小體積自恢復型保護正輸出高壓模塊電源的制作方法

專利名稱：小體積自恢復型保護正輸出高壓模塊電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種廣泛用于質量光譜學與固體表面分析、高能物理檢測、半導 體元件檢測系統、環境監測及塵埃粒子計數器、醫療應用等方面儀器設備中的小體積自恢 復型保護正輸出高壓模塊電源。
背景技術：
市場上現有的小功率高壓模塊電源產品，雖然種類和用途很多，但普遍存在著不 能兼得多種功能指標要求的缺陷，如有的體積較大，不易PCB安裝；有的輸出效率低，使自 損耗增大；有的輸出保護功能差，易造成損壞；有的輸出調節范圍窄，使其在工作中受到限 制；有的只能用可變電阻調節輸出，調節起來不靈活等。
發明內容鑒于現有技術存在的不足，本實用新型提供了一種可靠性及穩定性高、功能較全 面的小體積自恢復型保護正輸出高壓模塊電源。本實用新型為實現上述目的，所采取的技術方案是小體積自恢復型保護正輸出 高壓模塊電源，包括封裝在殼體內的電源電路，電源電路上焊接有數根引針，其特征在于 所述電源電路包括控制電路、輔助及驅動電路、自恢復型保護電路、高壓反饋電路、倍壓整 流及濾波電路，所述控制電路通過輔助及驅動電路、倍壓整流及濾波電路分別與自恢復型 保護電路、高壓反饋電路連接，所述自恢復型保護電路和高壓反饋電路分別與控制電路連 接；所述控制電路中控制芯片Ul的2腳與6腳相連并分別接電阻R4和電容Cl的一 端，電容Cl的另一端與控制芯片Ul的1腳相連并接輸入地GND，控制芯片Ul的7腳分別接 電阻R3的一端和電阻R4的另一端，控制芯片Ul的8腳分別接電阻R5的一端和電阻R3的 另一端，電阻R5的另一端分別接控制芯片Ul的4腳和三極管T4的集電極，電阻R6的一端 分別接三極管T4的基極和電容C2的一端，電阻R6的另一端接啟停控制端R/S，電容C2的 另一端和三極管T4發射極相連并接輸入地GND ；所述輔助及驅動電路中穩壓基準源U3的1腳與3腳相連并分別接電阻R2的一端 和電容C4的正極，同時又作為基準電壓輸出端Vref，電容C4的負極與穩壓基準源U3的2 腳相連并接輸入地GND，電阻Rl的一端分別接二極管Dl的負極、電容C5的正極、控制電路 中控制芯片Ul的8腳并作為內部供電端Vcc，電阻Rl與電阻R2的另一端相連并分別接電 感L的一端、電源輸入端+Vin，電感L的另一端分別接電容C3的正極和變壓器TRF初級線 圈Lp的1端，電容Cl的負極接輸入地GND，變壓器TRF初級線圈Lp的2端接三極管Tl的 漏極，電阻R7與二極管D4并聯，三極管Tl的柵極分別接二極管D4的正極和電容C6的一 端，二極管D4的負極接控制電路中控制芯片Ul的3腳，電容C6的另一端與三極管Tl的源 極相連并接輸入地GND ；所述自恢復型保護電路中放大器U2B的5腳分別接電阻R16、電阻R17、電容C12的一端，電阻R16的另一端接輸入地GND，放大器U2B的6腳分別接電阻R15和電阻R18的 一端、并通過電容C13接輸入地GND，電阻R17和電阻R18的另一端相連并接基準電壓輸出 端Vref，電阻R21分別與電容C14及二極管D7并聯，電阻R15的另一端接電阻R21的一端， 電阻R21的另一端接輸出地HGND，放大器U2B的7腳分別接電容C12的另一端和二極管D3 的正極，二極管D3的負極分別接電阻R13的一端和電容Cll的正極，電容Cll的負極接輸 