可設(shè)定輸出電壓波形以及波動區(qū)域的直流高壓電源實(shí)現(xiàn)方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種可設(shè)定輸出電壓波形以及波動區(qū)域的直流高壓電源的實(shí)現(xiàn)方法及裝置。本發(fā)明輸出電壓的控制信號CVKZ由A、B兩路獨(dú)立的控制信號源疊加而成：A路為周期電壓信號，其周期、電壓幅度、占空比可調(diào)；B路為0-10V可調(diào)的直流信號。A、B路可獨(dú)立控制電源輸出電壓。用CVKZ控制PWM脈寬幅度調(diào)制器輸出電壓的占空比，使其占空比隨CVKZ信號的變化而變化。通過調(diào)節(jié)CVKZ信號，設(shè)定采用該P(yáng)WM作激勵器的直流高壓電源的輸出電壓波形以及波動區(qū)域。本發(fā)明特征是：可輸出梯形波、三角波；并可設(shè)定梯形波的波動區(qū)域和上下底的時間；也可穩(wěn)壓或穩(wěn)流輸出。本發(fā)明可應(yīng)用于醫(yī)療、化工、靜電紡絲和科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
【專利說明】可設(shè)定輸出電壓波形以及波動區(qū)域的直流高壓電源實(shí)現(xiàn)方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高壓電源。特別是涉及一種可設(shè)定輸出電壓波形以及波動區(qū)域的直流高壓電源。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，高壓電源在醫(yī)療、化工、靜電紡絲、科學(xué)實(shí)驗(yàn)中得到廣泛應(yīng)用。目前，所應(yīng)用的高壓電源，沒有一款具有可設(shè)定輸出電壓波動區(qū)域、波動周期的功能。在從事高壓靜電紡絲的生產(chǎn)領(lǐng)域中，需要一款可設(shè)定輸出電壓波形以及波動區(qū)域的直流高壓電源，該電源輸出電壓波形可為梯形波、三角波，也可以穩(wěn)壓、穩(wěn)流輸出；可設(shè)定其輸出電壓的波動區(qū)域、波動周期；可設(shè)定電源輸出高壓峰值持續(xù)時間T1,與高壓谷值持續(xù)T2,,T1與T2可相同或不同。為此，滿足上述領(lǐng)域?qū)Ω邏弘娫吹母咭?，提升高壓電源的性能是非常必要的?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種輸出設(shè)定電壓波形以及波動區(qū)域的直流高壓電源，以解決在高壓靜電紡絲、醫(yī)療、化工，以及需要電壓在設(shè)定區(qū)域作周期變化的科學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域，對電源進(jìn)行可設(shè)定輸出電壓波形以及波動區(qū)域的技術(shù)問題。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種可設(shè)定輸出電壓波形以及波動區(qū)域的直流高壓電源實(shí)現(xiàn)方法，其步驟如下:
[0006]I )、控制信號由一個A路的波動幅度、波動周期、占空比可調(diào)的周期變化的電壓信號和一個B路的0-10V可調(diào)的直流電壓疊加而成；疊加得到的控制信號CVKZ為周期性信號，是波動幅度、波動周期、占空比可調(diào)的電壓信號；
[0007]2)、用控制信號CVKZ控制PWM脈寬幅度調(diào)制器，使PWM脈寬幅度調(diào)制器輸出電壓的占空比隨控制信號CVKZ作周期變化；
[0008]3)、用該P(yáng)WM脈寬幅度調(diào)制器的輸出，作該高壓電源的激勵器的輸入信號，使其輸出電壓幅度、周期隨控制信號CVKZ的變化周期做周期變化；
