專利名稱：一種高壓直流電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于高壓控制領(lǐng)域，更具體地說是一種高壓直流電源。
背景技術(shù)：
早先的直流高壓電源是將交流市電或三相電由工頻高壓變壓器升壓變成交流高壓電，然后整流濾波得到直流高壓電。由于頻率低，電源的體積和重量都比較大，轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定度差。隨著開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展與成熟，采用高頻開關(guān)變換技術(shù)結(jié)合高壓電源的特點(diǎn)而研制的直流高壓電源成為主流。傳統(tǒng)的高壓直流電源利用電位器調(diào)節(jié)電壓，雖然該方式操作簡(jiǎn)單，但是調(diào)壓精度不準(zhǔn)確且電位器壽命短。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題為提供一種主要用于給電磁脈沖模擬器提供初級(jí)能源的高壓直流電源。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型一種高壓直流電源，包括依次相連的整流濾波穩(wěn)壓電路、逆變電路、脈沖變壓器、倍壓整流電路和單片機(jī)控制電路，所述單片機(jī)控制電路還與整流濾波穩(wěn)壓電路相連；所述單片機(jī)控制電路包括控制芯片和BTS驅(qū)動(dòng)電路；所述逆變電路為全橋逆變電路包括隔離芯片和控制開關(guān)管的脈沖發(fā)生芯片。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型高壓直流電源中，所述控制芯片為STC89C52單片機(jī)。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型高壓直流電源中，所述隔離芯片為IR2110，所述脈沖發(fā)生芯片為 SG3525。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型高壓直流電源中，所述脈沖變壓器為高頻脈沖變壓器，PC40作為主體，原邊繞50匝，副邊繞2500匝。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型高壓直流電源中，所述倍壓整流電路為四倍壓整流電路，包括耐高壓電容和整流硅堆。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下顯著的進(jìn)步:該電源可為電磁脈沖模擬器提供初級(jí)能量，而且調(diào)壓精度高，定位準(zhǔn)確，使用壽命長(zhǎng)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。因?yàn)椴捎酶哳l升壓，變壓器的體積也大大減小，為后續(xù)工作提供了良好的保障。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述；

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型中低壓側(cè)輸出電壓與占空比的關(guān)系；圖3為本實(shí)用新型中全橋逆變電路的原理圖；圖4 Ca)為一個(gè)二倍壓整流電路的原理圖；圖4 (b)為二倍壓整流電路的工作示意圖；[0017]圖4 (C)為二倍壓整流電路的另一種工作示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種高壓直流電源，包括依次相連的整流濾波穩(wěn)壓電路、逆變電路、脈沖變壓器、倍壓整流電路和單片機(jī)控制電路，所述單片機(jī)控制電路還與整流濾波穩(wěn)壓電路相連；所述單片機(jī)控制電路包括控制芯片和BTS7960驅(qū)動(dòng)電路；所述逆變電路為全橋逆變電路，包括隔離芯片和控制開關(guān)管的脈沖發(fā)生芯片。所述控制芯片為STC89C52單片機(jī)，所述隔離芯片為IR2110，所述脈沖發(fā)生芯片為SG3525.所述脈沖變壓器為高頻脈沖變壓器選用EC49，PC40作為主體，原邊繞50匝，副邊繞2500匝，構(gòu)成一個(gè)一比五十的高頻變壓器。所述倍壓整流電路為二倍壓整流電路或四倍壓整流電路，其中四倍壓整流電路包括耐高壓電容和整流硅堆。工頻交流電經(jīng)過降壓整流濾波等環(huán)節(jié)，變成穩(wěn)定的低壓直流電，輸入脈寬調(diào)制環(huán)節(jié)，通過單片機(jī)發(fā)出的占空比改變信號(hào)，調(diào)節(jié)輸出的直流電壓的大小。BTS7960驅(qū)動(dòng)電路輸出的是只有正值的矩形脈沖，所以在其后還連接有整流濾波電路，以保證流入逆變器的是穩(wěn)定的直流電。直流電經(jīng)全橋逆變成高頻方波，將此高頻方波用高頻脈沖變壓器進(jìn)行升壓。全橋逆變環(huán)節(jié)采用M0SFET，將直流電逆變成20kHz的高頻方波交流電。將經(jīng)過高頻脈沖變壓器升壓的交流電作為倍壓整流電路的輸入電壓，最后得出設(shè)計(jì)需要的高壓直流電源。在電路輸出端采用單片機(jī)電壓反饋控制，由單片機(jī)編程來實(shí)現(xiàn)。BTS7960驅(qū)動(dòng)電路帶有一個(gè)P溝道的高邊M0SFET，一個(gè)N溝道的低邊MOSFET和一個(gè)驅(qū)動(dòng)1C。本專利正是利用了 BTS的開關(guān)特性，根據(jù)單片機(jī)發(fā)出的PWM占空比改變信號(hào)，改變輸入到BTS的驅(qū)動(dòng)板的直流電壓的大小從而改變輸出電壓的大小，再利用低通濾波器將其轉(zhuǎn)變成電壓值與PWM占空比相關(guān)的直流輸出，即實(shí)現(xiàn)了調(diào)壓。 