入地GND，電阻R13的另一端分別接電阻R12的一端和三極管T2的基極，三極管T2發射極 與三極管T3的基極相連，三極管T2的集電極與三極管T3的集電極相連并接控制電路中控 制芯片Ul的5腳，三極管T3發射極與電阻R12的另一端相連并接輸入地GND ；所述高壓反饋電路中放大器U2A的2腳分別接電阻R11、電阻R19、電容C8的一端， 電阻Rll的另一端接輸入地GND，電阻R20與電容ClO并聯，電阻R19的另一端接電阻R20 的一端，電阻R8與電容C9并聯，放大器U2A的3腳分別接電阻R8的一端和電壓調節輸入 端Vadj，電阻RlO與二極管D2并聯，放大器U2A的1腳分別接電阻R9的一端、電容C8的 另一端和二極管D2的負極，二極管D2的正極分別接電容C7的一端和控制電路中控制芯片 Ul的5腳，電容C7與電阻R9的另一端相連并接輸入地GND，放大器U2A的8腳接內部供電 端Vcc，放大器U2A的4腳接輸入地GND ；所述倍壓整流及濾波電路中變壓器TRF次級高壓線圈Ls的3端通過電容C15分 別接二極管D6的正極和二極管D5的負極，變壓器TRF次級高壓線圈Ls的4端分別接二極 管D5的正極、電容C16的一端和自恢復型保護電路中二極管D7的負極，電容C16的另一端 分別接二極管D6的負極和電阻R14的一端，電阻R14的另一端分別接電容C17的一端、高 壓反饋電路中電阻R20的另一端、高壓輸出端+HV，電容C17的另一端接輸出地HGND。本實用新型的有益效果是輸出調節范圍寬，可從零起調；高壓輸出可通過外部 控制電壓或電位器調節；輸出轉換效率高；有外部啟停控制功能；具有對輸出過載或短路 時的自恢復型保護功能；溫漂小，穩定度高，輸出紋波低，長期穩定性好；外形尺寸小，重量 輕，易于PCB安裝。

圖1為本實用新型的外形示意圖。圖2為圖1的仰視圖。圖3為本實用新型的電路連接框圖。圖4為本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
如圖1、2、3、4所示，小體積自恢復型保護正輸出高壓模塊電源，包括封裝在殼體 1內的電源電路，電源電路上焊接有數根弓丨針2，電源電路包括控制電路、輔助及驅動電路、 自恢復型保護電路、高壓反饋電路、倍壓整流及濾波電路，所述控制電路通過輔助及驅動電 路、倍壓整流及濾波電路分別與自恢復型保護電路、高壓反饋電路連接，所述自恢復型保護 電路和高壓反饋電路分別與控制電路連接；控制電路中控制芯片Ul的2腳與6腳相連并分別接電阻R4和電容Cl的一端，電 容Cl的另一端與控制芯片Ul的1腳相連并接輸入地GND，控制芯片Ul的7腳分別接電阻R3的一端和電阻R4的另一端，控制芯片Ul的8腳分別接電阻R5的一端和電阻R3的另一 端，電阻R5的另一端分別接控制芯片Ul的4腳和三極管T4的集電極，電阻R6的一端分別 接三極管T4的基極和電容C2的一端，電阻R6的另一端接啟停控制端R/S，電容C2的另一 端和三極管T4發射極相連并接輸入地GND ；輔助及驅動電路中穩壓基準源U3的1腳與3腳相連并分別接電阻R2的一端和電 容C4的正極，同時又作為基準電壓輸出端Vref，電容C4的負極與穩壓基準源U3的2腳相 連并接輸入地GND，電阻Rl的一端分別接二極管Dl的負極、電容C5的正極、控制電路中控 制芯片Ul的8腳并作為內部供電端Vcc，電阻Rl與電阻R2的另一端相連并分別接電感L 