本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于對(duì)爆炸物、毒品、放射性等違禁物質(zhì)非法運(yùn)輸進(jìn)行監(jiān)測(cè)的安檢領(lǐng)域的帶有軟啟功能的高精度正負(fù)對(duì)稱輸出高壓電源電路。

背景技術(shù)：

目前市場(chǎng)上的正、負(fù)輸出的高壓電源，在制作工藝上，變壓器高壓次級(jí)大多采用兩個(gè)獨(dú)立繞組，正、負(fù)分別輸出的方式，實(shí)現(xiàn)正、負(fù)高壓輸出。在變壓器生產(chǎn)繞制過程中，兩個(gè)高壓繞組間需要進(jìn)行有效的的絕緣處理，以確保電源性能要求，為此變壓器的尺寸會(huì)有增加。由于是兩個(gè)高壓繞組，故存在著正、負(fù)高壓輸出對(duì)稱度差的問題。因其應(yīng)用領(lǐng)域的特殊性，輸出的正、負(fù)高壓對(duì)稱度差，會(huì)導(dǎo)致儀器檢測(cè)結(jié)果誤差增大，甚至誤判。另外，高壓電源通常開機(jī)啟動(dòng)時(shí)，輸出高壓有上沖現(xiàn)象，過高的電壓可能會(huì)導(dǎo)致精密監(jiān)測(cè)儀器的損傷。因此市場(chǎng)對(duì)體積小、輸出對(duì)稱性好、啟動(dòng)高壓上沖小的正負(fù)對(duì)稱輸出高壓電源需求越來越大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種體積小、對(duì)稱性好、高壓?jiǎn)?dòng)過沖小帶有軟啟功能的高精度正負(fù)對(duì)稱輸出高壓電源電路。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，所采取的技術(shù)方案是：一種帶有軟啟功能的高精度正負(fù)對(duì)稱輸出高壓電源電路，包括電壓反饋電路，其特征在于：還包括驅(qū)動(dòng)控制及軟啟動(dòng)電路、高壓輸出及過流保護(hù)電路，所述驅(qū)動(dòng)控制及軟啟動(dòng)電路分別與高壓輸出及過流保護(hù)電路、電壓反饋電路連接，所述高壓輸出及過流保護(hù)電路與電壓反饋電路連接；

具體電路連接為：所述驅(qū)動(dòng)控制及軟啟動(dòng)電路中，供電輸入+Vin分別接電阻R1和R31的一端、電感L1的一端，電感L1的另一端分別接電容C21的正極、電容C13的一端、變壓器TRF初級(jí)繞組Lp的同名端a腳，電容C21的負(fù)極接輸入地GND，電容C13的另一端通過電阻R7分別接MOS三極管T1的漏極、變壓器初級(jí)繞組Lp的異名端b腳，電阻R31的另一端分別接基準(zhǔn)源U3的陰極1腳、電容C24的一端，并作為基準(zhǔn)輸出端Vref，基準(zhǔn)源U3的陽極3腳與電容C24的另一端相連后接輸入地GND，控制芯片U1的電源端8腳分別接電阻R2和R4的一端、電阻R1的另一端、二極管D1的負(fù)極、電容C23的正極，并作為內(nèi)部供電端Vcc引出，電容C23的負(fù)極與二極管D1的正極相連后接輸入地GND，控制芯片U1的放電端7腳分別接電阻R3的一端、電阻R2的另一端，控制芯片U1的觸發(fā)端2腳與閾值端6腳相連后分別接電容C22的一端、電阻R3的另一端，控制芯片U1的復(fù)位端4腳分別接電阻R4的另一端、三極管T2的集電極，啟停控制端R/S通過電阻R5分別接電容C25的一端、三極管T2的基極，控制芯片U1的電壓控制端5腳分別接電容C26的一端、三極管T5的發(fā)射極、電壓反饋電路中二極管D5的正極，控制芯片U1的接地端1腳分別與電容C22和C25和C26的另一端、三極管T2的發(fā)射極相連后接輸入地GND，電阻R6與二極管D2并聯(lián)，控制芯片U1的輸出端3腳接二極管D2的負(fù)極，二極管D2的正極分別接電容C14的一端、MOS三極管T1的柵極，電容C14的另一端接輸入地GND，電阻R11和二極管D3并聯(lián)，二極管D3的負(fù)極接內(nèi)部供電端Vcc，二極管D3的正極分別接電容C20的正極、二極管D4的負(fù)極，二極管D4的正極接三極管T5的基極，三極管T5的集電極與電容C20的負(fù)極相連后接輸入地GND；

