一種小功率高壓發(fā)生裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種小功率高壓發(fā)生裝置，其包括有一脈沖變壓器，脈沖變壓器初級線圈的兩端分別連接有驅動電路和接地電容，驅動電路的輸入端與PWM脈沖控制模塊相連，脈沖變壓器次級線圈的兩端并聯(lián)有儲能電容，其輸出端與PWM脈沖控制模塊的輸入端相連。本實用新型的輸出電壓可以達到35kv，電壓穩(wěn)定時間約為2〇ms，精度可達2%，體積只有以前的1/3,經長時間、多臺儀器測試，穩(wěn)定性以及性能良好。
【專利說明】一種小功率高壓發(fā)生裝置

【技術領域】
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[0001]本實用新型涉及高壓電源【技術領域】，具體地說是涉及一種用于靜電放電模擬器中的高壓發(fā)生裝置。

【背景技術】
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[0002]電荷若是經由放電路徑而產生在不同電位之間移轉現(xiàn)象，即稱此為靜電放電現(xiàn)象。靜電放電會影響電子產品質量，是一種危害很高的自然現(xiàn)象。靜電放電模擬器就是模擬靜電放電，用于測試電子產品抗靜電能力，以提高產品質量。
[0003]圖1所示為IEC61000-4-2模擬人體模式放電的典型電路，放電電容Cl典型值為150pF，最高電壓為30kv，靜電放電的最大頻率為20Hz。故電容需要功率為20*0.5*C*U*U=1.35W,除去充電損耗以及高壓電源的效率，高壓電源功率按照5w設計。
[0004]圖2所示為現(xiàn)有的一種高壓電源發(fā)生裝置，其是通過控制脈沖變壓器初級輸入信號，在次級脈沖輸出端經過倍壓模塊可產生高壓，這種模式的高壓電源存在以下問題:
[0005]I)體積過大:倍壓模塊需要兩塊，分別用于產生正壓和負壓。由于倍壓模塊要保證器件耐高壓能力和安全距離，就會使體積變的很大，無法使用在手持式設備里；
[0006]2)升壓/降壓速度慢:假設倍壓模塊選用的是26倍壓，脈沖變壓器驅動頻率為20kHz，可以算得最終輸出穩(wěn)定所需時間:
[0007]t=N/f=26/20000=l.3ms ；
[0008]3)輸出效率低:根據(jù)實測,輸出效率比約為50%，無功功耗太大，對于電池供電的手持式設備，效率太低。
實用新型內容:
[0009]本實用新型的目的就在于針對現(xiàn)有技術存在的不足之處而提供一種小型、快速、高效的小功率高壓發(fā)生裝置，以便用于手持式設備。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的一種小功率高壓發(fā)生裝置包括有一脈沖變壓器，脈沖變壓器初級線圈的兩端分別連接有驅動電路和接地電容，驅動電路的輸入端與PWM脈沖控制模塊相連，脈沖變壓器次級線圈的兩端并聯(lián)有儲能電容，其輸出端與PWM脈沖控制模塊的輸入端相連。
[0011]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述的脈沖變壓器次級線圈與儲能電容之間連接有開關~■極管。
[0012]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述的脈沖變壓器次級線圈的輸出端連接有兩個分壓電阻，PWM脈沖控制模塊的輸入端連接在兩個分壓電阻之間。
[0013]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述的脈沖變壓器其鐵芯為非晶態(tài)合金材料鐵芯。
[0014]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述的與脈沖變壓器初級線圈相連的驅動電路為MOSFET或三極管。
[0015]本實用新型的有益效果在于:其輸出電壓可以達到35kv，電壓穩(wěn)定時間約為 20ms，精度可達2%，體積只有以前的1/3，經長時間、多臺儀器測試，穩(wěn)定性以及性能良好。

【專利附圖】

【附圖說明】
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[0016]下面結合附圖對本實用新型做進一步的說明:
[0017]圖1為模擬人體放電的電路原理圖；
[0018]圖2為現(xiàn)有的一種高壓電源發(fā)生裝置原理圖；
[0019]圖3為常規(guī)變壓器驅動信號波形圖；
[0020]圖4為本實用新型的電路原理圖；
[0021]圖5為本實用新型產生的反向脈沖波形圖。

