占空比可調(diào)、定周期及隔離控制的雙極性高頻高壓脈沖電源電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于電子工業(yè)及環(huán)保等領(lǐng)域里光纖傳感、充電裝置、測量儀器、環(huán)境監(jiān)測等儀器設(shè)備中的占空比可調(diào)、定周期及隔離控制的雙極性高頻高壓脈沖電源電路。包括隔離高壓及懸浮輔助供電電源電路、輸出脈沖開關(guān)電路，還包括占空比可調(diào)定周期脈沖產(chǎn)生及隔離控制電路，輸出脈沖開關(guān)電路分別與隔離高壓及懸浮輔助供電電源電路、占空比可調(diào)定周期脈沖產(chǎn)生及隔離控制電路連接。有益效果是：在完全隔離控制雙極性高頻高壓方波脈沖輸出的基礎(chǔ)上，增加了輸出脈沖占空比的大范圍調(diào)節(jié)功能和脈沖輸出啟?？刂乒δ?，電路簡單，拓展了該類脈沖電源的實際應(yīng)用范圍。
【專利說明】 占空比可調(diào)、定周期及隔離控制的雙極性高頻高壓脈沖電
源電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于電子工業(yè)及環(huán)保等領(lǐng)域里光纖傳感、充電裝置、測量儀器、環(huán)境監(jiān)測等儀器設(shè)備中的占空比可調(diào)、定周期及隔離控制的雙極性高頻高壓脈沖電源電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子科技的發(fā)展，高頻高壓脈沖電源的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，其輸出功能要求也不斷增多?，F(xiàn)有的主要功能指標特性還不能完全滿足市場需求，除了輸出脈沖的極性、響應(yīng)速度、重復(fù)頻率、脈沖幅度、輸入輸出隔離等功能指標外，還同時需求能夠大范圍調(diào)節(jié)輸出脈沖占空比的高頻高壓脈沖電源，以滿足不同需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為滿足實際市場需求，本實用新型提供了一種重復(fù)頻率高、響應(yīng)速度快、占空比調(diào)節(jié)范圍大、電路結(jié)構(gòu)簡單等特點的占空比可調(diào)、定周期及隔離控制的雙極性高頻高壓脈沖電源電路。
[0004]本實用新型為實現(xiàn)上述目的，所采取的技術(shù)方案是:一種占空比可調(diào)、定周期及隔離控制的雙極性高頻高壓脈沖電源電路，包括隔離高壓及懸浮輔助供電電源電路、輸出脈沖開關(guān)電路，其特征在于:還包括占空比可調(diào)定周期脈沖產(chǎn)生及隔離控制電路，所述輸出脈沖開關(guān)電路分別與隔離高壓及懸浮輔助供電電源電路、占空比可調(diào)定周期脈沖產(chǎn)生及隔離控制電路連接；所述占空比可調(diào)定周期脈沖產(chǎn)生及隔離控制電路中，控制芯片U5的觸發(fā)端2腳和閾值端6腳相連并分別接電位器W的可調(diào)端3腳和電容C16的一端，控制芯片U5的電壓控制端5腳通過電容C17分別與電容C16的另一端和控制芯片U5的接地端I腳相連后接輸入地GND，控制芯片U5的放電端7腳通過電阻R31接電位器W的固定端2腳，電位器W的固定端I腳通過電阻R24接三極管TlO的集電極，三極管TlO的基極分別接三極管T12的集電極和電阻R29的一端，三極管T12的發(fā)射極通過電阻R30接輸入地GND，控制芯片U5的供電端8腳分別與電阻R32和電容C19的一端、電阻R29的另一端、三極管TlO的發(fā)射極、三極管T7的集電極相連并接輸入供電端+Vin，電容C19的另一端接輸入地GND，控制芯片U5的強制復(fù)位端4腳分別接電阻R32的另一端、三極管Tll的集電極，三極管Tll的發(fā)射極接輸入地GND，三極管Tll的基極通過電阻R33與啟?？