[0009]4)、通過調(diào)節(jié)A路的周期變化的電壓信號的波動幅度、波動周期、占空比，和B路的0-10V直流電壓的大小，就可以設(shè)定該電源輸出電壓的波動區(qū)域、波動周期和波的形狀。
[0010]所述的A路、B路信號可以單獨(dú)控制電源輸出電壓。
[0011]所述的A路周期變化的控制信號是幅度、周期、占空比可調(diào)的矩形波信號，它也可以是幅度、周期、占空比可調(diào)的方波信號。若只要控制電源輸出電壓的波動幅度，也可以用幅度可調(diào)，周期變化的三角波、正弦波信號作為A路控制信號。
[0012]用輸出電壓占空比作周期變化的PWM脈寬幅度調(diào)制器，作高壓電源的激勵器，通過調(diào)節(jié)控制信號，可以設(shè)定該高壓電源輸出電壓的波形以及波動區(qū)域；波形可以是梯形波或三角波形；當(dāng)A路控制信號為零時，電源可輸出穩(wěn)定電壓或穩(wěn)定電流。
[0013]一種可設(shè)定輸出電壓波形以及波動區(qū)域的直流高壓電源裝置，由電源供電電路、電源輸出電壓控制信號電路、限壓穩(wěn)壓與限流穩(wěn)流高壓開關(guān)控制電路、PWM脈寬調(diào)制電路和倍壓整流電路和電源輸出電壓、電流采樣電路組成；所述電源輸出電壓控制信號電路包括產(chǎn)生電壓幅度、占空比、周期可調(diào)的A路控制信號和O-1OV可調(diào)的直流電壓B路控制信號，其中A路控制信號由波形發(fā)生器電路和運(yùn)算放大電路組成，B路控制信號由直流電源端、運(yùn)算放大跟隨器組成，A、B路控制器的輸出與運(yùn)算疊加電路連接，實(shí)現(xiàn)A路和B路信號的線性疊；所述限壓穩(wěn)壓與限流穩(wěn)流高壓開關(guān)控制電路包括限壓穩(wěn)壓電路、限流穩(wěn)流電路和高壓開關(guān)控制電路；限壓穩(wěn)壓電路具有一個電壓反饋端，該限壓穩(wěn)壓電路包括電壓反饋運(yùn)放電路、電壓反饋RC積分電路，所述電壓反饋RC積分電路的第一個輸入端接所述運(yùn)算疊加電路輸出端，第二個輸入端通過所述電壓反饋運(yùn)放電路接電壓反饋端；所述限流穩(wěn)流電路具有一個電流反饋端，該限流穩(wěn)流電路包括電流反饋運(yùn)放及反相器電路、電流反饋RC積分電路，所述電流反饋RC積分電路的第一輸入端接電流信號比較端，第二個輸入端通過電流反饋運(yùn)放及反相器電路接電流反饋端；所述電壓反饋RC積分電路和電流反饋RC積分電路的輸出端通過門電路與PWM脈寬幅度調(diào)制器的控制信號輸入端連接；所述高壓開關(guān)控制電路由繼電器選擇其輸出正或負(fù)電壓信號，其輸出端分別與PWM脈寬幅度調(diào)制器的關(guān)閉控制端、限壓穩(wěn)壓電路的第一個輸入端連接；所述PWM脈寬幅度調(diào)制器在電源控制信號、限壓穩(wěn)壓控制電路和限流穩(wěn)流控制電路和高壓開關(guān)電路的控制下，通過PWM驅(qū)動電路與倍壓整流電路連接；倍壓整流電路具有一個輸出電壓反饋端、一個輸出電流反饋端和一個電源輸出電壓檢測口，其中輸出電壓、輸出電流采樣電路的輸出電壓反饋端、輸出電流反饋端分別與限壓穩(wěn)壓電路和限流穩(wěn)流控制電路的反饋端連接；電壓檢測口接電源控制面板。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及積極效果如下:
[0015]1、本發(fā)明的直流高壓電源輸出電壓波動幅度在0-50KV可調(diào)，波動區(qū)域可設(shè)定在0-50KV內(nèi)任一區(qū)間，周期在2-60秒連續(xù)可調(diào)，輸出波動電壓的峰值、谷值持續(xù)時間可調(diào)。最大輸出電流1mA。