【具體實施方式】
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[0022]以下結合具體實施例對上述技術方案做進一步的說明。應理解，這些實施例是用于說明本實用新型的原理而不是限定本實用新型的保護范圍。
[0023]圖3所示為常規(guī)脈沖變壓器驅動信號，為標準方波或類似方波信號。假設脈沖變壓器變比為1:100，方波信號幅度為12v，則脈沖變壓器輸出的脈沖幅度為1200V左右，如果需要輸出30kv，則要26倍壓。根據(jù)前述計算的數(shù)據(jù)，高壓電源效率、體積等是無法滿足要求的。
[0024]如果按照常規(guī)脈沖變壓器驅動模式升壓，并且不用倍壓，輸入12v輸出30kv，那么脈沖變壓器變比應為12:30000=1:2500,如果初級10匝，次級就要25000匝，小型的磁芯無法繞下這么多匝線。
[0025]本實用新型的小功率高壓發(fā)生裝置參數(shù)為:輸入12v輸出30kv，脈沖變壓器變比應為10:1000，即初級10圈，次級1000圈，且沒有倍壓。
[0026]見圖4所示:本實用新型的一種小功率高壓發(fā)生裝置包括有一脈沖變壓器T3，脈沖變壓器T3初級線圈的兩端分別連接有驅動電路Q4和接地電容Cl，驅動電路Q4的輸入端與PWM脈沖控制模塊相連，脈沖變壓器T3次級線圈的兩端并聯(lián)有儲能電容C17，脈沖變壓器T3次級線圈的輸出端連接有兩個分壓電阻Rl、R2，PWM脈沖控制模塊的輸入端連接在兩個分壓電阻Rl和R2之間。
[0027]脈沖變壓器T3的次級線圈與儲能電容C17之間連接有開關二極管Dl。與脈沖變壓器T3初級線圈相連的驅動電路Q4為MOSFET或三極管，在本實施例中，驅動電路Q4為三極管。
[0028]本實用新型利用脈沖變壓器T3初級線圈作為儲能電感，關斷后產生反向電動勢(見圖5)，根據(jù)公式u=Ldi/dt，調整電感量和開通關斷時間，就會得到相應幅度的脈沖值U)，脈沖變壓器次級輸出的高壓脈沖和u成正比。在電感量固定的情況下，只要調整初級線圈儲能時間，就可以調整高壓值。
[0029]鐵芯的確定:電感作用王要取決于鐵芯。娃鋼材料的鐵芯電感量太小，在初級Bi數(shù)一定的前提下，產生的電動勢(U)太小，無法滿足產生高壓的條件；鐵氧體鐵芯電感量足夠，但磁飽和時間太短(〈100US)，電感儲能不夠，同樣無法滿足產生高壓的條件；非晶態(tài)合金材料的鐵芯具有電阻率高，飽和磁感應強度低，鐵芯比損耗小等優(yōu)點，故選擇非晶態(tài)合金材料的鐵芯。
[0030]電壓穩(wěn)定:普通高壓電源實現(xiàn)穩(wěn)壓是靠給定與采樣不停比較，再反饋到脈沖變壓器的給定，是純模擬方式實現(xiàn)的。本實用新型是數(shù)字方式實現(xiàn)穩(wěn)壓的。普通電源需要實時保證電壓穩(wěn)定，而靜電放電模擬器所用高壓電源只要保證在放電前電壓穩(wěn)定就可以了。根據(jù)靜電放電模擬工器作特性，最快需要30ms穩(wěn)定電壓。為了確保電壓精確度，在每一次觸發(fā)脈沖變壓器后都要測量儲能電容C17電壓，然后根據(jù)本次提供的電荷量計算下次驅動脈沖的時間。時間計算由MCU內置的PWM模塊完成。
[0031]上述實例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人能夠了解本實用新型的內容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據(jù)本實用新型精神實質所做的等效變換或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種小功率高壓發(fā)生裝置，其特征在于:它包括有一脈沖變壓器，脈沖變壓器初級線圈的兩端分別連接有驅動電路和接地電容，驅動電路的輸入端與PWM脈沖控制模塊相連，脈沖變壓器次級線圈的兩端并聯(lián)有儲能電容，其輸出端與PWM脈沖控制模塊的輸入端相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的小功率高壓發(fā)生裝置，其特征在于:所述的脈沖變壓器次級線圈與儲能電容之間連接有開關二極管。
3.根據(jù)權利要求2所述的小功率高壓發(fā)生裝置，其特征在于:所述的脈沖變壓器次級線圈的輸出端連接有兩個分壓電阻，PWM脈沖控制模塊的輸入端連接在兩個分壓電阻之間。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的小功率高壓發(fā)生裝置，其特征在于:所述的脈沖變壓器其鐵芯為非晶態(tài)合金材料鐵芯。
5.根據(jù)權利要求4所述的小功率高壓發(fā)生裝置，其特征在于:所述的與脈沖變壓器初級線圈相連的驅動電路為MOSFET或三極管。
【文檔編號】H02M5/458GK204030972SQ201320699228
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權日:2013年11月6日
【發(fā)明者】黃學軍, 孫正, 湯海波 申請人:蘇州泰思特電子科技有限公司