所述高壓輸出及過流保護(hù)電路中，變壓器TRF次級(jí)繞組Ls的異名端1腳分別接電容C1和C7的一端，電容C1的另一端分別接二極管D7的負(fù)極、二極管D8的正極、電容C3的一端，電容C3的另一端分別接二極管D9的負(fù)極、二極管D10的正極，電阻R21與電容C28并聯(lián)，電容C5和C6串聯(lián)，電容C6的一端分別接電容C28和C2的一端、二極管D7的正極、電阻R14的一端，電容C2的另一端分別接二極管D8的負(fù)極、二極管D9的正極、電容C4的一端，電容C4的另一端分別接二極管D10的負(fù)極、電阻R17的一端，電容C5的一端分別接電阻R18的一端、電阻R17的另一端、電壓反饋電路中電阻R30的一端，電阻R18的另一端接正高壓輸出端+HV，電容C7的另一端分別接二極管D12的負(fù)極、二極管D11的正極、電容C9的一端，電容C9的另一端分別接二極管D14的負(fù)極、二極管D13的正極，電阻R22與電容C29并聯(lián)，電容C11和C12串聯(lián)，電容C12的一端分別接電容C29和C8的一端、二極管D11的負(fù)極、電阻R12和R15的一端、變壓器TRF次級(jí)繞組Ls的同名端2腳，電容C28和C29的另一端相連后接輸出地HGND，電容C8的另一端分別接二極管D13的負(fù)極、二極管D12的正極、電容C10的一端，電容C10的另一端分別接二極管D14的正極、電阻R19的一端，電容C11的一端分別接電阻R20和R16的一端、電阻R19的另一端，電阻R20的另一端接負(fù)高壓輸出端-HV，電阻R15和R16的另一端相連，電阻R32與電容C15串聯(lián)，電阻R14的另一端分別接電阻R13和R32的一端、放大器U2B的反相輸入端6腳，電阻R13的另一端接內(nèi)部基準(zhǔn)端Vref，電阻R12的另一端接放大器U2B的同相輸入端5腳，放大器U2B的輸出端7腳分別接電容C15和電阻R10的一端，電阻R10的另一端接三極管T4的基極，電阻R9的一端分別接電阻R8的一端、驅(qū)動(dòng)控制及軟啟動(dòng)電路中MOS三極管T1的源極，電阻R8的另一端接輸入地GND，電阻R9的另一端分別接電容C16的一端、三極管T3的基極，三極管T3和T4的集電極相連后接驅(qū)動(dòng)控制及軟啟動(dòng)電路中控制芯片U1的電壓控制端5腳，三極管T4的發(fā)射極分別與電容C16的另一端、三極管T3的發(fā)射極相連后接輸入地GND。

本發(fā)明的有益效果是：變壓器高壓次級(jí)采用單個(gè)繞組，加以不同的倍壓整流輸出方式，實(shí)現(xiàn)正、負(fù)對(duì)稱高壓輸出；降低了變壓器繞制的難度，減小了變壓器的尺寸；在一定輸出負(fù)載范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了正、負(fù)高壓輸出的高對(duì)稱性；增加了控制電路的開機(jī)軟啟動(dòng)功能，減小了輸出高壓的啟動(dòng)過沖現(xiàn)象，提高了電源的可靠性；過載保護(hù)迅速，具有輸入和輸出電流的雙過流保護(hù)功能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的連接框圖；

圖2為本發(fā)明電源電路的原理圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、2所示，一種帶有軟啟功能的高精度正負(fù)對(duì)稱輸出高壓電源電路，包括電壓反饋電路，還包括驅(qū)動(dòng)控制及軟啟動(dòng)電路、高壓輸出及過流保護(hù)電路。

