專利名稱：一種脈寬調(diào)制推挽式負輸出靜電紡絲高壓整機電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廣泛應(yīng)用于制備高性能納米纖維的高壓靜電紡絲設(shè)備中，同時也應(yīng)用于高壓靜電除塵、靜電噴涂、靜電植絨等方面儀器設(shè)備中的脈寬調(diào)制推挽式負輸出靜電紡絲高壓整機電源。
背景技術(shù)：
隨著纖維素及其衍生物的廣泛應(yīng)用，市場上制備納米纖維的高壓靜電紡絲技術(shù)受到普遍關(guān)注，而在該技術(shù)中，需有一個高壓電壓源(30KV飛0KV)提供的高壓靜電場。市場上的靜電紡絲高壓電源多數(shù)為正高壓輸出，隨著科技發(fā)展，對負輸出靜電紡絲高壓電源的需求不斷增加，并與正高壓輸出電源有著相同的各項指標要求。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于目前市場的需求情況，本發(fā)明提供一種整機結(jié)構(gòu)小型化，電路模塊化，性能穩(wěn)定、可靠，易于制作維護，具有可調(diào)節(jié)，數(shù)字顯示，使用方便等特點的脈寬調(diào)制推挽式負輸出靜電紡絲高壓整機電源。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，所采取的技術(shù)方案是一種脈寬調(diào)制推挽式負輸出靜電紡絲高壓整機電源，包括機箱箱體內(nèi)的電源電路，所述電源電路包括供電電路、控制電路、 穩(wěn)壓電路、驅(qū)動電路、軟啟動電路、控制電壓限幅電路、輸出整流濾波電路、輸出電壓反饋電路，其特征在于還包括輸出電流取樣及過流保護電路和輸出電壓監(jiān)測電路，所述控制電路分別與驅(qū)動電路、穩(wěn)壓電路、輸出電壓反饋電路和輸出電流取樣及過流保護電路連接，所述輸出整流濾波電路分別與驅(qū)動電路、輸出電壓反饋電路和輸出電流取樣及過流保護電路連接，所述輸出電流取樣及過流保護電路通過軟啟動電路、控制電壓限幅電路、輸出電壓反饋電路與輸出電壓監(jiān)測電路連接，所述穩(wěn)壓電路通過供電電路與驅(qū)動電路連接；所述輸出電流取樣及過流保護電路中，LM358控制芯片U2B的5腳分別接電阻R27和電阻R34的一端， 電阻R27的另一端接電容C38的負極，LM358控制芯片U2B的6腳分別接電阻R28、電阻似9 和電容C39的一端，電阻似9和電容C39的另一端相連并接輸入地GND，電阻R28的另一端接內(nèi)部基準電壓端Vr，LM358控制芯片U2B的7腳分別接電容C38的正極和二極管D14的正極，電阻R34的另一端分別接電阻R35和電容C35的一端，電容C35的另一端接輸入地GND， 二極管Dll與電容C13并聯(lián)，電阻R38與電容C14并聯(lián)，電阻R35的另一端分別接電阻R39 和電阻R38的一端，電阻R38的另一端分別接電容C13的另一端及高壓輸出地HVG ；所述輸出電壓監(jiān)測電路中，LM358控制芯片U3A的1腳和2腳相連后接電阻R31的一端，LM358控制芯片U3A的3腳分別接電阻R26、電阻R37和電容C34的一端，電阻R26的另一端和電容 C34的另一端相連并接輸入地GND，電阻R37的另一端通過電阻R36與電阻R35 —端相連， LM358控制芯片U3B的5腳通過電阻R33接輸入地GND，LM358控制芯片U!3B的6腳分別接電阻R32的一端、電阻R31的另一端，LM358控制芯片TOB的7腳分別接二極管D13的負極、 電阻R32的另一端、電容C36的一端及輸出電壓監(jiān)測端Vdis，二極管D13的正極與電容C36的另一端相連并接輸入地GND，LM358控制芯片U3A的4腳接內(nèi)部負供電端Vee，LM358控制芯片U3A的8腳接內(nèi)部正供電端Vcc。本發(fā)明的有益效果是電源整機結(jié)構(gòu)簡單，小型化的外形尺寸與模塊化電路設(shè)計的有機結(jié)合，使其更易于制作及維護；該電源時漂、溫漂小，輸出紋波低，穩(wěn)定度高；輸出電壓可調(diào)，輸出電壓和電流的數(shù)字監(jiān)測顯示，使操作使用靈活方便；具有過流、短路保護等功能，長期工作穩(wěn)定性、可靠性好。


圖1為本發(fā)明的外觀示意圖。圖2為圖1的后視圖。圖3為本發(fā)明的電路連接框圖。圖4為本發(fā)明的電路原理圖。
