專利名稱：一種高壓調(diào)壓電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高壓電源技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種高壓調(diào)壓電路。
背景技術(shù)：
目前高壓調(diào)壓技術(shù)，傳統(tǒng)上主要是采用單獨(dú)的串聯(lián)調(diào)壓或并聯(lián)調(diào)壓的方法，這種方法雖然也能實(shí)現(xiàn)輸出高壓的變壓，但存在調(diào)壓范圍窄，效率差，要求輸入電壓高的缺點(diǎn)I、對(duì)于如圖I所示的串聯(lián)調(diào)壓方式，輸出電壓不能實(shí)現(xiàn)從OV起調(diào)；對(duì)于如圖2所示的并聯(lián)調(diào)壓方式，輸出電壓的最大值不能調(diào)到基準(zhǔn)輸入電壓值Vmax(-2200V)。所以，單獨(dú)的串聯(lián)或并聯(lián)調(diào)壓，均無(wú)法實(shí)現(xiàn)寬的輸出電壓范圍(0V Vmax)，從而限制了產(chǎn)品的使用范圍； 2、轉(zhuǎn)換效率低，由于都要使用電阻來(lái)分壓，如圖I中的電阻R212、圖2中的電阻R203，這兩個(gè)電阻上消耗了大量的功率；3、為提高帶載能力，要求提供更高的Vmax電壓，如圖I或圖2所示輸出電壓為-1100V時(shí)，基準(zhǔn)輸入電壓要求使用-2200V的Vmax電壓，而更高的Vmax電壓，也意味著更高的成本和更低的效率。4、采用高壓穩(wěn)壓管進(jìn)行導(dǎo)通控制，對(duì)于串聯(lián)調(diào)壓方式來(lái)說(shuō)這種方法耗損較大且成本較高，如串聯(lián)調(diào)壓圖I中的ZD201，ZD202，ZD203均采用高壓穩(wěn)壓管，成本高，而且由于兩端電壓太高，有少量的電流流過(guò)都會(huì)產(chǎn)生較大的耗損，效率較低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種能實(shí)現(xiàn)較寬的調(diào)壓范圍、轉(zhuǎn)換效率聞且耗損小的聞壓調(diào)壓電路。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種高壓調(diào)壓電路，包括運(yùn)算放大器、控制元件、串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)以及并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)；PWM控制信號(hào)輸入到運(yùn)算放大器的輸入端，運(yùn)算放大器的輸出端分別與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)相連，其中運(yùn)算放大器與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)之間還連接一控制元件來(lái)對(duì)串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)進(jìn)行導(dǎo)通控制；基準(zhǔn)高壓源輸入端輸出基準(zhǔn)輸入電壓至串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)均連接高壓輸出端。輸入的PWM控制信號(hào)從運(yùn)算放大器反相輸入端進(jìn)入后經(jīng)運(yùn)算放大器信號(hào)處理，從運(yùn)算放大器的輸出端分別進(jìn)入串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)根據(jù)運(yùn)算放大器處理后的PWM控制信號(hào)對(duì)基準(zhǔn)輸入電壓進(jìn)行線性調(diào)壓，調(diào)壓后的輸出高壓供至高壓輸出端，從而實(shí)現(xiàn)了 PWM控制信號(hào)對(duì)輸出高壓的調(diào)壓控制。優(yōu)選的技術(shù)方案是本高壓調(diào)壓電路還包括一反饋電路，所述反饋電路介接在高壓輸出端與運(yùn)算放大器輸入端之間，高壓輸出端輸出的電壓還通過(guò)反饋電路進(jìn)行反饋處理，以使得高壓輸出端輸出的高壓穩(wěn)定。優(yōu)選的技術(shù)方案是本高壓調(diào)壓電路還包括一濾波單元，所述濾波單元與運(yùn)算放大器輸入端相連接，輸入的PWM控制信號(hào)經(jīng)濾波單元輸入到運(yùn)算放大器輸入端。在運(yùn)算放大器處理之前，濾波單元首先對(duì)輸入的PWM控制信號(hào)進(jìn)行濾波處理，有助于提高后續(xù)調(diào)壓操作的準(zhǔn)確度。所述控制元件為一光耦，所述光耦的輸入端連接運(yùn)算放大器的輸出端，所述光耦的輸出端連接于串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)。使用光耦來(lái)代替成本較高的高壓穩(wěn)壓管，使得成本降低，并有效地避免產(chǎn)生較大的耗損，從而提高工作效率。所述高壓調(diào)壓電路的反饋電路包括一電阻，所述電阻的一端連接高壓輸出端，另一端連接運(yùn)算放大器。更具體地，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)分別由M個(gè)三極管和N個(gè)三極管組成，所述M個(gè)三極管的集電極與發(fā)射極相互串聯(lián)，N個(gè)三極管的集電極與發(fā)射極相互串聯(lián)，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)的M個(gè)三極管串聯(lián)后介接在基準(zhǔn)高壓源輸入端和高壓輸出端之間，與高壓輸出端所接的負(fù)載相串聯(lián)；所述并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)的N個(gè)三極管并聯(lián)接在接地端和高壓輸出端之間，與高壓輸出端所接的負(fù)載相并聯(lián)。 