刂贫薘/S相連，三極管T7、T8和T12的基極相連后接控制芯片U5的輸出端3腳，三極管T8的集電極接輸入地GND，電阻R25與電容C18并聯(lián)，三極管T7和T8的發(fā)射極相連后分別接電阻R25的一端，電阻R25的另一端接三極管T9的基極，三極管T9的發(fā)射極接輸入地GND，三極管T9的集電極分別接二極管D9的負極、四通道光電耦合器芯片U4的8腳，電阻R26和R27的一端相連并接輸入供電端+Vin，二極管D9的正極分別接電阻R26的另一端、四通道光電耦合器芯片U4的I腳，電阻R27的另一端接四通道光電耦合器芯片U4的5腳，四通道光電耦合器芯片U4的2腳和3腳相連，四通道光電耦合器芯片U4的6腳和7腳相連，四通道光電耦合器芯片U4的4腳接輸入地GND，四通道光電耦合器芯片U4的9腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管T3的源極，四通道光電耦合器芯片U4的10腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管T3的柵極，四通道光電耦合器芯片U4的11腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管T2的源極，四通道光電耦合器芯片U4的12腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管T2的柵極，四通道光電耦合器芯片U4的13腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管T4的源極，四通道光電耦合器芯片U4的14腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管T4的柵極，四通道光電耦合器芯片U4的15腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管Tl的源極，四通道光電耦合器芯片U4的16腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管Tl的柵極。
[0005]本實用新型的有益效果是:在完全隔離控制雙極性高頻高壓方波脈沖輸出的基礎(chǔ)上，增加了輸出脈沖占空比的大范圍調(diào)節(jié)功能和脈沖輸出啟?？刂乒δ埽娐泛唵?，拓展了該類脈沖電源的實際應(yīng)用范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本實用新型的電路連接框圖。
[0007]圖2為本實用新型的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0008]如圖1、2所示，一種占空比可調(diào)、定周期及隔離控制的雙極性高頻高壓脈沖電源電路，包括隔離高壓及懸浮輔助供電電源電路、輸出脈沖開關(guān)電路，其特征在于:還包括占空比可調(diào)定周期脈沖產(chǎn)生及隔離控制電路，所述輸出脈沖開關(guān)電路分別與隔離高壓及懸浮輔助供電電源電路、占空比可調(diào)定周期脈沖產(chǎn)生及隔離控制電路連接；
[0009]上述占空比可調(diào)定周期脈沖產(chǎn)生及隔離控制電路中，控制芯片U5的觸發(fā)端2腳和閾值端6腳相連并分別接電位器W的可調(diào)端3腳和電容C16的一端，控制芯片U5的電壓控制端5腳通過電容C17分別與電容C16的另一端和控制芯片U5的接地端I腳相連后接輸入地GND，控制芯片U5的放電端7腳通過電阻R31接電位器W的固定端2腳，電位器W的固定端I腳通過電阻R24接三極管TlO的集電極，三極管TlO的基極分別接三極管T12的集電極和電阻R29的一端，三極管T12的發(fā)射極通過電阻R30接輸入地GND，控制芯片U5的供電端8腳分別與電阻R32和電容C19的一端、電阻R29的另一端、三極管TlO的發(fā)射極、三極管T7的集電極相連并接輸入供電端+Vin，電容C19的另一端接輸入地GND，控制芯片U5的強制復(fù)位端4腳分別接電阻R32的另一端、三極管Tll的集電極，三極管Tll的發(fā)射極接輸入地GND，三極管Tll的基極通過電阻R33與啟?？刂贫薘/S相連，三極管T7、T8和T12的基極相連后接控制芯片U5的輸出端3腳，三極管T8的集電極接輸入地GND，電阻R25與電容C18并聯(lián)，三極管T7和T8的發(fā)射極相連后分別接電阻R25的一端，電阻R25的另一端接三極管T9的基極，三極管T9的發(fā)射極接輸入地GND，三極管T9的集電極分別接二極管D9的負極、四通道光電耦合器芯片U4的8腳，電阻R26和R27的一端相連并接輸入供電端+Vin, 