[0016]2、用本發(fā)明的可設(shè)定輸出電壓波形的直流高壓電源與輸出電壓穩(wěn)定的直流高壓電源作高壓靜電紡絲對比實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是:
[0017]I)、用本發(fā)明的可設(shè)定輸出電壓波形的直流高壓電源制造的電紡纖維，具有直徑從50納米到3微米的分布寬度，其中粗纖維和細(xì)纖維的比率可控。所形成的電紡纖維非織造布具有20-80MPa的拉伸強(qiáng)度；
[0018]2)、用本發(fā)明本可設(shè)定輸出電壓波形的直流高壓電源制造的電紡纖維非織造布具有在50-2000納米范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)的平均孔徑，孔隙率在60-95%可調(diào)節(jié)。
[0019]3)、用本發(fā)明的可設(shè)定輸出電壓波形的直流高壓電源進(jìn)行針式靜電紡絲時，針頭不易被溶液堵塞，即具有針頭自清潔功能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的電路原理框圖。
[0021]圖2為本發(fā)明的電源輸出電壓控制電路原理圖。
[0022]圖3為本發(fā)明的限壓穩(wěn)壓限流穩(wěn)流高壓開關(guān)控制電路原理圖。
[0023]圖4是本發(fā)明的PWM脈寬調(diào)制勵磁電路原理圖。
[0024]圖5是本發(fā)明的倍壓整流電路原理圖。【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明的可設(shè)定輸出電壓波形的直流高壓電源實(shí)現(xiàn)方法步驟如下:
[0026]I)、控制信號由一個A路的波動幅度、波動周期、占空比可調(diào)的周期變化的電壓信號和一個B路的0-10V可調(diào)的直流電壓疊加而成；疊加得到的控制信號CVKZ為周期性信號，是波動區(qū)域、波動周期、占空比可調(diào)的電壓信號；
[0027]2)、用控制信號CVKZ控制PWM脈寬幅度調(diào)制器，使PWM脈寬幅度調(diào)制器輸出電壓的占空比隨控制信號CVKZ作周期變化；
[0028]3)、用該P(yáng)WM脈寬幅度調(diào)制器的輸出，作該高壓電源的激勵器的輸入信號，使其輸出電壓幅度、周期隨控制信號CVKZ的變化周期做周期變化；
[0029]4)、通過調(diào)節(jié)A路的周期變化的電壓信號的波動幅度、波動周期、占空比，和B路的0-10V直流電壓的大小，設(shè)定該電源控制信號CVKZ的波動區(qū)域、波動周期和占空比，控制電源輸出電壓的波動區(qū)域、波動周期和波的形狀。
[0030]如附圖1-5所示，本發(fā)明電源由電源供電電路，電源輸出電壓控制電路，限壓穩(wěn)壓、限流穩(wěn)流、高壓開關(guān)控制電路，PWM脈寬調(diào)制勵磁電路和倍壓整流電路組成。
[0031]參見圖1，電源輸出電壓控制電路(參見圖2)的運(yùn)算疊加電路輸出的電源控制信號通過限壓穩(wěn)壓電路(參見圖3)連接PWM脈寬調(diào)制勵器電路(參見圖4)，PWM脈寬幅度調(diào)制器在限壓穩(wěn)壓電路，限流穩(wěn)流電路和高壓開關(guān)控制電路的控制下，通過PWM驅(qū)動電路與(參見圖5)倍壓整流電路連接。倍壓整流電路輸出電壓、輸出電流采樣電路與圖3中的限壓穩(wěn)壓、限流穩(wěn)流電路的反饋端連接。
[0032]4.1:電源供電電路為:輸出+24V, +15V, -15V, +10V, +5V的開關(guān)電源。
[0033]4.2:電源控制信號是由圖2電路產(chǎn)生:
[0034]4.2.1、該電路特征是:由一個A路的波動幅度、波動周期、占空比可調(diào)的周期變化的電壓信號和一個B路的0-10V可調(diào)的直流電壓相疊加，疊加得到的電源控制信號CVKZ為周期性信號，是波動區(qū)域、波動周期、占空比可調(diào)的矩形波電壓信號。具體如下:
[0035]U5為LF444四運(yùn)算放大器，其中:U5C的10腳接分別R52、R53，R52的另一端接地、R53的另一端接R4，R4的另一端接的U5C的8腳組成反向滯回比較器，U5C的10腳分別接
S1、S2、S3、S4、S5 和 W6 的一端，S1、S2、S3、S4、S5 的另一端分別接 C12、C13、C14、C15、C16，C12、C13、C14、C15、C16另一端接地，W6另一端接D16負(fù)極、D17正極，D16正極、D17負(fù)極分別接 W7 的兩端，W7 可變端接 R53 和 R54，W7、W6、D16、D17、C12、C13、C14、C15、C16 (S1、S2、
S3、S4、S5)構(gòu)成滯回比較器的RC回路，作為滯回比較器的延時環(huán)節(jié)和反饋網(wǎng)絡(luò)，通過接通、斷開開關(guān)S1、S2、S3、S4、S5改變U5C負(fù)極電容大小，改變RC充放電時間，設(shè)定矩形波周期，通過調(diào)節(jié)W7，利用二極管D16、D17的單向?qū)щ娦?，使U5C負(fù)極電容的充放電不等，設(shè)定矩形波電壓占空比；W6在比較器的RC回路中，可以微調(diào)矩形波電壓占空比和周期；D18負(fù)極和D19正極分別接R8和R51，D18正極和D19負(fù)極接地，限制矩形波電壓幅度為±5V1，D18負(fù)極和D19正極接R51的一端，R51的另一端分別接U5D的13腳和W5的可變端和一腳，W5的另一腳接U5D的14腳，U5D的12腳接R50的一端，R50的另一端接地，U5D、W5、R50、R51組成反向放大器，U?輸出信號為A路控制信號AVKZ，調(diào)節(jié)W5可以設(shè)定A路控制信號AVKZ矩形波幅度(0V至±5V1);[0036]W4 一端接IOV基準(zhǔn)電壓，另一端接地，可變端接U5A的3腳，U5A的2腳接U5A的I腳，U5A構(gòu)成運(yùn)算放大跟隨器，調(diào)節(jié)W4設(shè)定B路控制信號BVKZ的輸出直流電壓(0-10V)；
[0037]U5A的I腳接R44的一端，R44的另一端分別接U5B的5腳和R45、R46的一端，R45的另一端分別接W5的另一腳和U5D的14腳，R46的另一端分別接地和R47的一端，R47另一端分別接U5B的6腳和R48的一端，R48的另一端分別接U5B的7腳和R49的一端，R49的另一端分別接D15、D16的負(fù)極和R20，D15、D16的正極接地；U5B、R44、R45、R46、R47、R48組成運(yùn)算疊加電路;A、B路控制器的輸出與運(yùn)算疊加電路連接，實(shí)現(xiàn)A路和B路信號的線性疊；得到本電源控制信號CVKZ ;D15、D16用于限制CVKZ電壓幅度。
[0038]4.2.2、由圖2電路得到的本電源控制信號CVKZ的特征是:可以通過W5、W4調(diào)節(jié)A、B路控制信號的電壓幅度，設(shè)定CVKZ信號矩形波電壓的波動區(qū)域，可以通過調(diào)節(jié)W7、W6、S1、S2、S3、S4、S5設(shè)定CVKZ信號矩形波的占空比和周期。A、B路控制信號可以單獨(dú)控制本電源輸出電壓。
[0039]4.2.3、A路控制信號AVKZ，其矩形波參數(shù)計算:
[0040]1、A路控制信號AVKZ—矩形波周期T
[0041]矩形波周期T=T1+T2，T1為U5C負(fù)極電容充電時間、Τ2為U5C負(fù)極電容放電時間，
[0042]根據(jù)一階RC電路的三要素:
[0043]Tl=(W7-1+RD16)C*In(1+2*R52/R53)