驅(qū)動(dòng)控制及軟啟動(dòng)電路分別與高壓輸出及過流保護(hù)電路、電壓反饋電路連接，高壓輸出及過流保護(hù)電路與電壓反饋電路連接。

上述驅(qū)動(dòng)控制及軟啟動(dòng)電路中，供電輸入+Vin分別接電阻R1和R31的一端、電感L1的一端，電感L1的另一端分別接電容C21的正極、電容C13的一端、變壓器TRF初級(jí)繞組Lp的同名端a腳，電容C21的負(fù)極接輸入地GND，電容C13的另一端通過電阻R7分別接MOS三極管T1的漏極、變壓器初級(jí)繞組Lp的異名端b腳，電阻R31的另一端分別接基準(zhǔn)源U3的陰極1腳、電容C24的一端，并作為基準(zhǔn)輸出端Vref，基準(zhǔn)源U3的陽極3腳與電容C24的另一端相連后接輸入地GND，控制芯片U1的電源端8腳分別接電阻R2和R4的一端、電阻R1的另一端、二極管D1的負(fù)極、電容C23的正極，并作為內(nèi)部供電端Vcc引出，電容C23的負(fù)極與二極管D1的正極相連后接輸入地GND，控制芯片U1的放電端7腳分別接電阻R3的一端、電阻R2的另一端，控制芯片U1的觸發(fā)端2腳與閾值端6腳相連后分別接電容C22的一端、電阻R3的另一端，控制芯片U1的復(fù)位端4腳分別接電阻R4的另一端、三極管T2的集電極，啟?？刂贫薘/S通過電阻R5分別接電容C25的一端、三極管T2的基極，控制芯片U1的電壓控制端5腳分別接電容C26的一端、三極管T5的發(fā)射極、電壓反饋電路中二極管D5的正極，控制芯片U1的接地端1腳分別與電容C22和C25和C26的另一端、三極管T2的發(fā)射極相連后接輸入地GND，電阻R6與二極管D2并聯(lián)，控制芯片U1的輸出端3腳接二極管D2的負(fù)極，二極管D2的正極分別接電容C14的一端、MOS三極管T1的柵極，電容C14的另一端接輸入地GND，電阻R11和二極管D3并聯(lián)，二極管D3的負(fù)極接內(nèi)部供電端Vcc，二極管D3的正極分別接電容C20的正極、二極管D4的負(fù)極，二極管D4的正極接三極管T5的基極，三極管T5的集電極與電容C20的負(fù)極相連后接輸入地GND。

上述高壓輸出及過流保護(hù)電路中，變壓器TRF次級(jí)繞組Ls的異名端1腳分別接電容C1和C7的一端，電容C1的另一端分別接二極管D7的負(fù)極、二極管D8的正極、電容C3的一端，電容C3的另一端分別接二極管D9的負(fù)極、二極管D10的正極，電阻R21與電容C28并聯(lián)，電容C5和C6串聯(lián)，電容C6的一端分別接電容C28和C2的一端、二極管D7的正極、電阻R14的一端，電容C2的另一端分別接二極管D8的負(fù)極、二極管D9的正極、電容C4的一端，電容C4的另一端分別接二極管D10的負(fù)極、電阻R17的一端，電容C5的一端分別接電阻R18的一端、電阻R17的另一端、電壓反饋電路中電阻R30的一端，電阻R18的另一端接正高壓輸出端+HV，電容C7的另一端分別接二極管D12的負(fù)極、二極管D11的正極、電容C9的一端，電容C9的另一端分別接二極管D14的負(fù)極、二極管D13的正極，電阻R22與電容C29并聯(lián)，電容C11和C12串聯(lián)，電容C12的一端分別接電容C29和C8的一端、二極管D11的負(fù)極、電阻R12和R15的一端、變壓器TRF次級(jí)繞組Ls的同名端2腳，電容C28和C29的另一端相連后接輸出地HGND，電容C8的另一端分別接二極管D13的負(fù)極、二極管D12的正極、電容C10的一端，電容C10的另一端分別接二極管D14的正極、電阻R19的一端，電容C11的一端分別接電阻R20和R16的一端、電阻R19的另一端，電阻R20的另一端接負(fù)高壓輸出端-HV，電阻R15和R16的另一端相連，電阻R32與電容C15串聯(lián)，電阻R14的另一端分別接電阻R13和R32的一端、放大器U2B的反相輸入端6腳，電阻R13的另一端接內(nèi)部基準(zhǔn)端Vref，電阻R12的另一端接放大器U2B的同相輸入端5腳，放大器U2B的輸出端7腳分別接電容C15和電阻R10的一端，電阻R10的另一端接三極管T4的基極，電阻R9的一端分別接電阻R8的一端、驅(qū)動(dòng)控制及軟啟動(dòng)電路中MOS三極管T1的源極，電阻R8的另一端接輸入地GND，電阻R9的另一端分別接電容C16的一端、三極管T3的基極，三極管T3和T4的集電極相連后接驅(qū)動(dòng)控制及軟啟動(dòng)電路中控制芯片U1的電壓控制端5腳，三極管T4的發(fā)射極分別與電容C16的另一端、三極管T3的發(fā)射極相連后接輸入地GND。