二極管D9的正極分別接電阻R26的另一端、四通道光電耦合器芯片U4的I腳，電阻R27的另一端接四通道光電耦合器芯片U4的5腳，四通道光電耦合器芯片U4的2腳和3腳相連，四通道光電耦合器芯片U4的6腳和7腳相連，四通道光電耦合器芯片U4的4腳接輸入地GND，四通道光電耦合器芯片U4的9腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管T3的源極，四通道光電耦合器芯片U4的10腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管T3的柵極，四通道光電耦合器芯片U4的11腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管T2的源極，四通道光電耦合器芯片U4的12腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管T2的柵極，四通道光電耦合器芯片U4的13腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管T4的源極，四通道光電耦合器芯片U4的14腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管T4的柵極，四通道光電耦合器芯片U4的15腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管Tl的源極，四通道光電耦合器芯片U4的16腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管Tl的柵極；
[0010]整個電路由三部分組成。其中隔離高壓及懸浮輔助供電部分，主控制芯片Ul采用常見的7555時基電路，利用其控制簡單、極低的功耗、電源適應(yīng)范圍寬、帶載能力強等特點，其構(gòu)成的無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路，通過變換后產(chǎn)生隔離高壓及多組懸浮輔助電壓。
[0011]占空比可調(diào)定周期脈沖產(chǎn)生及隔離控制部分，由U5控制芯片7555等構(gòu)成多諧振蕩器，其采用獨立的充、放電回路；U4控制芯片采用TLP627-4四通道光電耦合器，其響應(yīng)時間短、電流傳輸比大、隔離耐壓高，確保了高性能的隔離控制。
[0012]最后通過全橋驅(qū)動輸出脈沖開關(guān)，獲得完全隔離的雙極性高頻高壓脈沖輸出。
[0013]整個電路控制簡單，耗能小，輸出脈沖的重復(fù)頻率聞、占空比調(diào)節(jié)范圍大。為提聞電路性能，選用噪聲低、溫漂小、高頻特性好的元器件。所有元器件均可采用貼片封裝，以減小外形尺寸。
[0014]工作原理
[0015]在隔離高壓及懸浮輔助供電電源電路中，控制芯片Ul與電容C4、電阻R2和Rl等組成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路。從控制芯片Ul的3腳輸出的振蕩脈沖信號，通過開關(guān)三極管T5驅(qū)動變壓器TRF初級線圈Lp，在其兩端產(chǎn)生高頻振蕩脈沖電壓，并通過開關(guān)變壓器TRF耦合到其次級，通過U2、U3等構(gòu)成的高壓隔離采樣反饋控制，得到穩(wěn)定的隔離高壓輸出，同時又附加輸出多組懸浮輔助電壓+V1、+V2和+V3。
[0016]占空比可調(diào)定周期脈沖產(chǎn)生及隔離控制電路中，由控制芯片U5、電容C16、電阻R24和R31、三極管TlO和T12、電位器W組成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。電容C16的充電和放電回路獨立分開，調(diào)節(jié)電位器W，可寬范圍改變充、放電時間常數(shù)，但其振蕩頻率不會變化。在電容C16充電到閾值電平前，控制芯片U5的輸出端3腳呈高電平，即三極管T12導(dǎo)通，三極管TlO飽和導(dǎo)通?？刂菩酒琔5的輸出端3腳輸出的占空比可調(diào)的脈沖通過控制三極管T9，進而控制隔離開關(guān)U4。當控制芯片U5的輸出端3腳為高電平時，三極管T9開通，二極管D9將U4的1、2腳和3、4腳對應(yīng)的光電耦合器輸入端鉗位，因此U4的輸出狀態(tài)為Kl和K4斷開，K2和K3開通；反之，當控制芯片U5的輸出端3腳為低電平時，三極管T9截止，U4的1、2腳和3、4腳對應(yīng)的光電稱合器輸入二極管導(dǎo)通，U4的5、6腳和7、8腳對應(yīng)的光電稱合器輸入二極管截止，因此U4的輸出狀態(tài)為Kl和K4開通，K2和K3斷開。
