專利名稱：交直流兩用高壓可控電源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電子儀器技術領域，特別涉及用于電流變技術中的高壓可控電源的設計。
電流變技術是一門新興的技術，它主要研究電流變流體、電流變液體產生電流變現象的機理和電流變液體在工程中的應用。在研究電流變現象時，需要一個外加電場，在外電場力的作用下，才能觀察到電流變液體隨電場強度變化的流變性能。
電流變液體外加電場的形式有三種。第一種是直流電場；第二種是交變電場；第三種是交、直流迭加電場。目前，國內只有直流高壓電源滿足第一種形式，但電壓大小只能手動調節(jié)，不能進行動態(tài)跟蹤分析研究。美中互利工業(yè)公司生產的“High Voltage Power Supplies”雖能進行動態(tài)跟蹤分析，但其輸出電壓頻率帶寬只有1Hz，且價格昂貴。適合第二、三種形式的電源迄今尚無見報導。
本發(fā)明的目的是為電流變液體的研究、應用，提供一種安全、可靠、線路簡單的交直流兩用高壓電源，該電源能隨控制信號的變化而改變輸出電壓的高低，并且有快速響應性，變化可逆性及無級調節(jié)性等諸特點。
本發(fā)明設計的交直流兩用高壓可控電源，其特征在于，包括由對輸入的控制信號進行乘運算后輸出一變化的電信號的乘法電路，對該變化的電信號進行調制、變換成具有一定頻率特性的載波信號的調制電路，對該載波信號進行放大的放大電路組成的低壓回路，和由接收放大的載波信號后處于開關狀態(tài)的功率開關電路、在開關電流的激勵下產生高壓交流信號的高壓產生電路組成的高壓回路以及為各電路提供相應電壓的電源。所說的電源可包括分別為低壓回路、高壓回路供電的兩個電源。所說的高壓回路還可包括將高壓交流信號轉換成高壓直流信號的整流電路。
本發(fā)明的工作原理結合

圖1描述如下輸入控制信號Vx和Vy送入乘法電路進行乘運算，并判斷兩信號的乘積是否等于動作值。當其乘積等于或大于動作值時，乘法電路輸出高電平。在此高電平的作用下，使調制電路產生的矩形波占空度發(fā)生變化，電平越高，占空度越小，調制電路輸出的矩形波平均幅值越大。調制電路將輸入信號變換成具有一定頻率特性的載波信號后送到放大電路，經放大電路放大后，變?yōu)榫哂幸欢ㄔ鲆娴募罘讲?。此激勵方波作為功率開關電路晶體管的輸入信號，使功率開關電路工作在開關狀態(tài)。功率開關電路產生一定功率的開關電流，在開關電流的激勵下，通過高壓產生電路輸出高壓交流電壓；還可再經整流電路整流后獲得高壓直流電壓。高壓電壓的有無和大小，完全由輸入信號Vx和Vy的變化來控制。各電路的電源分別由電源1和電源2供給。采用雙電源的目的是使高壓回路與低壓回路分開，提高電路的可靠性和安全性。
本發(fā)明的突出優(yōu)點是能夠隨控制信號的變化，滿足快速響應性，變化可逆性及無級調節(jié)性?？赏瑫r輸出交、直流。本發(fā)明與晶閘管變頻變幅電源相比，具有成本低、元件易選擇、調試方便、可靠性高。與機械觸點式開關電路相比，具有開關速度高、使用壽命長、無磨損、無機械振動等優(yōu)點。本發(fā)明不但為電流變液體的研究、應用提供了安全、可靠、線路簡單的可控高壓電源，而且也可以廣泛用于對電源有可控和兩用要求的其他技術領域。
附圖簡要說明圖1為本發(fā)明總體構成框圖。
圖2為本發(fā)明的一種實施例應用系統(tǒng)框圖。
圖3為本發(fā)明實施例電路組成原理圖。
本發(fā)明提供一種用于電流變液體(ERF)減振器系統(tǒng)中的實施例。結合圖2、圖3詳細描述如下圖2為本實施例用于ERF減振器系統(tǒng)的工作原理框圖，在該系統(tǒng)中，振體M有一個沿X軸方向的振動，底座N有一個沿Y方向的擾動振動。這兩個振動信號分別由傳感器1和2傳出，并轉換成速度信號X和Y。為了達到良好的減振效果，要求X(X－Y)≥0時，控制電路發(fā)出指令，使高壓電源輸出KV級高壓。這個高壓作用于ERF減振器中的電流變液體，結果增大減振器的阻尼力。而在X(X－Y)＜0時，控制電路使高壓電源沒有輸出電壓，即輸出電壓為零，結果減小減振器的阻尼力。從而使減振器始終處于良好的工作狀態(tài)，提高減振和降噪效果。