的一端、電源輸入端+Vin，電感L的另一端分別接電容C3的正極和變壓器TRF初級線圈Lp 的1端，電容Cl的負極接輸入地GND，變壓器TRF初級線圈Lp的2端接三極管Tl的漏極， 電阻R7與二極管D4并聯，三極管Tl的柵極分別接二極管D4的正極和電容C6的一端，二 極管D4的負極接控制電路中控制芯片Ul的3腳，電容C6的另一端與三極管Tl的源極相 連并接輸入地GND;自恢復型保護電路中放大器U2B的5腳分別接電阻R16、電阻R17、電容C12的一 端，電阻R16的另一端接輸入地GND，放大器U2B的6腳分別接電阻R15和電阻R18的一 端、并通過電容C13接輸入地GND，電阻R17和電阻R18的另一端相連并接基準電壓輸出端 Vref,電阻R21分別與電容C14及二極管D7并聯，電阻R15的另一端接電阻R21的一端，電 阻R21的另一端接輸出地HGND，放大器U2B的7腳分別接電容C12的另一端和二極管D3的 正極，二極管D3的負極分別接電阻R13的一端和電容Cll的正極，電容Cll的負極接輸入 地GND，電阻R13的另一端分別接電阻R12的一端和三極管T2的基極，三極管T2發射極與 三極管T3的基極相連，三極管T2的集電極與三極管T3的集電極相連并接控制電路中控制 芯片Ul的5腳，三極管T3發射極與電阻R12的另一端相連并接輸入地GND ；高壓反饋電路中放大器U2A的2腳分別接電阻R11、電阻R19、電容C8的一端，電 阻Rll的另一端接輸入地GND，電阻R20與電容ClO并聯，電阻R19的另一端接電阻R20的 一端，電阻R8與電容C9并聯，放大器U2A的3腳分別接電阻R8的一端和電壓調節輸入端 Vadj,電阻RlO與二極管D2并聯，放大器U2A的1腳分別接電阻R9的一端、電容C8的另一 端和二極管D2的負極，二極管D2的正極分別接電容C7的一端和控制電路中控制芯片Ul 的5腳，電容C7與電阻R9的另一端相連并接輸入地GND，放大器U2A的8腳接內部供電端 Vcc，放大器U2A的4腳接輸入地GND ；倍壓整流及濾波電路中變壓器TRF次級高壓線圈Ls的3端通過電容C15分別接 二極管D6的正極和二極管D5的負極，變壓器TRF次級高壓線圈Ls的4端分別接二極管D5 的正極、電容C16的一端和自恢復型保護電路中二極管D7的負極，電容C16的另一端分別 接二極管D6的負極和電阻R14的一端，電阻R14的另一端分別接電容C17的一端、高壓反 饋電路中電阻R20的另一端、高壓輸出端+HV，電容C17的另一端接輸出地HGND。主控制電路采用他激式振蕩電路，且具有啟停控制端，電路結構簡單，控制方便； 新穎的自恢復型保護電路，在高壓輸出過載或短路時，使高壓電源得到很好地保護。選用低噪聲、低溫漂、穩定性好的控制芯片及其它元器件；合理的PCB布局，確保 各‘地’間的獨立路徑，避免各信號間的相互串擾；優良的變壓器線包結構工藝、繞制工藝及 高壓絕緣處理等，確保高壓模塊電源長期的可靠性及穩定性。[0023]模塊電源采用金屬外殼，并將其殼體接地，對外具有良好的電磁屏蔽作用，提高了 電源的抗干擾能力。數根引針2露于殼體1外，一側為五根引針2按電源輸入端+Vin、輸入地GND、啟 停控制端R/S、電壓調節輸入端Vadj、基準電壓輸出端Vref順序排列，另一側為兩根引針2， 按高壓輸出端+HV、輸出地HGND順序排列。