本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于工業(yè)、科研、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的一體化正負(fù)連續(xù)線性可調(diào)高壓輸出電源電路。

背景技術(shù)：

在工業(yè)和科研領(lǐng)域中，一些檢測儀器需要在正負(fù)兩種高壓下工作，市場上，能獨(dú)立輸出正、負(fù)高壓的高壓電源種類繁多，但一體化正負(fù)連續(xù)可調(diào)的高壓電源較少。自動化遠(yuǎn)程控制是工業(yè)和科技發(fā)展的趨勢，這也對高壓電源的輸出電壓與控制端輸入電壓的線性度提出了較高的要求。線性度低，會導(dǎo)致后續(xù)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及結(jié)果分析出現(xiàn)偏差，影響測試結(jié)果，在小型集成一體化和自動化遠(yuǎn)程控制的大趨勢下，對一體化正負(fù)連續(xù)線性可調(diào)高壓輸出電源的需求與日俱增。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于目前市場的現(xiàn)實(shí)需求，本發(fā)明提供一種輸出精度高、調(diào)節(jié)線性度好的一體化正負(fù)連續(xù)線性可調(diào)高壓輸出電源電路。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，所采取的技術(shù)方案是：一種一體化正負(fù)連續(xù)線性可調(diào)高壓輸出電源電路，其特征在于：包括控制電壓線性轉(zhuǎn)換電路、正負(fù)高壓輸出自動切換電路，所述控制電壓線性轉(zhuǎn)換電路與正負(fù)高壓輸出自動切換電路連接；

具體電路連接為：所述控制電壓線性轉(zhuǎn)換電路中，供電輸入端+Vin分別連接電阻R1和電阻R2的一端，穩(wěn)壓二極管D1與電容C1并聯(lián)，電阻R2的另一端接穩(wěn)壓二極管D1的負(fù)極并作為內(nèi)部供電端Vcc，電阻R1的另一端分別接基準(zhǔn)源U5的陰極1腳、電容C2的一端，并作為內(nèi)部基準(zhǔn)端Vref，基準(zhǔn)源U5的陽極3腳分別與電容C2的另一端和穩(wěn)壓二極管D1的正極相連后接輸入地GND，電阻R22與電容C4并聯(lián)，控制電壓端Vadj分別接電阻R7和R21和R22的一端、二極管D2的正極，二極管D2的負(fù)極接內(nèi)部基準(zhǔn)端Vref，電阻R22的另一端接輸入地GND，電阻R21的另一端接放大器U1A的反相輸入端2腳，放大器U1A的同相輸入端3腳分別接電阻R3和R4的一端，電阻R4的另一端接內(nèi)部基準(zhǔn)端Vref，放大器U1A的接地端4腳與電阻R3的另一端相連后接輸入地GND，放大器U1A的供電端8腳接內(nèi)部供電端Vcc，放大器U1A的輸出端1腳通過電阻R5接電容C3的一端，電容C3的另一端接輸入地GND，電阻R7的另一端接放大器U1B的同相輸入端5腳，放大器U1B的反相輸入端6腳與輸出端7腳相連后分別接電阻R10和R13的一端，電阻R10的另一端分別接放大器U2B的同相輸入端5腳、電阻R20的一端，放大器U2B的反相輸入端6腳分別接電阻R11和R15的一端，電阻R11的另一端接內(nèi)部基準(zhǔn)端Vref，放大器U2B的輸出端7腳分別接電阻R9的一端、電阻R15的另一端，電阻R20和R9的另一端相連后接輸入地GND，放大器U2A的反相輸入端2腳分別接電阻R16的一端、電阻R13的另一端，放大器U2A的同相輸入端3腳分別接電阻R12和R14的一端，電阻R14的另一端接內(nèi)部基準(zhǔn)端Vref，電阻R12的另一端接輸入地GND，放大器U2A的輸出端1腳分別接電阻R8的一端、電阻R16的另一端，放大器U2A的接地端4腳接輸入地GND，放大器U2A的供電端8腳接內(nèi)部供電端Vcc；

