專利名稱：一種脈寬調(diào)制推挽式正輸出靜電紡絲高壓整機(jī)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種廣泛應(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(shí)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)制推挽式正輸出靜電紡絲高壓整機(jī)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(chǎng)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(gè)高壓電壓源(30KV飛0KV)提供的高壓靜電場(chǎng)。因此， 對(duì)該高壓電壓源的需求越來(lái)越多，同時(shí)也對(duì)電源的性能指標(biāo)、操作維護(hù)、外形尺寸、穩(wěn)定性和可靠性等方面提出更高要求。目前，市場(chǎng)上的靜電紡絲高壓電源，在上述多個(gè)方面還不能全方位滿足客戶需求。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的問題以及目前市場(chǎng)的需求情況，本實(shí)用新型提供一種整機(jī)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(hù)，具有可調(diào)節(jié)，數(shù)字顯示，使用方便等特點(diǎn)的脈寬調(diào)制推挽式正輸出靜電紡絲高壓整機(jī)電源。本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，所采取的技術(shù)方案是一種脈寬調(diào)制推挽式正輸出靜電紡絲高壓整機(jī)電源，包括機(jī)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(dòng)電路、輸出電壓反饋電路和輸出整流濾波電路，其特征在于還包括軟啟動(dòng)電路、輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路、控制電壓限幅電路、復(fù)位控制電路、輸出電壓監(jiān)測(cè)電路，所述控制電路分別與驅(qū)動(dòng)電路、穩(wěn)壓電路、輸出電壓反饋電路和輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路連接，所述輸出整流濾波電路分別與驅(qū)動(dòng)電路、輸出電壓反饋電路和輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路連接，所述復(fù)位控制電路通過(guò)輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路、軟啟動(dòng)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(cè)電路連接，所述穩(wěn)壓電路通過(guò)供電電路與驅(qū)動(dòng)電路連接；所述軟啟動(dòng)電路中，LM358控制芯片U4A的1腳和2腳相連并分別接電容C32的一端、二極管D21的負(fù)極和基準(zhǔn)電壓輸出端Vref，LM358控制芯片U4A的3腳與電阻R14的一端相連，電阻R14的另一端分別接LM358控制芯片U4B的6腳、二極管D17和二極管D18的正極、電阻R15的一端、電容C33的正極，LM358控制芯片U4B的5腳接內(nèi)部基準(zhǔn)電壓端Vr， 電容C33的負(fù)極接輸入地GND，LM358控制芯片U4B的7腳接電阻R15的另一端，電容C32 的另一端與二極管D21的正極相連并接輸入地GND，二極管D17的負(fù)極接內(nèi)部供電端Vcc， LM358控制芯片U4A的4腳接輸入地GND，LM358控制芯片U4A的8腳接內(nèi)部供電端Vcc ；所述輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路中，LM358控制芯片TOB的5腳分別接電阻R27 和電阻R30的一端，電阻R27的另一端接電容C38的負(fù)極，LM358控制芯片TOB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(zhǔn)電壓端Vr，LM358控制芯片TOB的7腳分別接電容C38的正極和二極管D14的正極，電阻R32與電容C37并聯(lián)，二極管D13與電容C36并聯(lián)，LM358 控制芯片U2B的5腳通過(guò)電阻R33接輸入地GND，LM358控制芯片U2B的6腳分別接二極管 D13的負(fù)極、電阻R32和電阻R34的一端，LM358控制芯片U2B的7腳分別接電阻R31的一端，電阻R30和電阻R32的另一端，電阻R31的另一端接輸入地GND，電阻R34的另一端分別接電阻R35和電容C35的一端，電容C35的另一端和二極管D13的正極相連并接輸入地 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，電阻R38的另一端分別接電容C13的另一端及高壓輸出地HVG ；所述控制電壓限幅電路中，LM358控制芯片U5A的1腳和2腳相連，LM358控制芯片U5A的3腳分別接二極管D22和二極管D23的正極、電阻R12和電容C31的一端，二極管 D22的負(fù)極接軟啟動(dòng)電路中二極管D21的負(fù)極，LM358控制芯片TOB的5腳接內(nèi)部基準(zhǔn)電壓端Vr，LM358控制芯片U5B的6腳通過(guò)電阻Rll分別接電阻R13的一端、電阻R12的另一端及電壓調(diào)節(jié)輸入端Vadj，電阻R13和電容C31的另一端相連并接輸入地GND，LM358控制芯片TOB的7腳接二極管D23的負(fù)極，LM358控制芯片U5A的4腳接輸入地GND，LM358控制芯片U5A的8腳接內(nèi)部供電端Vcc ；所述復(fù)位控制電路中，三極管T3的基極分別接電阻R36、電阻R37和電容C41的一端，電阻R36的另一端接復(fù)位端Reset，電阻R37和電容C41的另一端與三極管T3的發(fā)射極相連并接輸入地GND，三極管T3的集電極分別接電容C40的一端、輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路中LM358控制芯片TOB的5腳，電容C40的另一端接輸入地GND ；所述輸出電壓監(jiān)測(cè)電路中，LM358控制芯片U3A的1腳和2腳相連后接輸出電壓監(jiān)測(cè)端Vdis，LM358控制芯片U3A的3腳分別接電阻似6和電容C34的一端，電容C34的另一端接輸入地GND，LM358控制芯片U3A的4腳接輸入地GND，LM358控制芯片U3A的8腳接內(nèi)部供電端Vcc。本實(shí)用新型的有益效果是電源整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，小型化的外形尺寸與模塊化電路設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合，使其更易于制作及維護(hù)；該電源時(shí)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(cè)顯示，使操作使用靈活方便；具有過(guò)流、短路保護(hù)等功能，長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性、可靠性好。

圖1為本實(shí)用新型的外觀示意圖。圖2為圖1的后視圖。圖3為本實(shí)用新型的電路連接框圖。圖4為本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2、3、4所示，一種脈寬調(diào)制推挽式正輸出靜電紡絲高壓整機(jī)電源，包括機(jī)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(dòng)電路、輸出電壓反饋電路和輸出整流濾波電路，還包括軟啟動(dòng)電路、輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路、控制電壓限幅電路、復(fù)位控制電路、輸出電壓監(jiān)測(cè)電路，所述控制電路分別與驅(qū)動(dòng)電路、穩(wěn)壓電路、輸出電壓反饋電路和輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路連接，輸出整流濾波電路分別與驅(qū)動(dòng)電路、輸出電壓反饋電路和輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路連接，復(fù)位控制電路通過(guò)輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路、軟啟動(dòng)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(cè)電路連接，穩(wěn)壓電路通過(guò)供電電路與驅(qū)動(dòng)電路連接；軟啟動(dòng)電路中，LM358控制芯片U4A的1腳和2腳相連并分別接電容C32的一端、 二極管D21的負(fù)極和基準(zhǔn)電壓輸出端Vref，LM358控制芯片U4A的3腳與電阻R14的一端相連，電阻R14的另一端分別接控制芯片U4B的6腳、二極管D17和D18的正極、電阻R15 的一端、電容C33的正極，LM358控制芯片U4B的5腳接內(nèi)部基準(zhǔn)電壓端Vr，電容C33的負(fù)極接輸入地GND，LM358控制芯片U4B的7腳接電阻R15的另一端，電容C32的另一端與二極管D21的正極相連并接輸入地GND，二極管D18的負(fù)極與控制電路中二極管D19的負(fù)極相連，二極管D17的負(fù)極接內(nèi)部供電端Vcc，LM358控制芯片U4A的4腳接輸入地GND，LM358 控制芯片U4A的8腳接內(nèi)部供電端Vcc ；輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路中，LM358控制芯片TOB的5腳分別接電阻R27和電阻R30的一端，電阻R27的另一端接電容C38的負(fù)極，LM358控制芯片U3B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(zhǔn)電壓端Vr，LM358控制芯片U3B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(fù)極接控制電路中二極管D24的負(fù)極，電阻R32與電容C37并聯(lián)，二極管D13與電容C36并聯(lián)，LM358控制芯片U2B的5腳通過(guò)電阻R33接輸入地GND，LM358控制芯片U2B的6腳分別接二極管D13的負(fù)極、電阻R32和電阻R34的一端， LM358控制芯片U2B的7腳分別接電阻R31的一端，電阻R30和電阻R32的另一端，電阻R31 的另一端接輸入地GND，電阻R34的另一端分別接電阻R35和電容C35的一端，電容C35的另一端和二極管D13的正極相連并接輸入地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的另一端分別接電容C13的一端、輸出整流濾波電路中變壓器TRFl次級(jí)高壓線圈L13的6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 ；控制電壓限幅電路中，LM358控制芯片U5A的1腳和2腳相連后接輸出電壓反饋電路中LM358控制芯片U2A的3腳，LM358控制芯片U5A的3腳分別接二極管D22和二極管D23的正極、電阻R12和電容C31的一端，二極管D22的負(fù)極接軟啟動(dòng)電路中二極管D21 的負(fù)極，LM358控制芯片U5B的5腳接內(nèi)部基準(zhǔn)電壓端Vr，LM358控制芯片U5B的6腳通過(guò)電阻Rll分別接電阻R13的一端、電阻R12的另一端及電壓調(diào)節(jié)輸入端Vadj，電阻R13和電容C31的另一端相連并接輸入地GND，LM358控制芯片TOB的7腳接二極管D23的負(fù)極，控制芯片LM358中U5A的4腳接輸入地GND，LM358控制芯片U5A的8腳接內(nèi)部供電端Vcc ；復(fù)位控制電路中，三極管T3的基極分別接電阻R36、電阻R37和電容C41的一端， 電阻R36的另一端接復(fù)位端Reset，電阻R37和電容C41的另一端與三極管T3的發(fā)射極相連并接輸入地GND，三極管T3的集電極分別接電容C40的一端、輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路中LM358控制芯片TOB的5腳，電容C40的另一端接輸入地GND ；輸出電壓監(jiān)測(cè)電路中，LM358控制芯片U3A的1腳和2腳相連后接輸出電壓監(jiān)測(cè)端Vdis，LM358控制芯片U3A的3腳分別接電阻似6和電容C34的一端，電容C34的另一端接輸入地GND，電阻R26的另一端接輸出電壓反饋電路中LM358控制芯片U2A的2腳，LM358控制芯片U3A的4腳接輸入地GND，LM358控制芯片U3A的8腳接內(nèi)部供電端Vcc ；機(jī)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(jī)電源開關(guān)2-5，機(jī)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 (U1 )PWM集成控制芯片，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(hào)，通過(guò)隔離變壓器TRF2，耦合驅(qū)動(dòng)推挽驅(qū)動(dòng)電路中MOS功率三極管Tl和 T2，隔離變壓器TRF2既能使次級(jí)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(jí)線圈Lll及L12中產(chǎn)生的高頻振蕩脈沖電壓，通過(guò)開關(guān)變壓器TRFl耦合到其次級(jí)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。從電阻R20上采集的輸出高壓信號(hào)，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(jìn)而控制、穩(wěn)定高壓輸出ο同時(shí)，從電阻R38上采集的輸出電流信號(hào)，通過(guò)由控制芯片U2B和TOB等組成的輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)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(guò)流或短路時(shí)，起到保護(hù)作用。另外，為降低電源啟動(dòng)時(shí)輸出高壓上沖的影響，電源設(shè)計(jì)有軟啟動(dòng)電路，它由控制芯片U4A和U4B等組成，啟動(dòng)時(shí)間主要由電阻R15、電容C33決定。為防止控制輸入電壓超高對(duì)電源可能造成的影響，電源設(shè)計(jì)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(jìn)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。本靜電紡絲高壓電源的輸出保護(hù)為關(guān)閉自恢復(fù)式，關(guān)閉時(shí)間主要由電容C38、電阻 R27等決定。若將輸出保護(hù)改為關(guān)閉式，可將電容C38改為二極管，同時(shí)加上由三極管T3等組成的復(fù)位控制電路。
權(quán)利要求1. 一種脈寬調(diào)制推挽式正輸出靜電紡絲高壓整機(jī)電源，包括機(jī)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(dòng)電路、輸出電壓反饋電路和輸出整流濾波電路，其特征在于還包括軟啟動(dòng)電路、輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路、控制電壓限幅電路、復(fù)位控制電路、輸出電壓監(jiān)測(cè)電路，所述控制電路分別與驅(qū)動(dòng)電路、穩(wěn)壓電路、輸出電壓反饋電路和輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路連接，所述輸出整流濾波電路分別與驅(qū)動(dòng)電路、輸出電壓反饋電路和輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路連接，所述復(fù)位控制電路通過(guò)輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路、軟啟動(dòng)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(cè)電路連接，所述穩(wěn)壓電路通過(guò)供電電路與驅(qū)動(dòng)電路連接；所述軟啟動(dòng)電路中，LM358控制芯片U4A的1腳和2腳相連并分別接電容C32的一端、 