工作原理由控制芯片U1、電容Cl、電阻R3及電阻R4等組成振蕩電路，從控制芯 片Ul的3腳輸出振蕩脈沖信號，通過三極管Tl驅動變壓器TRF初級線圈Lp，產生振蕩高頻 交流電壓，并在其兩端產生感應電勢，通過變壓器TRF耦合到其次級高壓線圈Ls，并經由二 極管D5、D6及電容C15、C16、C17等組成的倍壓整流及濾波電路后，輸出平滑的直流高壓。從反饋電阻R11、電阻R19、電阻R20及電容ClO上獲得的高壓采樣信號，與電壓調 節輸入端Vadj的電位一起，通過由放大器U2A等組成的高壓反饋電路，去控制控制芯片U15 腳的電位，改變控制芯片Ul的3腳輸出脈沖的頻率和占空比，使輸出高壓得到穩定。從電阻R21上獲得的輸出電流采樣信號，經電阻R15并通過電平移動加到放大器 U2B的6腳，與加到放大器U2B 5腳的電阻R16和電阻R17的基準分壓電位一起，控制放大 器U2B輸出。當輸出電流的平均值大于設定值時，放大器U2B的7腳為高電位，并通過二極 管D3瞬間給電容Cll充電且充滿，同時通過電阻R13使三極管T2和三極管T3導通，將控 制芯片Ul的5腳電位拉至接近零電位，進而關閉控制輸出脈沖，使高壓輸出迅速下降，此時 輸出電流的平均值已小于設定值，放大器U2B的7腳變為低電位，電容Cl 1通過電阻R13、三 極管T2和三極管T3緩慢放電，直至三極管T3截止，控制芯片Ul的5腳電位也緩慢上升， 使高壓輸出逐漸上升。另外，當在啟停控制端R/S加一高電平時，可強制關閉高壓輸出；電感L對振蕩高 頻交流電壓起到隔離阻擋作用，減少高頻交流工作脈沖對控制電路及供電電壓的干擾。
權利要求一種小體積自恢復型保護正輸出高壓模塊電源，包括封裝在殼體(1)內的電源電路，電源電路上焊接有數根引針(2)，其特征在于所述電源電路包括控制電路、輔助及驅動電路、自恢復型保護電路、高壓反饋電路、倍壓整流及濾波電路，所述控制電路通過輔助及驅動電路、倍壓整流及濾波電路分別與自恢復型保護電路、高壓反饋電路連接，所述自恢復型保護電路和高壓反饋電路分別與控制電路連接；所述控制電路中控制芯片U1的2腳與6腳相連并分別接電阻R4和電容C1的一端，電容C1的另一端與控制芯片U1的1腳相連并接輸入地GND，控制芯片U1的7腳分別接電阻R3的一端和電阻R4的另一端，控制芯片U1的8腳分別接電阻R5的一端和電阻R3的另一端，電阻R5的另一端分別接控制芯片U1的4腳和三極管T4的集電極，電阻R6的一端分別接三極管T4的基極和電容C2的一端，電阻R6的另一端接啟停控制端R/S，電容C2的另一端和三極管T4發射極相連并接輸入地GND所述輔助及驅動電路中穩壓基準源U3的1腳與3腳相連并分別接電阻R2的一端和電容C4的正極，同時又作為基準電壓輸出端Vref，電容C4的負極與穩壓基準源U3的2腳相連并接輸入地GND，電阻R1的一端分別接二極管D1的負極、電容C5的正極、控制電路中控制芯片U1的8腳并作為內部供電端Vcc，電阻R1與電阻R2的另一端相連并分別接電感L的一端、電源輸入端+Vin，電感L的另一端分別接電容C3的正極和變壓器TRF初級線圈Lp的1端，電容C1的負極接輸入地GND，變壓器TRF初級線圈Lp的2端接三極管T1的漏極，電阻R7與二極管D4并聯，三極管T1的柵極分別接二極管D4的正極和電容C6的一端，二極管D4的負極接控制電路中控制芯片U1的3腳，電容C6的另一端與三極管T1的源極相連并接輸入地GND；所述自