所述正負(fù)高壓輸出自動切換電路中，負(fù)高壓模塊電源HVPS-的供電端Vin接供電輸入端+Vin，負(fù)高壓模塊電源HVPS-的電壓控制端Vadj-接控制電壓線性轉(zhuǎn)換電路中放大器U2A的輸出端1腳，負(fù)高壓模塊電源HVPS-的接地端GND接輸入地GND，正高壓模塊電源HVPS+的供電端Vin接供電輸入端+Vin，正高壓模塊電源HVPS+的電壓控制端Vadj+接控制電壓線性轉(zhuǎn)換電路中放大器U2B的輸出端7腳，正高壓模塊電源HVPS+的接地端GND接輸入地GND，負(fù)高壓模塊電源HVPS-的高壓輸出-HV端接光耦高壓繼電器U3輸出繼電器的一端6腳，電容C5的一端分別接光耦高壓繼電器U3輸出繼電器的另一端4腳、光耦高壓繼電器U4的輸出繼電器的一端6腳，并作為高壓輸出端HVOut引出，正高壓模塊電源HVPS+的高壓輸出+HV端接光耦高壓繼電器U4輸出繼電器的另一端4腳，電容C5的另一端分別與負(fù)高壓模塊電源HVPS-和正高壓模塊電源HVPS+的輸出地HGND相連后作為高壓輸出地HGND引出，光耦高壓繼電器U3的輸入發(fā)光管陽極1腳通過電阻R18接供電輸入端+Vin，光耦高壓繼電器U3的輸入發(fā)光管陰極2腳接三極管T1的集電極，光耦高壓繼電器U4的輸入發(fā)光管陽極1腳通過電阻R19接供電輸入端+Vin，光耦高壓繼電器U4的輸入發(fā)光管陰極2腳接三極管T3的集電極，三極管T3的基極分別接三極管T2的集電極、電阻R17的一端，電阻R17的另一端接供電輸入端+Vin，三極管T1和T2和T3的發(fā)射極相連后接輸入地GND，三極管T1和T2的基極相連后分別接電阻R6的一端、控制電壓線性轉(zhuǎn)換電路中電容C3的一端，電阻R6的另一端接輸入地GND。

本發(fā)明的有益效果是：實(shí)現(xiàn)了高壓輸出由負(fù)到正或由正到負(fù)的連續(xù)線性可調(diào)；輸出精度高，正負(fù)高壓輸出與外部控制端電壓對應(yīng)線性度好；有效地提高了遠(yuǎn)程控制的精度，以及后續(xù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析的準(zhǔn)確性，滿足了小型集成一體化和自動化遠(yuǎn)程控制的要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電源電路連接框圖；

圖2為本發(fā)明的電源電路原理圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、2所示，一體化正負(fù)連續(xù)線性可調(diào)高壓輸出電源電路，包括控制電壓線性轉(zhuǎn)換電路、正負(fù)高壓輸出自動切換電路。

控制電壓線性轉(zhuǎn)換電路與正負(fù)高壓輸出自動切換電路連接。

上述控制電壓線性轉(zhuǎn)換電路中，供電輸入端+Vin分別連接電阻R1和電阻R2的一端，穩(wěn)壓二極管D1與電容C1并聯(lián)，電阻R2的另一端接穩(wěn)壓二極管D1的負(fù)極并作為內(nèi)部供電端Vcc，電阻R1的另一端分別接基準(zhǔn)源U5的陰極1腳、電容C2的一端，并作為內(nèi)部基準(zhǔn)端Vref，基準(zhǔn)源U5的陽極3腳分別與電容C2的另一端和穩(wěn)壓二極管D1的正極相連后接輸入地GND，電阻R22與電容C4并聯(lián)，控制電壓端Vadj分別接電阻R7和R21和R22的一端、二極管D2的正極，二極管D2的負(fù)極接內(nèi)部基準(zhǔn)端Vref，電阻R22的另一端接輸入地GND，電阻R21的另一端接放大器U1A的反相輸入端2腳，放大器U1A的同相輸入端3腳分別接電阻R3和R4的一端，電阻R4的另一端接內(nèi)部基準(zhǔn)端Vref，放大器U1A的接地端4腳與電阻R3的另一端相連后接輸入地GND，放大器U1A的供電端8腳接內(nèi)部供電端Vcc，放大器U1A的輸出端1腳通過電阻R5接電容C3的一端，電容C3的另一端接輸入地GND，電阻R7的另一端接放大器U1B的同相輸入端5腳，放大器U1B的反相輸入端6腳與輸出端7腳相連后分別接電阻R10和R13的一端，電阻R10的另一端分別接放大器U2B的同相輸入端5腳、電阻R20的一端，放大器U2B的反相輸入端6腳分別接電阻R11和R15的一端，電阻R11的另一端接內(nèi)部基準(zhǔn)端Vref，放大器U2B的輸出端7腳分別接電阻R9的一端、電阻R15的另一端，電阻R20和R9的另一端相連后接輸入地GND，放大器U2A的反相輸入端2腳分別接電阻R16的一端、電阻R13的另一端，放大器U2A的同相輸入端3腳分別接電阻R12和R14的一端，電阻R14的另一端接內(nèi)部基準(zhǔn)端Vref，電阻R12的另一端接輸入地GND，放大器U2A的輸出端1腳分別接電阻R8的一端、電阻R16的另一端，放大器U2A的接地端4腳接輸入地GND，放大器U2A的供電端8腳接內(nèi)部供電端Vcc。