[0044]T2=(W7-2+RD17)C*In(1+2*R52/R53)
[0045]令:W7-1+W7-2=R，RD16=RD17=r，r=500歐姆，當(dāng) W6=0 時，
[0046]T=(R+2*r)C*In(1+2*R52/R53)
[0047]只接通SI, C=4U7，周期 T= (100+2*0.5) *4.7*1(-3*Ιη (1+2*100/10) =1.45 秒
[0048]只接通S2:C=10U，周期 T= (100+2*0.5) *10*1(-3*Ιη (1+2*100/10) =3.07 秒
[0049]只接通S3:C=22U，周期 T= (100+2*0.5) *22*10_3*In (1+2*100/10) =6.75 秒
[0050]只接通S4:C=47U，周期 T= (100+2*0.5) *47*1(-3*Ιη (1+2*100/10) =14.45 秒
[0051]只接通S5:C=100U，周期 T= (100+2*0.5) *100*1(-3*Ιη (1+2*100/10) =30.75 秒
[0052]接通S1、S2、S3、S4, S5,電容 C=4U7+10U+22+47U+100U=183.7U
[0053]周期T= (100+2*0.5) *183.7*1(-3*Ιη(1+2*100/10) =56.48 秒
[0054]調(diào)節(jié)W6,當(dāng) W6 從 0-20Κ 時，
[0055]周期T 可以調(diào)節(jié)相對量為:(100+2*0.5*20)/ (100+2*0.5) =1.396 倍
[0056]最大周期Τ=56.48X1.396=78.85 秒
[0057]因此，A路控制信號AVKZ矩形波周期可在2-75秒連續(xù)調(diào)節(jié)。
[0058]2、A路控制信號AVKZ矩形波占空比Z的計算:(W6=0時)
[0059]Z=T1/T=(W7-l+r)C*In(1+2*R52/R53)/(R+2*r)C*In(1+2*R52/R53)
[0060]當(dāng)W7_1=R=100K 時
[0061]最大占空比Z= (100+0.5) /(100+2*0.5) =0.995
[0062]因此A路控制信號AVKZ矩形波占空比可調(diào)范圍1%_99%。
[0063]3、A路控制信號AVKZ-矩形波幅度調(diào)節(jié)范圍
[0064]由于IN4732為5V1穩(wěn)壓管，D35, D36為5V1穩(wěn)壓管
[0065]AVKZ=-W5/R51*5V1[0066]當(dāng)W5從0-50K變化時，AVKZ幅度調(diào)節(jié)范圍為OV至±5V1。
[0067]4、U5B、R44、R45、R46、R47、R48 組成的運(yùn)算疊加電路；
[0068]由U5B 正極 5 腳電流方程得:V5/R46=AVKZ/R45+BVKZ/R44
[0069]因?yàn)镽46=R45=R44，所以 V5=AVKZ+BVKZ ；
[0070]由U5B 負(fù)極 6 腳電流方程得:V6/R47= (CVKZ-V6) /R48
[0071]因?yàn)镽47=R48，所以 V6=CVKZ ;
[0072]對理想運(yùn)算放大器U5B，正極5腳電壓等于U5B負(fù)極6腳電壓，即V5=V6
[0073]所以:CVKZ=AVKZ+BVKZ，實(shí)現(xiàn)A路、B路信號的線性疊加。
[0074]A路、B路信號可以單獨(dú)控制電源輸出電壓。
[0075]4.3:限壓穩(wěn)壓限流穩(wěn)流控制電路，參見圖3