[0017]在輸出脈沖開關(guān)電路中，通過隔離開關(guān)U4的輸出狀態(tài)，周期性的分別控制開關(guān)MOS三極管T1?T4。當Kl和Κ4斷開、Κ2和Κ3開通時，則開關(guān)管Tl和Τ4導(dǎo)通，開關(guān)管Τ2和Τ3關(guān)斷，輸出一個極性的高壓脈沖；當Kl和Κ4開通、Κ2和Κ3斷開時，則開關(guān)管Tl和Τ4關(guān)斷，開關(guān)管Τ2和Τ3導(dǎo)通，輸出另一個極性的高壓脈沖。
【權(quán)利要求】
1.一種占空比可調(diào)、定周期及隔離控制的雙極性高頻高壓脈沖電源電路，包括隔離高壓及懸浮輔助供電電源電路、輸出脈沖開關(guān)電路，其特征在于:還包括占空比可調(diào)定周期脈沖產(chǎn)生及隔離控制電路，所述輸出脈沖開關(guān)電路分別與隔離高壓及懸浮輔助供電電源電路、占空比可調(diào)定周期脈沖產(chǎn)生及隔離控制電路連接； 所述占空比可調(diào)定周期脈沖產(chǎn)生及隔離控制電路中，控制芯片U5的觸發(fā)端2腳和閾值端6腳相連并分別接電位器W的可調(diào)端3腳和電容C16的一端，控制芯片U5的電壓控制端5腳通過電容C17分別與電容C16的另一端和控制芯片U5的接地端I腳相連后接輸入地GND，控制芯片U5的放電端7腳通過電阻R31接電位器W的固定端2腳，電位器W的固定端I腳通過電阻R24接三極管TlO的集電極，三極管TlO的基極分別接三極管T12的集電極和電阻R29的一端，三極管T12的發(fā)射極通過電阻R30接輸入地GND，控制芯片U5的供電端8腳分別與電阻R32和電容C19的一端、電阻R29的另一端、三極管TlO的發(fā)射極、三極管T7的集電極相連并接輸入供電端+Vin，電容C19的另一端接輸入地GND，控制芯片U5的強制復(fù)位端4腳分別接電阻R32的另一端、三極管Tll的集電極，三極管Tll的發(fā)射極接輸入地GND，三極管Tll的基極通過電阻R33與啟?？刂贫薘/S相連，三極管T7、T8和T12的基極相連后接控制芯片U5的輸出端3腳，三極管T8的集電極接輸入地GND，電阻R25與電容C18并聯(lián)，三極管T7和T8的發(fā)射極相連后分別接電阻R25的一端，電阻R25的另一端接三極管T9的基極，三極管T9的發(fā)射極接輸入地GND，三極管T9的集電極分別接二極管D9的負極、四通道光電耦合器芯片U4的8腳，電阻R26和R27的一端相連并接輸入供電端+Vin，二極管D9的正極分別接電阻R26的另一端、四通道光電耦合器芯片U4的I腳，電阻R27的另一端接四通道光電耦合器芯片U4的5腳，四通道光電耦合器芯片U4的2腳和3腳相連，四通道光電耦合器芯片U4的6腳和7腳相連，四通道光電耦合器芯片U4的4腳接輸入地GND，四通道光電耦合器芯片U4的9腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管T3的源極，四通道光電耦合器芯片U4的10腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管T3的柵極，四通道光電耦合器芯片U4的11腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管T2的源極，四通道光電耦合器芯片U4的12腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管T2的柵極，四通道光電耦合器芯片U4的13腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管T4的源極，四通道光電耦合器芯片U4的14腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管T4的柵極，四通道光電耦合器芯片U4的15腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管Tl的源極，四通道光電耦合器芯片U4的16腳接輸出脈沖開關(guān)電路中MOS三極管Tl的柵極。
【文檔編號】H02M3/335GK203691282SQ201320841145
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】劉申, 李然, 周末夢 申請人:東文高壓電源（天津）有限公司