串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)的相互結(jié)合使得每路的輸出高壓可調(diào)，實(shí)現(xiàn)較寬的調(diào)壓范圍，甚至可以從OV起調(diào)，并且均適用于正、負(fù)高壓的調(diào)節(jié)，可使用在要求每路的輸出高壓可調(diào)或者每路的輸出高壓受輸入信號(hào)的控制按一定規(guī)律變化的不同的應(yīng)用場(chǎng)合；當(dāng)進(jìn)行負(fù)高壓調(diào)節(jié)時(shí)，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)采用M個(gè)NPN型三極管串聯(lián)組成，連接關(guān)系為第一三極管的發(fā)射極連接到基準(zhǔn)高壓源輸入端，其基極與控制元件的控制端連接，第一三極管的集電極連接第二三極管的發(fā)射極，第二三極管的集電極連接第三三極管的發(fā)射極，以此類推，第M-I三極管的集電極連接到第M三極管的發(fā)射極，第M三極管的集電極連接高壓輸出端；而所述并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)采用N個(gè)PNP型三極管串聯(lián)組成，連接關(guān)系為第一三極管的發(fā)射極連接運(yùn)算放大器的電壓輸出端，其集電極連接第二三極管的發(fā)射極，第二三極管的集電極連接第三三極管的發(fā)射極，以此類推，第N-I三極管的集電極連接第N三極管的發(fā)射極，第N三極管的集電極連接到高壓輸出端；當(dāng)進(jìn)行正高壓調(diào)節(jié)時(shí)正好相反，串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)采用M個(gè)PNP型三極管按上述的連接關(guān)系串聯(lián)組成，并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)采用N個(gè)NPN型三極管按上述連接關(guān)系串聯(lián)組成。關(guān)于串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)中串聯(lián)的三極管的個(gè)數(shù)M與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)中串聯(lián)的三極管的個(gè)數(shù)N，則根據(jù)所需調(diào)節(jié)電壓的高低與每個(gè)三極管安全工作的電壓要求來(lái)決定。本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果I、本實(shí)用新型采用串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)兩種方式協(xié)同工作的調(diào)壓方法，可實(shí)現(xiàn)較寬的調(diào)壓范圍，可降低輸入電壓，有效地提高效率。2、采用光耦控制串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)隔離控制，在輸出電壓較高的場(chǎng)合，低成本及高效率的優(yōu)勢(shì)更加明顯。

圖I所示為現(xiàn)有高壓調(diào)壓技術(shù)的串聯(lián)調(diào)壓方式的電路圖圖2所示為現(xiàn)有高壓調(diào)壓技術(shù)的并聯(lián)調(diào)壓方式的電路圖圖3所示為本實(shí)用新型的高壓調(diào)壓電路的框架圖[0027]圖4所示為本實(shí)用新型的高壓調(diào)壓電路實(shí)施例的電路圖具體實(shí)施方式
見(jiàn)圖3，為所述高壓調(diào)壓電路的電路框架圖，包括運(yùn)算放大器10、控制元件11、串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12、并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13、反饋電路14以及濾波單元15 ；PWM控制信號(hào)經(jīng)濾波單元15輸入至運(yùn)算放大器10的輸入端，運(yùn)算放大器10的輸出端分別與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13相連，其中運(yùn)算放大器10與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12之間還連接一控制元件11 ;基準(zhǔn)高壓源輸入端連接串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13均連接高壓輸出端，所述高壓輸出端還通過(guò)一反饋電路14連接運(yùn)算放大器10。輸入的PWM控制信號(hào)經(jīng)濾波單元15濾波后，進(jìn)入運(yùn)算放大器10反相輸入端，從運(yùn)算放大器10的輸出端分別進(jìn)入串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13根據(jù)運(yùn)算放大器10處理后的PWM控制信號(hào)對(duì)基準(zhǔn)輸入電壓進(jìn)行線性調(diào)壓，調(diào)壓后的輸出高壓供至高壓輸出端，輸出高壓通過(guò)反饋電路14控制輸出使輸出高壓穩(wěn) 定，實(shí)現(xiàn)PWM控制信號(hào)對(duì)輸出電壓的控制。