[0076]U2B對高壓電源輸出電壓采樣反饋信號KV-FDBK進(jìn)行放大處理，KV-FDBK是R36-R39、C42電源輸出電壓采樣電路的輸出電壓；U1C、UlB對輸出電流采樣反饋信號mA-FDKB信號進(jìn)行放大處理，mA-FDKB是R35、C4電源輸出電流采樣電路的輸出電壓。U2B、UlB的輸出信號一方面輸入U3A、U3B、顯不屏，顯不電源輸出電壓和電流。另一方面，UlB輸出信號接人UlA同W2設(shè)定的電流限制電壓信號進(jìn)行比較，當(dāng)UlB輸出的電流反饋信號大于設(shè)定的電流限制電壓時，UlA輸出低電平，D5、D7組成門電路，U2B輸出電壓高電平電壓不能改變U2D負(fù)極電壓，即此時電源控制信號CVKZ電壓、電源輸出電壓反饋信號電壓的變化不能改變U2D負(fù)極電壓。當(dāng)反饋電流增大時，UlA輸出電壓減小，U2D負(fù)極電壓減小，通過U2D差分放大，U2D輸出電壓減小、U4的9腳電壓減小，使U4的11、14腳輸出的脈沖電壓占空比減小，占空比減小使電源輸出電壓減小，電源輸出電壓減小使輸出電流減小，當(dāng)電源輸出電流和設(shè)定電流相等時，U2D負(fù)極電壓穩(wěn)定，電源輸出電流相對穩(wěn)定，所以該電源具有恒流輸出功能。
[0077]同樣U2A差分放大電路具有限制、穩(wěn)定電源輸出電壓功能；當(dāng)UlB輸出的電流采樣反饋信號電壓小于W2設(shè)定的電流限制電壓時，UlA輸出高電平，D5、D7組成門電路，U2D負(fù)的極電壓隨U2B輸出電壓變化，在高壓開關(guān)控制電路繼電器接-15V時，高壓開關(guān)控制電路U2C輸出高電平，U2A的輸出電壓隨電源輸出控制電壓CVKZ變化；U2D的負(fù)極電壓隨電源輸出控制電壓CVKZ變化，U2D將電源控制信號CVKZ、電源輸出電壓、電流的反饋信號運(yùn)算處理后的信號和-15V電壓差分運(yùn)算后接入U4-SG3527PWM脈寬幅度調(diào)制器的9腳；高壓開關(guān)電路輸出的-15V接人U4D的10腳(ST down)，打開U4的輸出，使U2D輸出信號能控制U4的11腳、14腳輸出電壓占空比，U2D輸出的電壓隨電源輸出控制電壓CVKZ變化，因此，可以通過調(diào)節(jié)CVKZ控制信號的波動區(qū)域，波動周期、占空比控制U4的11腳、14腳輸出電壓占空t匕，設(shè)定高壓電源的輸出電壓的波動區(qū)域、波動周期和波形。
[0078]4.4、高壓開關(guān)控制電路:參見圖3，高壓開關(guān)控制電路繼電器接-15V時，高壓開關(guān)控制電路U2C輸出高電平，U2A的輸出電壓隨電源輸出控制電壓CVKZ變化；_15V接人U4-SG3527的10腳(ST down)，打開U4的輸出，使CVKZ信號能控制U4的11腳、14腳輸出電壓占空比；在高壓開關(guān)控制電路繼電器接+15V時，U2D的負(fù)極電壓不隨電源輸出控制電壓CVKZ變化，U2D接入U4-SG3527PWM脈寬幅度調(diào)制器的9腳的電壓不隨電源輸出控制電壓CVKZ變化，同時高壓開關(guān)電路輸出的+15V接人U4D的10腳(ST down)，關(guān)閉U4-SG3527的輸出，使電源輸出電壓為零。[0079]4.5、PWM脈寬調(diào)制電路，脈沖激勵電路，倍壓整流電路，電源輸出電壓、電流采樣電路:
[0080]參見圖4、圖5，由U4-SG3527及時外圍器件組成PWM脈寬調(diào)制，Q1、Q2、Q3、TI和外圍器件組成脈沖電壓激勵器推動由高壓二極管D21-D34、高壓電容C27-C40組成倍壓整流電路，作用是能提供、承受足夠高的電壓，承受足夠大的電流。
[0081]5、具體實(shí)施
[0082]1、按照圖2-5制作電路PCB板、安裝器件，在機(jī)箱內(nèi)固定PCB板；安裝電源供電電源。
[0083]2、根據(jù)圖2-5電路工作原理調(diào)整電路。用雙蹤示波器(HP54600)連接前面板BNl控制電壓監(jiān)測口，連接BN2電源輸出電壓波形監(jiān)測口，監(jiān)測電源控制電壓、輸出電壓波形。W7置中點(diǎn)，使用AVKZ的占空比Z=50%。
