專利名稱：一種準諧振半橋式可調高壓電源電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種廣泛應用于電子工業、科研、軍工、醫療等領域測量儀器設備中的一種準諧振半橋式可調高壓電源電路。
背景技術：
高壓電源作為一種特殊電源，其用途廣泛，性能指標要求較高。特別是在較大功率輸出時，如何將高壓電源開關損耗降至最小，減小輸出紋波電壓，保證其穩定性和可靠性， 成為高壓電源領域中較難解決的問題，但與此同時，市場對此類產品的需求卻越來越大。發明內容
鑒于市場實際需求情況及今后發展趨勢，本發明提供了一種準諧振半橋式可調高壓電源電路。
本發明為實現上述目的，所采取的技術方案是一種準諧振半橋式可調高壓電源電路，該電源電路包括高壓輸出電路，其特征在于還包括功能控制電路、半橋驅動電路、故障保護電路、高壓反饋電路，所述功能控制電路通過半橋驅動電路依次與高壓輸出電路、高壓反饋電路連接，所述高壓反饋電路輸出端分別與功能控制電路和故障保護電路的輸入端連接，故障保護電路的輸出端與半橋驅動電路輸入端連接；所述功能控制電路中，控制芯片Ul的振蕩器外接定時電阻端1腳通過電阻R4接控制輸入地Gi，控制芯片Ul的振蕩器外接定時電容端2腳通過電容C3接控制輸入地Gi，控制芯片Ul的振蕩器外同步控制端3腳接電阻R6的一端，控制芯片Ul的控制接地端4腳接控制輸入地Gi，可調電位器W的3端接控制芯片Ul的基準電壓輸出端5腳，可調電位器W的 2端接控制芯片Ul內部誤差放大器的同相輸入端8腳，可調電位器W的1端接控制輸入地 Gi，控制供電電壓+Vin分別接電容Cl的正極、控制芯片Ul的供電端15腳、電阻R3的一端， 電阻R3的另一端接控制芯片Ul的使能控制端9腳，電容Cl的負極接控制輸出地Go，電容 C4和電阻R5并聯，電阻R5的一端接控制芯片Ul的單觸發脈寬設定端16腳，電阻R5的另一端接控制輸入地Gi;所述半橋驅動電路中，隔離驅動變壓器TRFl初級線圈Ll 1的同名端分別連接二極管Dl 的負極、功能控制電路中控制芯片Ul的驅動輸出端B的12腳，隔離驅動變壓器TRFl初級線圈Lll的異名端分別連接二極管D2的負極、功能控制電路中控制芯片Ul的驅動輸出端A 的14腳，二極管Dl的正極分別與二極管D2的正極、功能控制電路中控制芯片Ul的功率接地端13腳相連后接控制輸出地Go，隔離驅動變壓器TRFl次級線圈L12的同名端分別連接電阻Rl的一端和三極管Tl的柵極，電容C7和二極管D3并聯，電容C8和二極管D4并聯， 二極管D3的正極和二極管D4的負極相連，三極管Tl的源極和三極管T2的漏極相連，隔離驅動變壓器TRFl次級線圈L12的異名端分別連接電阻Rl的另一端、三極管Tl的源極、二極管D3的正極，隔離驅動變壓器TRFl次級線圈L13的異名端分別連接電阻R2的一端和三極管T2的柵極，隔離驅動變壓器TRFl次級線圈L13的同名端分別與電阻R2的另一端、三極管T2的源極、二極管D4的正極相連并接熱地( ，功率供電電壓+400V分別接三極管Tl 的漏極、電容ClO的一端，電容ClO的另一端分別接電容Cll的一端、功率變壓器TRF2初級線圈L21的異名端，電容Cll的另一端接熱地( ;所述故障保護電路中，電流互感器TRF3初級線圈L31的同名端接半橋驅動電路中功率輸出變壓器TRF2初級線圈L21的同名端，電流互感器TRF3初級線圈L31的異名端接半橋驅動電路中二極管D3的正極，電流互感器TRF3次級線圈L32與電阻RlO并聯，電流互感器 TRF3次級線圈L32的同名端分別接二極管D9的負極和二極管DlO的正極，其異名端分別接二極管D12的負極和二極管Dll的正極，二極管D9的正極和二極管D12的正極相連并接控制輸入地Gi，二極管DlO的負極和二極管Dll的負極相連并接電阻R8的一端，電容C9和電阻R9并聯，電阻R8的另一端分別接電阻R9的一端、功能控制電路中控制芯片Ul的故障保護輸入端10腳，電阻R9的另一端控制輸入地Gi ；所述高壓反饋電路中，電阻R7的一端與電容C5的一端相連，電阻R7的另一端分別接電容C6的一端、功能控制電路中電阻R6的另一端、功能控制電路中控制芯片Ul的內部誤差放大器輸出端6腳，電容C5的另一端分別接電容C6的另一端、功能控制電路中控制芯片 Ul內部誤差放大器的反向輸入端7腳、電阻R17和電阻R18的一端，電阻R18的另一端接高壓輸出地HVGND，電阻R17的另一端通過電阻R16分別接電阻R15和電容C18的一端，電阻 R15的另一端通過電阻R14和電阻R13與電容C18的另一端相連并接高壓輸出電路中電容 C16的非接地端。