具體實施例方式如圖1、2、3、4所示，寬調(diào)制推挽式負輸出靜電紡絲高壓整機電源，包括機箱箱體1 內(nèi)的電源電路，電源電路包括供電電路、控制電路、穩(wěn)壓電路、驅(qū)動電路、軟啟動電路、控制電壓限幅電路、輸出整流濾波電路、輸出電壓反饋電路，還包括輸出電流取樣及過流保護電路和輸出電壓監(jiān)測電路，控制電路分別與驅(qū)動電路、穩(wěn)壓電路、輸出電壓反饋電路和輸出電流取樣及過流保護電路連接，輸出整流濾波電路分別與驅(qū)動電路、輸出電壓反饋電路和輸出電流取樣及過流保護電路連接，所述輸出電流取樣及過流保護電路通過軟啟動電路、控制電壓限幅電路、輸出電壓反饋電路與輸出電壓監(jiān)測電路連接，穩(wěn)壓電路通過供電電路與驅(qū)動電路連接；
輸出電流取樣及過流保護電路中，LM358控制芯片U2B的5腳分別接電阻R27和電阻 R34的一端，電阻R27的另一端接電容C38的負極，LM358控制芯片U2B的6腳分別接電阻 R28、電阻似9和電容C39的一端，電阻似9和電容C39的另一端相連并接輸入地GND，電阻 R28的另一端接內(nèi)部基準電壓端Vr，LM358控制芯片U2B的7腳分別接電容C38的正極和二極管D14的正極，二極管D14的負極接控制電路中二極管D24的負極，電阻R34的另一端分別接電阻R35和電容C35的一端，電容C35的另一端接輸入地GND，二極管Dll與電容C13 并聯(lián)，電阻R38與電容C14并聯(lián)，電阻R35的另一端分別接電阻R39和電阻R38的一端，電阻R39的另一端接電容C13的一端及輸出整流濾波電路中二極管Dl的負極，電阻R38的另一端分別接電容C13的另一端及高壓輸出地HVG ；
輸出電壓監(jiān)測電路中，LM358控制芯片U3A的1腳和2腳相連后接電阻R31的一端， LM358控制芯片U3A的3腳分別接電阻R26、電阻R37和電容C34的一端，電阻R26的另一端和電容C34的另一端相連并接輸入地GND，電阻R37的另一端通過電阻R36和電阻R35與輸出整流濾波電路中電容Cll的一端相連，LM358控制芯片U3B的5腳通過電阻R33接輸入地GND，LM358控制芯片U!3B的6腳分別接電阻R32的一端、電阻R31的另一端，LM358控制芯片U3B的7腳分別接二極管D13的負極、電阻R32的另一端、電容C36的一端及輸出電壓監(jiān)測端Vdis，二極管D13的正極與電容C36的另一端相連并接輸入地GND，LM358控制芯片U3A的4腳接內(nèi)部負供電端Vee，LM358控制芯片U3A的8腳接內(nèi)部正供電端Vcc。
機箱箱體1的前面板2上分別安裝有輸出電壓顯示表2-1、輸出電流顯示表2-2、 高壓輸出調(diào)節(jié)電位器2-3、控制開關(guān)2-4及整機電源開關(guān)2-5，機箱箱體1的后面板3上安裝有高壓輸出-HV. Out插座3-1、輸出地HVG接線端3-2、交流供電輸入插座3_3。工作原理
電源電路的控制核心部分采用SG3525型號PWM集成控制芯片Ul，其工作頻率高，工作電壓范圍寬，圖騰柱式輸出結(jié)構(gòu)。從PWM控制芯片Ul的11腳和14腳雙端輸出的PWM控制信號，通過隔離變壓器TRF2，耦合驅(qū)動推挽驅(qū)動電路中MOS功率三極管Tl和三極管T2， 隔離變壓器TRF2既能使次級電平位移，又能與開關(guān)變壓器TRFl電路隔離。在開關(guān)變壓器 TRFl的初級線圈Ll 1及L12中產(chǎn)生的高頻振蕩脈沖電壓，通過開關(guān)變壓器TRFl耦合到其次級線圈L13，經(jīng)由電容Cl至電容C10、二極管Dl至二極管DlO等組成的倍壓整流電路，以及電阻R40、電容C11、C12的濾波后產(chǎn)生高壓。輸出負高壓的采集信號，經(jīng)由控制芯片U2A等組成的電壓反饋電路，送到集成控制芯片Ul的9腳，進而控制、穩(wěn)定高壓輸出。同時，從電阻R38上采集的輸出電流信號，通過由控制芯片U2B等組成的輸出電流取樣及過流保護電路，控制PWM控制芯片Ul的8腳，從而限制輸出最大電流，在輸出過流或短路時，起到保護作用。另外，為降低電源啟動時輸出高壓上沖的影響，電源設(shè)計有軟啟動電路，它由控制芯片U4A和U4B等組成，啟動時間主要由電阻R15、電容C33決定。為防止控制輸入電壓超高對電源可能造成的影響，電源設(shè)計有控制電壓限幅電路，它是由控制芯片U5A和TOB、二極管D23等組成，使進入輸出電壓反饋電路中的調(diào)控輸入電壓最高值受到鉗位，最終限制輸出高壓最大值。本靜電紡絲負高壓電源的輸出保護為關(guān)閉自恢復(fù)式，關(guān)閉時間主要由電容C38、電阻R27等決定。若將輸出保護改為關(guān)閉式，可將電容C38改為二極管。