下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例見(jiàn)圖4，是本實(shí)用新型所述高壓調(diào)壓電路的電路原理圖，光耦PC200在本實(shí)施例中作為圖3所示的控制元件11，PWM控制信號(hào)輸入端(K-Drpwm)經(jīng)過(guò)電阻R201、電阻R202、電容C200和電容C202組成的濾波單元15連接到運(yùn)算放大器U200A的反相輸入端(PIN2)，所述運(yùn)算放大器U200A的正相輸入端(PIN3)通過(guò)電阻R217接地，其輸出端(PIN1) —方面連接并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13 ;另一方面通過(guò)電阻R208、光耦PC200間接地連接串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12，具體為電阻R208與光耦PC200的輸入端連接，光耦PC200的輸出端連接串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12 ；具體地，串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)12包括串聯(lián)的NPN型三極管Q200、NPN型三極管Q201、NPN型三極管Q202、NPN型三極管Q203、NPN型三極管Q204，三極管Q200的發(fā)射極連接到基準(zhǔn)高壓源-1350V的輸出端，其基極與光耦PC200的輸出端連接，三極管Q201的發(fā)射極連接到三極管Q200的集電極，三極管Q202的發(fā)射極連接到三極管Q201的集電極，三極管Q203的發(fā)射極連接到三極管Q202的的集電極，三極管Q204的發(fā)射極連接到三極管Q203的的集電極，三極管Q204的集電極連接到高壓輸出端；所述的NPN型三極管(Q200、Q201、Q202、Q203、Q204)串聯(lián)接在基準(zhǔn)高壓源-1350V輸入端和高壓輸出端之間，與高壓輸出端所接的負(fù)載為串聯(lián)關(guān)系。并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)13包括串聯(lián)的PNP型三極管Q205、Q206、Q207、Q208 ;三極管Q208的發(fā)射極通過(guò)電阻R215 —方面連接運(yùn)算放大器U200A的輸出端，另一方面通過(guò)電阻R218接地，其集電極連接到三極管Q207的發(fā)射極，三極管Q207的集電極連接到三極管Q206的發(fā)射極，三極管Q206的集電極連接到三極管Q205的發(fā)射極，三極管Q205的集電極也連接到高壓輸出端；所述PNP型三極管(Q205、Q206、Q207、Q208)并聯(lián)接在基準(zhǔn)高壓源(-1350V)輸入端和高壓輸出端之間，與高壓輸出端所接的負(fù)載為并聯(lián)關(guān)系。其反饋電路14為電阻R200，所述電阻R200—端連接高壓輸出端，另一端連接運(yùn)算放大器U200A的反相輸入端(PIN2)；[0036]在整機(jī)上電后，從控制信號(hào)輸入端(K-Drpwm)輸入一個(gè)幅度為5V的PWM控制信號(hào)，如果其占空比變大，則經(jīng)濾波后輸入至運(yùn)算放大器U200A的反相輸入端(PIN2)的電壓升高，其輸出端(PINl)所得到的輸出電壓就降低；一方面在串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)中，由運(yùn)放U200A的輸出電壓降低引起的串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)支路電流減小，也即流經(jīng)光耦PC200的初級(jí)邊電流變小，則所述光耦PC200的次級(jí)邊的CE極電壓升高，使得三極管Q200的導(dǎo)通程度加大，從而與其串聯(lián)的三極管Q201、三極管Q202、三極管Q203、三極管Q204的導(dǎo)通程度也加大，所以每個(gè)三極管的CE極電壓變小，使得輸出高壓端的電位與基準(zhǔn)電壓源(-1350V)接近；另一方面在并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)中，由于運(yùn)放U200A的輸出電壓降低，通過(guò)三極管Q208的電流減少，三極管Q208向截止區(qū)發(fā)展逐漸呈高阻態(tài)，其CE極電壓升高，與三極管Q208串聯(lián)的三極管Q205，三極管Q206和三極管Q207的CE極電壓也升高，使得輸出高壓值與基準(zhǔn)電壓源(-1350V)接近；隨著輸出高壓與基準(zhǔn)電壓源(-1350V)的接近，電阻R200與運(yùn)算放大器U200A共同形成的負(fù)反饋電路會(huì)使輸出高壓控制在一穩(wěn)定值，由此實(shí)現(xiàn)占空比信號(hào)對(duì)輸出電壓的控制。相反地，如果PWM控制信號(hào)占空比減少，電路將是一個(gè)相反的工作過(guò)程，具體工作原理在此不再論述。由于串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)及并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)使用的三極管具有線性可變電阻的特性，當(dāng)串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)的三極管完全導(dǎo)通(相當(dāng)于電阻為O)時(shí)，其輸出電壓最高(Vmax);當(dāng)并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)的三極管完全導(dǎo)通(相當(dāng)于電阻為O)時(shí)，輸出電壓最低(0V)，所以本實(shí)用新型容易實(shí)現(xiàn)寬的調(diào)壓范圍(O Vmax)由上述可知，輸出電壓值與控制信號(hào)的占空比成線性關(guān)系Vo=VmaxXD (Vo為輸出電壓值，D為占空比，Vmax為根據(jù)不同的應(yīng)用而設(shè)定的最大電壓值)，占空比的變化范圍為0% 100%，在D=0%時(shí)，輸出電壓為0V，實(shí)現(xiàn)了 OV起調(diào)，在本實(shí)施例中輸出電壓為-1100V時(shí)，要求的輸入電壓僅為-1350V,大大低于圖I或圖2中的輸入電壓-2200V ;同時(shí)由于沒(méi)有了之前的分壓電阻R212和分壓電阻R203，效率大大提高。