上述正負(fù)高壓輸出自動切換電路中，負(fù)高壓模塊電源HVPS-的供電端Vin接供電輸入端+Vin，負(fù)高壓模塊電源HVPS-的電壓控制端Vadj-接控制電壓線性轉(zhuǎn)換電路中放大器U2A的輸出端1腳，負(fù)高壓模塊電源HVPS-的接地端GND接輸入地GND，正高壓模塊電源HVPS+的供電端Vin接供電輸入端+Vin，正高壓模塊電源HVPS+的電壓控制端Vadj+接控制電壓線性轉(zhuǎn)換電路中放大器U2B的輸出端7腳，正高壓模塊電源HVPS+的接地端GND接輸入地GND，負(fù)高壓模塊電源HVPS-的高壓輸出-HV端接光耦高壓繼電器U3輸出繼電器的一端6腳，電容C5的一端分別接光耦高壓繼電器U3輸出繼電器的另一端4腳、光耦高壓繼電器U4的輸出繼電器的一端6腳，并作為高壓輸出端HVOut引出，正高壓模塊電源HVPS+的高壓輸出+HV端接光耦高壓繼電器U4輸出繼電器的另一端4腳，電容C5的另一端分別與負(fù)高壓模塊電源HVPS-和正高壓模塊電源HVPS+的輸出地HGND相連后作為高壓輸出地HGND引出，光耦高壓繼電器U3的輸入發(fā)光管陽極1腳通過電阻R18接供電輸入端+Vin，光耦高壓繼電器U3的輸入發(fā)光管陰極2腳接三極管T1的集電極，光耦高壓繼電器U4的輸入發(fā)光管陽極1腳通過電阻R19接供電輸入端+Vin，光耦高壓繼電器U4的輸入發(fā)光管陰極2腳接三極管T3的集電極，三極管T3的基極分別接三極管T2的集電極、電阻R17的一端，電阻R17的另一端接供電輸入端+Vin，三極管T1和T2和T3的發(fā)射極相連后接輸入地GND，三極管T1和T2的基極相連后分別接電阻R6的一端、控制電壓線性轉(zhuǎn)換電路中電容C3的一端，電阻R6的另一端接輸入地GND。

放大器U1、U2的型號為：17358 ；

光耦高壓繼電器U3、U4的型號為：AD6C010。

為保證輸出電壓和控制信號的高線性度，電阻R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R20等需選用0.1%精度，且阻值完全相同的電阻。

光耦高壓繼電器選用時(shí)，應(yīng)考慮其開關(guān)速度、導(dǎo)通電阻及隔離耐壓要求。

工作原理

外控電壓信號Vadi從0V到+5V調(diào)節(jié)，外控電壓和放大器同相輸入端電壓一起，控制放大器U1A的輸出，進(jìn)而控制光耦繼電器U3和光耦繼電器U4的開斷。

外控信號經(jīng)放大器U1B放大后分別進(jìn)放大器U2A的反相輸入端和放大器U2B的同相輸入端，外控信號與放大器U2A的同相輸入端電壓一起控制放大器U2A的輸出，進(jìn)而控制負(fù)高壓電源的輸出電壓。外控信號和放大器U2B的反相輸入端電壓一起，控制放大器U2B的輸出，進(jìn)而控制正高壓電路的輸出電壓。

當(dāng)外控電壓信號調(diào)節(jié)至Vadj的一半時(shí)，高壓輸出為0，外控電壓信號繼續(xù)改變時(shí)，光耦繼電器U3和光耦繼電器U4的開斷狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，電源輸出高壓極性反轉(zhuǎn)。在極性未翻轉(zhuǎn)前，輸出電壓的大小受外控信號的控制呈線性變化。