控制芯片U1的型號(hào)為：7555，放大器U2的型號(hào)為：17358，基準(zhǔn)源U3的型號(hào)為：LM4040。

為保證電源的絕緣性能要求，變壓器制作時(shí)，根據(jù)不同的輸出高壓，初次級(jí)線圈之間須滿足絕緣耐壓要求，并留有裕量。繞制完成后的變壓器需經(jīng)過真空浸漆處理。

為滿足輸出對(duì)稱性的要求，相關(guān)元器件的選擇要高度一致。如：輸出倍壓電容，在符合輸出耐壓可靠性要求的條件下，其電容值要有高度的一致性。

合理布局PCB ，確保輸入、輸出、控制等各回路的獨(dú)立路徑。

選擇低溫漂、低噪聲、損耗小的元器件，提供電源的穩(wěn)定性及可靠性。

工作原理

在驅(qū)動(dòng)控制及軟啟動(dòng)電路中，控制芯片U1(7555)、電容C22、電阻R2、R3等組成高頻振蕩電路，從芯片輸出端3腳輸出高頻方波脈沖，驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)管T1及變壓器TRF；電阻R4、R5和三極管T2及電容C25組成啟?？刂齐娐罚ㄟ^控制芯片U1的復(fù)位端4腳，控制芯片U1的脈沖輸出；由三極管T5、二極管D3、D4及電容C20等組成開機(jī)軟啟動(dòng)電路，Vcc通過電阻R11給電容C20充電。電源開啟時(shí)，電容C20上電位為零，三極管T5導(dǎo)通，控制芯片U1的電壓控制端5腳電位很低，芯片U1輸出脈沖寬度很窄；隨著電容C20上電位的升高，芯片U1的控制端5腳電位隨之升高，輸出脈沖寬度逐漸展寬，輸出高壓逐步上升，減小輸出過沖。

在電壓反饋電路中，通過電阻R28、R30、C27等，獲得輸出高壓的采樣電壓，它與外部輸出高壓的設(shè)定調(diào)控電壓Adj比較后，通過誤差放大器U2A，對(duì)驅(qū)動(dòng)控制及軟啟動(dòng)電路中控制芯片U1的電壓控制端5腳進(jìn)行控制，進(jìn)而控制輸出高壓。

在高壓輸出及過流保護(hù)電路中，由電容C1~C4、二極管D7~D10等組成正極性倍壓電路，由電容C7~C10、二極管D11~D14等組成負(fù)極性倍壓電路。變壓器TRF次級(jí)繞組輸出的高頻高壓脈沖，分別通過各自的倍壓電路，輸出對(duì)稱正、負(fù)高壓。

分別從電阻R21、R22上得到的正、負(fù)高壓輸出電流的采樣電壓，經(jīng)誤差放大器U2B，控制三極管T4；從電阻R8上得到的輸入電流采樣電壓，控制三極管T3。它們都通過控制芯片U1的5腳電位，最終限制高壓電源的最大輸出功率。