器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高壓調(diào)壓電路，其特征在于所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)分別由M個三極管和N個三極管組成，所述M個三極管的集電極與發(fā)射極相互串聯(lián)，N個三極管的集電極與發(fā)射極相互串聯(lián)，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)的M個三極管串聯(lián)后介接在基準(zhǔn)高壓源輸入端和高壓輸出端之間，與高壓輸出端所接的負(fù)載相串聯(lián)；所述并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)的N個三極管并聯(lián)接在接地端和高壓輸出端之間，與高壓輸出端所接的負(fù)載相并聯(lián)。
專利摘要本實用新型公開了一種高壓調(diào)壓電路，包括運算放大器、控制元件、串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)以及并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)；PWM控制信號輸入到運算放大器的輸入端，運算放大器的輸出端分別與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)相連，其中運算放大器與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)之間還連接一控制元件來對串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)進(jìn)行導(dǎo)通控制；基準(zhǔn)高壓源輸入端輸出基準(zhǔn)輸入電壓至串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)均連接高壓輸出端，控制元件由串聯(lián)的多個TVS管組成。本實用新型采用串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)兩種方式協(xié)同工作的調(diào)壓方法，可實現(xiàn)較寬的調(diào)壓范圍，可降低輸入電壓，有效地提高效率，而且控制元件由串聯(lián)的多個TVS管，降低了成本。
文檔編號G05F1/618GK202512465SQ20122002147
公開日2012年10月31日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者張世桐, 李建明, 林兒, 沈橋榮 申請人:惠州三華工業(yè)有限公司