[0084]2.1、調(diào)節(jié) W5，使 AVKZ=O, CVKZ=BVKZ，調(diào)節(jié) W4,當(dāng) BVKZ 從 0-10V 變化時，調(diào)整電路，使電源輸出電壓從0-50KV變化；
[0085]2.2、調(diào)節(jié)W4，使BVKZ=O, CVKZ=AVKZ,接通開關(guān)S3，AVKZ信號矩形波周期為7秒左右，調(diào)節(jié)W5，當(dāng)AVKZ信號矩形波變化幅度從OV至土 5V1時，調(diào)整電路，使電源輸出從0-25KV變化。
[0086]2.3、調(diào)節(jié)胃5，使4￥1(2=0，調(diào)節(jié)14，使 BVKZ=O ;再調(diào)節(jié) W4,使 BVKZ=5V,調(diào)節(jié) W5，AVKZ信號-矩形波變化幅度為±5V1時 ，使電源輸出從0-50KV變化。
[0087]2.4、調(diào)節(jié)W7，調(diào)節(jié)AVKZ信號的占空比，以調(diào)節(jié)電源輸出梯形波上下底的時間。
[0088]3、操作實(shí)例:假定需要高壓直流電源輸出電壓在V1-V2之間(V2>V1>0)，波動周期為T秒；
[0089]用雙蹤示波器，連接前面板BNl、BN2監(jiān)測口。
[0090]步驟1、接通面板開關(guān)Si，使矩形波發(fā)生器周期約為T秒；調(diào)節(jié)W6使AVKZ信號-矩形波周期為T秒；
[0091]步驟2、關(guān)閉W5，既AVKZ=0。調(diào)節(jié)W4，使電源電壓顯示值為(V2-V1)/2;
[0092]步驟3、逐步加大W5，AVKZ信號電壓的正負(fù)值逐漸增大，當(dāng)電源電壓顯示最大值為V2時，或電源電壓顯示最小值為Vl時；高壓直流電源輸出電壓便在V1-V2之間(V2>V1>0)波動，且波動周期為T秒。
[0093]所以，可以通過調(diào)節(jié)CVKZ電源控制信號，就可以設(shè)定本電源輸出電壓的波動區(qū)域、波動周期，設(shè)定本電源輸出電壓的波形。
[0094]由于電源輸出電壓上升、下降需要一定時間；輸出電壓波動幅度越大，需要的時間越長；因此，當(dāng)電源輸出電壓波動周期大于電源輸出電壓上升、下降時間之和時，電源輸出電壓波形為梯形波；通過W7、W6、調(diào)節(jié)電源控制信號矩形波的占空比，就可設(shè)定梯形波上下底的時間T1, T2,即可設(shè)定電源輸出高壓峰值持續(xù)時間T1，與高壓谷值持續(xù)T2，當(dāng)電源輸出電壓波動周期小于、等于電源輸出電壓上升、下降時間之和時，電源輸出電壓波形為三角波。
【權(quán)利要求】
1.一種可設(shè)定輸出電壓波形以及波動區(qū)域的直流高壓電源實(shí)現(xiàn)方法，其步驟如下: 1)、控制信號由一個A路的波動幅度、波動周期、占空比可調(diào)的周期變化的電壓信號和一個B路的O-1OV可調(diào)的直流電壓疊加而成；疊加得到的控制信號CVKZ為周期性信號，是波動幅度、波動周期、占空比可調(diào)的電壓信號； 2)、用控制信號CVKZ控制PWM脈寬幅度調(diào)制器，使PWM脈寬幅度調(diào)制器輸出電壓的占空比隨控制信號CVKZ作周期變化； 3)、用該P(yáng)WM脈寬幅度調(diào)制器的輸出，作該高壓電源的激勵器的輸入信號,使其輸出電壓幅度、周期隨控制信號CVKZ的變化周期做周期變化； 4)、通過調(diào)節(jié)A路的周期變化的電壓信號的波動幅度、波動周期、占空比，和B路的0-10V直流電壓的大小，就可以設(shè)定該電源輸出電壓的波動區(qū)域、波動周期和波的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可設(shè)定輸出電壓波形以及波動區(qū)域的直流高壓電源實(shí)現(xiàn)方法，所述的A路、B路信號可以單獨(dú)控制電源輸出電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可設(shè)定輸出電壓波形以及波動區(qū)域的直流高壓電源實(shí)現(xiàn)方法，所述的A路周期變化的控制信號是幅度、周期、占空比可調(diào)的矩形波信號，它也可以是幅度、周期、占空比可調(diào)的方波信號。