圖3為本實施例的電路構成原理圖。本實施例包括由乘法電路(I)、調制電路(II)、放大電路(III)組成的低壓回路，由開關電路(IV)、高壓產生電路(V)、及整流電路(VI)組成的高壓回路，以及分別為高壓回路，低壓回路供電的電源1(VII)電源2(VIII)各部分。各部分電路的組成及工作原理分別詳細描述如下220V交流市電接于變壓器T1的原邊，熔斷器F1用于副邊的短路保護，開關D用于電源的通斷。T1的副邊線圈W2輸出30V交流電壓，經集成整流橋B2全波整流，C4和C6濾波，三端集成穩(wěn)壓管7815和7915穩(wěn)壓，C5和C7再濾波后，通過線圈W2中間抽頭和7815、7915的對稱接地，分別獲得+15V和-15V的穩(wěn)定直流電壓。+15V電壓供給ICL8013、CA3524和三極管V4；-15V電壓用于ICL8013的平衡電壓。ICL8013是一個集成乘法電路，它的6、7腳接輸入信號(X-Y)和X，電位器P1和電阻R7用來調節(jié)當X(X-Y)＜0時，使ICL8015輸出為零。電位器P2、P3、P4用于ICL8013的調零，即在輸入信號等于零時，調節(jié)P2、P3、P4，使4腳的輸出為零。腳3、腳4的連線是ICL8013的內部反饋電阻連線。ICL8013的輸出端腳4與CA3524的腳2相連，即將乘法電路的輸出輸入到調制電路。CA3524是一個集成脈寬調制電路，它的內部有一個振蕩器，振蕩器產生一個三角波，用此三角波可以調制CA3524的輸出矩形脈沖寬度，脈寬的大小取決于腳2的電位高低。腳2電位越高，脈寬越大，CA3524的輸出平均電壓越高。矩形脈沖的頻率由腳6、7的外接電阻RT和外接電容CT決定，腳15接+15V電壓，經內部穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓后，由腳16輸出+5V電壓。腳11-14為CA3524的輸出端，CA3524的作用是將ICL8013輸出的X(X-Y)信號迭加在本身產生的高頻矩形脈沖波上，形成調制載波信號，從而使減振器的整個振動頻率范信號都能被響應，擴大了高壓產生電路的加電壓范圍，提高減振效果。由于CA3524的輸出功率較小，因此增加了由三極管V4和電阻R5組成的放大電路，R5是V4的基極電阻，起限流作用，V4的集電極接耦合變壓器T2的原邊。T2的作用是將高壓側電路與低壓側電路隔離，以免高壓側的反峰電壓損壞電路元件。功率開關電路由R1-R4、V1-V3及F2組成。R1、R2是V2、V3的集電極電阻，R3、R4是V2、V3的基極電阻，它們的作用是使V2、V3工作在開關狀態(tài)。二極管V1用來保護V2、V3免遭變壓器T3的反峰電壓擊穿。熔斷器F2可防止高壓負載短路而燒毀電路元件。在T2副邊耦合的足夠強的方波電流激勵下，V2、V3工作于開關狀態(tài)，兩個管子并聯使用增大了輸出開關電流。足夠強的開關電流經V2、V3發(fā)射極流過變壓器T3的原邊，從而使T3副邊感出KV級交流高壓，交流高壓從接線端子S1和S2輸出。電容C2、C3，二極管V5、V6組成二倍壓高壓整流電路，交流高壓經其整流并升壓至5KV，由電阻R6兩端輸出直流高壓。變壓器T1的副邊繞組W1輸出24V交流電壓，經集成整流橋B1全波整流，C1濾波后，作為高壓側電路電源。本實施例用一個線路可同時滿足交、直流兩種高壓電源，輸出電壓可在0-5KV范圍內無級變化，頻率在10-2000Hz內可調，且造價低。在ERF減振器系統(tǒng)中應用獲得成功。
權利要求
1.一種交直流兩用高壓可控電源，其特征在于，包括由對輸入的控制信號進行乘運算后輸出一變化的電信號的乘法電路，對該變化的電信號進行調制、變換成具有一定頻率特性的載波信號的調制電路，對該載波信號進行放大的放大電路組成的低壓回路，和由接收放大的載波信號后處于開關狀態(tài)的功率開關電路、在開關電流的激勵下產生高壓交流信號的高壓產生電路組成的高壓回路以及為各電路提供相應電壓的電源。
2.如權利要求1所述的可控電源，其特征在于所說的電源包括分別為所說的低壓器路、高壓器路供電的兩個電源。
3.如權利要求1或2所述的可控電源，其特征在于所說的高壓回路還包括將高壓交流信號轉換成高壓直流信號的整流電路。
全文摘要
本發(fā)明屬于電子儀器技術領域，特別涉及用于電流變技術中的高壓可控電源的設計。其特征在于，包括由乘法電路，調制電路、放大電路組成的低壓回路，和由功率開關電路，高壓產生電路組成的高壓回路以及為各電路提供相應電壓的電源，本發(fā)明的突出優(yōu)點是能夠隨控制信號的變化，滿足快速響應性，變化可逆性及無級調節(jié)性?？赏瑫r輸出交、直流，也可以廣泛用于電流變液體的研究應用領域及對電源有可控和兩用要求的其他技術領域。
文檔編號H02M5/458GK1131358SQ95118368
公開日1996年9月18日 申請日期1995年11月24日 優(yōu)先權日1995年11月24日
發(fā)明者董冠軍, 孟永鋼, 劉彩真, 楊勛 申請人:清華大學