恢復型保護電路中放大器U2B的5腳分別接電阻R16、電阻R17、電容C12的一端，電阻R16的另一端接入地GND，放大器U2B的6腳分別接電阻R15和電阻R18的一端、并通過電容C13接入地GND，電阻R17和電阻R18的另一端相連并接基準電壓輸出端Vref，電阻R21分別與電容C14及二極管D7并聯，電阻R15的另一端接電阻R21的一端，電阻R21的另一端接輸出地HGND，放大器U2B的7腳分別接電容C12的另一端和二極管D3的正極，二極管D3的負極分別接電阻R13的一端和電容C11的正極，電容C11的負極接輸入地GND，電阻R13的另一端分別接電阻R12的一端和三極管T2的基極，三極管T2發射極與三極管T3的基極相連，三極管T2的集電極與三極管T3的集電極相連并接控制電路中控制芯片U1的5腳，三極管T3發射極與電阻R12的另一端相連并接輸入地GND；所述高壓反饋電路中放大器U2A的2腳分別接電阻R11、電阻R19、電容C8的一端，電阻R11的另一端接輸入地GND，電阻R20與電容C10并聯，電阻R19的另一端接電阻R20的一端，電阻R8與電容C9并聯，放大器U2A的3腳分別接電阻R8的一端和電壓調節輸入端Vadj，電阻R10與二極管D2并聯，放大器U2A的1腳分別接電阻R9的一端、電容C8的另一端和二極管D2的負極，二極管D2的正極分別接電容C7的一端和控制電路中控制芯片U1的5腳，電容C7與電阻R9的另一端相連并接輸入地GND，放大器U2A的8腳接內部供電端Vcc，放大器U2A的4腳接輸入地GND；所述倍壓整流及濾波電路中變壓器TRF次級高壓線圈Ls的3端通過電容C15分別接二極管D6的正極和二極管D5的負極，變壓器TRF次級高壓線圈Ls的4端分別接二極管D5的正極、電容C16的一端和自恢復型保護電路中二極管D7的負極，電容C16的另一端分別接二極管D6的負極和電阻R14的一端，電阻R14的另一端分別接電容C17的一端、高壓反饋電路中電阻R20的另一端、高壓輸出端+HV，電容C17的另一端接輸出地HGND。
2.根據權利要求1所述的一種小體積自恢復型保護正輸出高壓模塊電源，其特征在 于所述數根引針(2)露于殼體(1)外，一側為五根引針(2)按電源輸入端+Vin、輸入地 GND、啟停控制端R/S、電壓調節輸入端Vadj、基準電壓輸出端Vref順序排列，另一側為兩根 弓丨針⑵，按高壓輸出端+HV、輸出地HGND順序排列。
專利摘要本實用新型涉及一種小體積自恢復型保護正輸出高壓模塊電源，包括封裝在殼體內的電源電路，電源電路上焊接有數根引針，電源電路包括控制電路、輔助及驅動電路、自恢復型保護電路、高壓反饋電路、倍壓整流及濾波電路，控制電路通過輔助及驅動電路、倍壓整流及濾波電路分別與自恢復型保護電路、高壓反饋電路連接，自恢復型保護電路和高壓反饋電路分別與控制電路連接；本實用新型的有益效果是輸出調節范圍寬，可從零起調；高壓輸出可通過外部控制電壓或電位器調節；輸出轉換效率高；有外部啟停控制功能；具有對輸出過載或短路時的自恢復型保護功能；溫漂小，穩定度高，輸出紋波低，長期穩定性好；外形尺寸小，重量輕，易于PCB安裝。
文檔編號H02H3/06GK201623648SQ20102013194
公開日2010年11月3日 申請日期2010年3月16日 優先權日2010年3月16日
發明者于亮, 劉云濱, 殷生鳴 申請人:天津市東文高壓電源廠