需要說(shuō)明的是，上述實(shí)施例只說(shuō)明了本實(shí)用新型用于負(fù)高壓調(diào)節(jié)時(shí)的結(jié)構(gòu)與工作原理，由于本實(shí)用新型也適用于正高壓調(diào)節(jié)，當(dāng)用于正高壓調(diào)節(jié)時(shí)，串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)采用PNP型三極管的集電極與發(fā)射極串聯(lián)組成，并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)則采用NPN型三極管的集電極與發(fā)射極串聯(lián)組成，高壓調(diào)壓電路的反饋信號(hào)接入運(yùn)算放大器的同相輸入端，其他結(jié)構(gòu)連接、工作原理均與上述實(shí)施例相同。上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種高壓調(diào)壓電路，其特征在于包括運(yùn)算放大器、控制元件、串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)以及并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)；PWM控制信號(hào)輸入到運(yùn)算放大器的輸入端，運(yùn)算放大器的輸出端分別與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)相連，其中運(yùn)算放大器與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)之間還連接一控制元件來(lái)對(duì)串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)進(jìn)行導(dǎo)通控制；基準(zhǔn)高壓源輸入端輸出基準(zhǔn)輸入電壓至串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)均連接高壓輸出端； 本高壓調(diào)壓電路還包括一反饋電路，所述反饋電路介接在高壓輸出端與運(yùn)算放大器輸入端之間； 本高壓調(diào)壓電路還包括一濾波單元，所述濾波 單元與運(yùn)算放大器輸入端相連接，輸入的PWM控制信號(hào)經(jīng)濾波單元輸入到運(yùn)算放大器輸入端； 其特征在于所述控制元件為一光耦，所述光耦的輸入端連接運(yùn)算放大器的輸出端，所述光耦的輸出端連接串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓調(diào)壓電路，其特征在于所述高壓調(diào)壓電路的反饋電路包括一電阻，所述電阻的一端連接高壓輸出端，另一端連接運(yùn)算放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓調(diào)壓電路，其特征在于所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)分別由M個(gè)三極管和N個(gè)三極管組成，所述M個(gè)三極管的集電極與發(fā)射極相互串聯(lián)，N個(gè)三極管的集電極與發(fā)射極相互串聯(lián)，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)的M個(gè)三極管串聯(lián)后介接在基準(zhǔn)高壓源輸入端和高壓輸出端之間，與高壓輸出端所接的負(fù)載相串聯(lián)；所述并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)的N個(gè)三極管并聯(lián)接在接地端和高壓輸出端之間，與高壓輸出端所接的負(fù)載相并聯(lián)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高壓調(diào)壓電路，包括運(yùn)算放大器、控制元件、串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)以及并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)；PWM控制信號(hào)輸入到運(yùn)算放大器的輸入端，運(yùn)算放大器的輸出端分別與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)和并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)相連，其中運(yùn)算放大器與串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)之間還連接一控制元件來(lái)對(duì)串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)進(jìn)行導(dǎo)通控制；基準(zhǔn)高壓源輸入端輸出基準(zhǔn)輸入電壓至串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)，所述串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)均連接高壓輸出端，控制元件由光耦組成。所述光耦的輸入端連接運(yùn)算放大器的輸出端，所述光耦的輸出端連接串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)。本實(shí)用新型采用采用光耦控制串聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)與并聯(lián)調(diào)壓環(huán)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)隔離控制，在輸出電壓較高的場(chǎng)合，低成本及高效率的優(yōu)勢(shì)更加明顯。
文檔編號(hào)G05F1/618GK202600547SQ20122002148
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者林兒, 李建明, 張世桐, 沈橋榮 申請(qǐng)人:惠州三華工業(yè)有限公司