二極管D21的負(fù)極和基準(zhǔn)電壓輸出端Vref，LM358控制芯片U4A的3腳與電阻R14的一端相連，電阻R14的另一端分別接LM358控制芯片U4B的6腳、二極管D17和二極管D18的正極、電阻R15的一端、電容C33的正極，LM358控制芯片U4B的5腳接內(nèi)部基準(zhǔn)電壓端Vr， 電容C33的負(fù)極接輸入地GND，LM358控制芯片U4B的7腳接電阻Rl5的另一端，電容C32 的另一端與二極管D21的正極相連并接輸入地GND，二極管D17的負(fù)極接內(nèi)部供電端Vcc， LM358控制芯片U4A的4腳接輸入地GND，LM358控制芯片U4A的8腳接內(nèi)部供電端Vcc ； 所述輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路中，LM358控制芯片U3B的5腳分別接電阻R27和電阻R30的一端，電阻R27的另一端接電容C38的負(fù)極，LM358控制芯片U3B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(zhǔn)電壓端Vr，LM358控制芯片TOB的7腳分別接電容C38的正極和二極管D14的正極，電阻R32與電容C37并聯(lián)，二極管D13與電容C36并聯(lián)，LM358控制芯片U2B的5腳通過(guò)電阻R33接輸入地GND，LM358控制芯片U2B的6腳分別接二極管D13 的負(fù)極、電阻R32和電阻R34的一端，LM358控制芯片U2B的7腳分別接電阻R31的一端，電阻R30和電阻R32的另一端，電阻R31的另一端接輸入地GND，電阻R34的另一端分別接電阻R35和電容C35的一端，電容C35的另一端和二極管D13的正極相連并接輸入地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，電阻R38的另一端分別接電容C13 的另一端及高壓輸出地HVG;所述控制電壓限幅電路中，LM358控制芯片U5A的1腳和2腳相連，LM358控制芯片U5A 的3腳分別接二極管D22和二極管D23的正極、電阻R12和電容C31的一端，二極管D22的負(fù)極接軟啟動(dòng)電路中二極管D21的負(fù)極，LM358控制芯片TOB的5腳接內(nèi)部基準(zhǔn)電壓端Vr， LM358控制芯片TOB的6腳通過(guò)電阻Rll分別接電阻R13的一端、電阻R12的另一端及電壓調(diào)節(jié)輸入端Vadj，電阻R13和電容C31的另一端相連并接輸入地GND，LM358控制芯片U5B 的7腳接二極管D23的負(fù)極，LM358控制芯片U5A的4腳接輸入地GND，LM358控制芯片U5A 的8腳接內(nèi)部供電端Vcc;所述復(fù)位控制電路中，三極管T3的基極分別接電阻R36、電阻R37和電容C41的一端， 電阻R36的另一端接復(fù)位端Reset，電阻R37和電容C41的另一端與三極管T3的發(fā)射極相連并接輸入地GND，三極管T3的集電極分別接電容C40的一端、輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路中LM358控制芯片TOB的5腳，電容C40的另一端接輸入地GND ；所述輸出電壓監(jiān)測(cè)電路中，LM358控制芯片U3A的1腳和2腳相連后接輸出電壓監(jiān)測(cè)端Vdis，LM358控制芯片U3A的3腳分別接電阻似6和電容C34的一端，電容C34的另一端接輸入地GND，LM358控制芯片U3A的4腳接輸入地GND，LM358控制芯片U3A的8腳接內(nèi)部供電端Vcc。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈寬調(diào)制推挽式正輸出靜電紡絲高壓整機(jī)電源，其特征在于所述機(jī)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(jī)電源開關(guān)(2-5)，所述機(jī)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)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種脈寬調(diào)制推挽式正輸出靜電紡絲高壓整機(jī)電源。控制電路分別與驅(qū)動(dòng)電路、穩(wěn)壓電路、輸出電壓反饋電路和輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路連接，輸出整流濾波電路分別與驅(qū)動(dòng)電路、輸出電壓反饋電路和輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路連接，復(fù)位控制電路通過(guò)輸出電流取樣及過(guò)流保護(hù)電路、軟啟動(dòng)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(cè)電路連接，穩(wěn)壓電路通過(guò)供電電路與驅(qū)動(dòng)電路連接；本實(shí)用新型的有益效果是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，小型化與模塊化電路設(shè)計(jì)更易于制作及維護(hù)；該電源時(shí)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(cè)顯示，使操作使用靈活方便；具有過(guò)流、短路保護(hù)等功能，長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性、可靠性好。
文檔編號(hào)H02M1/36GK201966819SQ20112007529
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者于亮, 劉云濱, 殷生鳴 申請(qǐng)人:天津市東文高壓電源廠