若只要控制電源輸出電壓的波動幅度，也可以用幅度可調(diào)，周期變化的三角波、正弦波信號作為A路控制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可設(shè)定輸出電壓波形以及波動區(qū)域的直流高壓電源實(shí)現(xiàn)方法，用輸出電壓占空比作周期變化的PWM脈寬幅度調(diào)制器，作高壓電源的激勵器，通過調(diào)節(jié)控制信號，可以設(shè)定該高壓電源輸出電壓的波形以及波動區(qū)域；波形可以是梯形波或三角波形；當(dāng)A路控制信號為零時，電源可輸出穩(wěn)定電壓或穩(wěn)定電流。
5.一種可設(shè)定輸出電 壓波形以及波動區(qū)域的直流高壓電源裝置，其特征在于，由電源供電電路、電源輸出電壓控制信號電路、限壓穩(wěn)壓與限流穩(wěn)流高壓開關(guān)控制電路、PWM脈寬調(diào)制電路和倍壓整流電路和電源輸出電壓、電流采樣電路組成；所述電源輸出電壓控制信號電路包括產(chǎn)生電壓幅度、占空比、周期可調(diào)的A路控制信號和0-10V可調(diào)的直流電壓B路控制信號，其中A路控制信號由波形發(fā)生器電路和運(yùn)算放大電路組成，B路控制信號由直流電源端、運(yùn)算放大跟隨器組成，A、B路控制器的輸出與運(yùn)算疊加電路連接，實(shí)現(xiàn)A路和B路信號的線性疊；所述限壓穩(wěn)壓與限流穩(wěn)流高壓開關(guān)控制電路包括限壓穩(wěn)壓電路、限流穩(wěn)流電路和高壓開關(guān)控制電路；限壓穩(wěn)壓電路具有一個電壓反饋端，該限壓穩(wěn)壓電路包括電壓反饋運(yùn)放電路、電壓反饋RC積分電路，所述電壓反饋RC積分電路的第一個輸入端接所述運(yùn)算疊加電路輸出端，第二個輸入端通過所述電壓反饋運(yùn)放電路接電壓反饋端；所述限流穩(wěn)流電路具有一個電流反饋端，該限流穩(wěn)流電路包括電流反饋運(yùn)放及反相器電路、電流反饋RC積分電路，所述電流反饋RC積分電路的第一輸入端接電流信號比較端，第二個輸入端通過電流反饋運(yùn)放及反相器電路接電流反饋端；所述電壓反饋RC積分電路和電流反饋RC積分電路的輸出端通過門電路與PWM脈寬幅度調(diào)制器的控制信號輸入端連接；所述高壓開關(guān)控制電路由繼電器選擇其輸出正或負(fù)電壓信號，其輸出端分別與PWM脈寬幅度調(diào)制器的關(guān)閉控制端、限壓穩(wěn)壓電路的第一個輸入端連接；所述PWM脈寬幅度調(diào)制器在電源控制信號、限壓穩(wěn)壓控制電路和限流穩(wěn)流控制電路和高壓開關(guān)電路的控制下，通過PWM驅(qū)動電路與倍壓整流電路連接；倍壓整流電路具有一個輸出電壓反饋端、一個輸出電流反饋端和一個電源輸出電壓檢測口，其中輸出電壓、輸出電流采樣電路的輸出電壓反饋端、輸出電流反饋端分別與限壓穩(wěn)壓電路和 限流穩(wěn)流控制電路的反饋端連接；電壓檢測口接電源控制面板。
【文檔編號】H02M3/44GK103441685SQ201310415032
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】侯豪情, 陳小平, 王 琦, 呂曉義, 何平 申請人:江西先材納米纖維科技有限公司