權(quán)利要求
1.一種脈寬調(diào)制推挽式負輸出靜電紡絲高壓整機電源，包括機箱箱體(1)內(nèi)的電源電路，所述電源電路包括供電電路、控制電路、穩(wěn)壓電路、驅(qū)動電路、軟啟動電路、控制電壓限幅電路、輸出整流濾波電路、輸出電壓反饋電路，其特征在于還包括輸出電流取樣及過流保護電路和輸出電壓監(jiān)測電路，所述控制電路分別與驅(qū)動電路、穩(wěn)壓電路、輸出電壓反饋電路和輸出電流取樣及過流保護電路連接，所述輸出整流濾波電路分別與驅(qū)動電路、輸出電壓反饋電路和輸出電流取樣及過流保護電路連接，所述輸出電流取樣及過流保護電路通過軟啟動電路、控制電壓限幅電路、輸出電壓反饋電路與輸出電壓監(jiān)測電路連接，所述穩(wěn)壓電路通過供電電路與驅(qū)動電路連接；所述輸出電流取樣及過流保護電路中，LM358控制芯片U2B的5腳分別接電阻R27和電阻R34的一端，電阻R27的另一端接電容C38的負極，LM358控制芯片U2B的6腳分別接電阻R28、電阻似9和電容C39的一端，電阻似9和電容C39的另一端相連并接輸入地GND， 電阻R28的另一端接內(nèi)部基準電壓端Vr，LM358控制芯片U2B的7腳分別接電容C38的正極和二極管D14的正極，電阻R34的另一端分別接電阻R35和電容C35的一端，電容C35的另一端接輸入地GND，二極管Dl 1與電容C13并聯(lián)，電阻R38與電容C14并聯(lián)，電阻R35的另一端分別接電阻R39和電阻R38的一端，電阻R38的另一端分別接電容C13的另一端及高壓輸出地HVG ；所述輸出電壓監(jiān)測電路中，LM358控制芯片U3A的1腳和2腳相連后接電阻R31的一端，LM358控制芯片U3A的3腳分別接電阻R26、電阻R37和電容C34的一端，電阻R26的另一端和電容C34的另一端相連并接輸入地GND，電阻R37的另一端通過電阻R36與電阻 R35 一端相連，LM358控制芯片U!3B的5腳通過電阻R33接輸入地GND，LM358控制芯片U!3B 的6腳分別接電阻R32的一端、電阻R31的另一端，LM358控制芯片TOB的7腳分別接二極管D13的負極、電阻R32的另一端、電容C36的一端及輸出電壓監(jiān)測端Vdis, 二極管D13的正極與電容C36的另一端相連并接輸入地GND，LM358控制芯片U3A的4腳接內(nèi)部負供電端 Vee, LM358控制芯片U3A的8腳接內(nèi)部正供電端Vcc。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈寬調(diào)制推挽式負輸出靜電紡絲高壓整機電源，其特征在于所述機箱箱體(1)的前面板(2)上分別安裝有輸出電壓顯示表(2-1)、輸出電流顯示表(2-2)、高壓輸出調(diào)節(jié)電位器(2-3)、控制開關(guān)(2-4)及整機電源開關(guān)(2-5)，所述機箱箱體(1)的后面板(3)上安裝有高壓輸出-HV. Out插座(3-1 )、輸出地HVG接線端(3_2)、交流供電輸入插座(3-3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種脈寬調(diào)制推挽式負輸出靜電紡絲高壓整機電源，控制電路分別與驅(qū)動電路、穩(wěn)壓電路、輸出電壓反饋電路和輸出電流取樣及過流保護電路連接，輸出整流濾波電路分別與驅(qū)動電路、輸出電壓反饋電路和輸出電流取樣及過流保護電路連接，輸出電流取樣及過流保護電路通過軟啟動電路、控制電壓限幅電路、輸出電壓反饋電路與輸出電壓監(jiān)測電路連接，穩(wěn)壓電路通過供電電路與驅(qū)動電路連接；本發(fā)明的有益效果是該電源時漂、溫漂小，輸出紋波低，穩(wěn)定度高；輸出電壓可調(diào)，輸出電壓和電流的數(shù)字監(jiān)測顯示，操作使用靈活方便；具有過流、短路保護等功能，工作穩(wěn)定性、可靠性好。
文檔編號H02M1/32GK102255533SQ20111016271
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者于亮, 劉云濱, 殷生鳴 申請人:天津市東文高壓電源廠