BTS驅(qū)動(dòng)電路:驅(qū)動(dòng)板采用大功率驅(qū)動(dòng)芯片BTS7960組成的全H橋驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)板上的PWM接口就是接單片機(jī)發(fā)出的PWM信號(hào)，OUT接口接到其后的高頻逆變電路。如圖2所示，低 壓側(cè)輸出電壓與占空比的關(guān)系，圖中實(shí)線為仿真出的關(guān)系曲線，虛線為實(shí)測(cè)曲線。如圖3所示，采用全橋作為電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其中開關(guān)管的選擇尤為重要，關(guān)系到逆變的成敗與效率，本設(shè)計(jì)中選取IRFP 460作為主開關(guān)管，其脈沖由SG3525提供。驅(qū)動(dòng)電路是電力電子器件主電路和控制電路之間的接口，良好的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行效率、可靠性和安全性都有重要意義。對(duì)于數(shù)字控制系統(tǒng)而言，功率電路的開關(guān)干擾非常大，如果使用非隔離驅(qū)動(dòng)電路，干擾信號(hào)可能影響控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，本設(shè)計(jì)采取IR2110作為隔離芯片，IR公司的2110芯片，將用于驅(qū)動(dòng)全橋的功率開關(guān)管的功能集成在一起，只要加上少量外圍器件，就可提供高達(dá)數(shù)百千赫茲的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。圖4 (a)為一個(gè)二倍壓整流電路的原理圖。圖4 (b)和圖4 (C)分別標(biāo)示出了電路的工作原理。為了使電路工作狀態(tài)更加簡(jiǎn)潔明了的呈現(xiàn)，我們假設(shè)變壓器的瞬時(shí)極性如圖4 (b)，在這一時(shí)刻，電路正處在交流電壓的負(fù)半周，也就是說在這一時(shí)刻，變壓器的下端為正電壓，而變壓器的上端為負(fù)電壓，此時(shí)二極管Db導(dǎo)通，也就是近似于短路(在這一時(shí)刻二極管久截止)，在此時(shí)，電容G處于充電狀態(tài)，達(dá)到變壓器輸出的峰值電壓2 電容充電時(shí)極性為右正左負(fù)。當(dāng)交流電壓處于正半周的時(shí)侯，二極管Db截止，久導(dǎo)通，與此同時(shí)開始向電容器C2充電。此刻加在電容器C2上的電壓就應(yīng)該是交流峰值電壓與電容C1上存儲(chǔ)電壓的和，也就是2仏，如圖4 (c)所示。可以看出這個(gè)電壓也加在二極管DbI，而此時(shí)二極管Db是截止的。所以Db所承受的反向峰值電壓就為2 /Μ。在交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橄乱粋€(gè)負(fù)半周時(shí)亥IJ，二極管Da截止，Db導(dǎo)通，此時(shí)電容C7j上存儲(chǔ)電壓為2UV因此久承受的反相峰值電壓是
2Um °
權(quán)利要求1.一種高壓直流電源，其特征在于:包括依次相連的整流濾波穩(wěn)壓電路、逆變電路、脈沖變壓器、倍壓整流電路和單片機(jī)控制電路，所述單片機(jī)控制電路還與整流濾波穩(wěn)壓電路相連；該單片機(jī)控制電路包括控制芯片和BTS驅(qū)動(dòng)電路；所述逆變電路為全橋逆變電路，其包括隔離芯片和控制開關(guān)管的脈沖發(fā)生芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流電源，其特征在于:所述控制芯片為STC89C52單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流電源，其特征在于:所述隔離芯片為IR2110，所述脈沖發(fā)生芯片為SG3525。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流電源，其特征在于:所述脈沖變壓器為高頻脈沖變壓器，PC40作為主體，原邊繞50匝，副邊繞2500匝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流電源，其特征在于:所述倍壓整流電路為二倍壓整流電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流電源，其特征在于:所述倍壓整流電路為四倍壓整流電路，包括耐高壓電容和整流硅堆。
專利摘要本實(shí)用新型一種高壓直流電源，包括依次相連的整流濾波穩(wěn)壓電路、逆變電路、脈沖變壓器、倍壓整流電路和單片機(jī)控制電路，所述單片機(jī)控制電路包括控制芯片和BTS驅(qū)動(dòng)電路；所述逆變電路為全橋逆變電路,其包括隔離芯片和控制開關(guān)管的脈沖發(fā)生芯片。該電源可為電磁脈沖模擬器提供初級(jí)能量，而且調(diào)壓精度高，定位準(zhǔn)確，使用壽命長(zhǎng)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H02M7/217GK203039606SQ20132000476
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月6日
發(fā)明者陳煒峰, 周旺平, 劉云平, 景希 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)