本發明的有益效果是通過串聯諧振槽路，使開關功率管兩端電壓在其導通前具有特定形狀，使其開關損耗最小；輸出電壓可調節，輸出紋波電壓相對較小；具有初級工作電流鎖定保護功能；功率供電電路與控制電路相互隔離。
圖1為本發明的電路連接框圖。
圖2為本發明的電路原理圖。
具體實施方式
如圖1、2所示，一種準諧振半橋式可調高壓電源電路，該電源電路包括高壓輸出電路，還包括功能控制電路、半橋驅動電路、故障保護電路、高壓反饋電路，所述功能控制電路通過半橋驅動電路依次與高壓輸出電路、高壓反饋電路連接，所述高壓反饋電路輸出端分別與功能控制電路和故障保護電路的輸入端連接，故障保護電路的輸出端與半橋驅動電路輸入端連接；所述功能控制電路中，控制芯片Ul的振蕩器外接定時電阻端1腳通過電阻R4接控制輸入地Gi，控制芯片Ul的振蕩器外接定時電容端2腳通過電容C3接控制輸入地Gi，控制芯片Ul的振蕩器外同步控制端3腳接電阻R6的一端，控制芯片Ul的控制接地端4腳接控制輸入地Gi，可調電位器W的3端接控制芯片Ul的基準電壓輸出端5腳，可調電位器W的 2端接控制芯片Ul內部誤差放大器的同相輸入端8腳，可調電位器W的1端接控制輸入地 Gi，控制供電電壓+Vin分別接電容Cl的正極、控制芯片Ul的供電端15腳、電阻R3的一端， 電阻R3的另一端接控制芯片Ul的使能控制端9腳，電容Cl的負極接控制輸出地Go，電容C4和電阻R5并聯，電阻R5的一端接控制芯片Ul的單觸發脈寬設定端16腳，電阻R5的另一端接控制輸入地Gi ；所述半橋驅動電路中，隔離驅動變壓器TRFl初級線圈Ll 1的同名端分別連接二極管Dl 的負極、功能控制電路中控制芯片Ul的驅動輸出端B的12腳，隔離驅動變壓器TRFl初級線圈Lll的異名端分別連接二極管D2的負極、功能控制電路中控制芯片Ul的驅動輸出端A 的14腳，二極管Dl的正極分別與二極管D2的正極、功能控制電路中控制芯片Ul的功率接地端13腳相連后接控制輸出地Go，隔離驅動變壓器TRFl次級線圈L12的同名端分別連接電阻Rl的一端和三極管Tl的柵極，電容C7和二極管D3并聯，電容C8和二極管D4并聯， 二極管D3的正極和二極管D4的負極相連，三極管Tl的源極和三極管T2的漏極相連，隔離驅動變壓器TRFl次級線圈L12的異名端分別連接電阻Rl的另一端、三極管Tl的源極、二極管D3的正極，隔離驅動變壓器TRFl次級線圈L13的異名端分別連接電阻R2的一端和三極管T2的柵極，隔離驅動變壓器TRFl次級線圈L13的同名端分別與電阻R2的另一端、三極管T2的源極、二極管D4的正極相連并接熱地( ,功率供電電壓+400V分別接三極管Tl 的漏極、電容ClO的一端，電容ClO的另一端分別接電容Cll的一端、功率變壓器TRF2初級線圈L21的異名端，電容Cll的另一端接熱地( ;所述故障保護電路中，電流互感器TRF3初級線圈L31的同名端接半橋驅動電路中功率輸出變壓器TRF2初級線圈L21的同名端，電流互感器TRF3初級線圈L31的異名端接半橋驅動電路中二極管D3的正極，電流互感器TRF3次級線圈L32與電阻RlO并聯，電流互感器 TRF3次級線圈L32的同名端分別接二極管D9的負極和二極管DlO的正極，其異名端分別接二極管D12的負極和二極管Dll的正極，二極管D9的正極和二極管D12的正極相連并接控制輸入地Gi，二極管DlO的負極和二極管Dll的負極相連并接電阻R8的一端，電容C9和電阻R9并聯，電阻R8的另一端分別接電阻R9的一端、功能控制電路中控制芯片Ul的故障保護輸入端10腳，電阻R9的另一端控制輸入地Gi ；所述高壓反饋電路中，電阻R7的一端與電容C5的一端相連，電阻R7的另一端分別接電容C6的一端、功能控制電路中電阻R6的另一端、功能控制電路中控制芯片Ul的內部誤差放大器輸出端6腳，電容C5的另一端分別接電容C6的另一端、功能控制電路中控制芯片 Ul內部誤差放大器的反向輸入端7腳、電阻R17和電阻R18的一端，電阻R18的另一端接高壓輸出地HVGND，電阻R17的另一端通過電阻R16分別接電阻R15和電容C18的一端，電阻 R15的另一端通過電阻R14和電阻R13與電容C18的另一端相連并接高壓輸出電路中電容 C16的非接地端；控制芯片Ul采用MC34067準諧振變換控制芯片，它通過保持固定的死區時間和改變頻率，進而改變輸出脈沖占空比的方式穩定輸出電壓。其內部的單脈沖電路用來確保功率開關管在零電壓條件下導通，從而使開關損耗最小。其特點是具有諧振特性的零電壓開關電路；雙端圖騰柱式輸出；具有可在外電路電平控制下關斷觸發器輸出的使能控制端；設有故障輸入端及軟啟動功能等。
驅動電路采用隔離驅動控制，半橋式結構。冷、熱地隔離；功率開關管串聯供電，既提高輸出功率，又提高了電源的可靠性。
工作原理在功能控制電路中中，控制芯片MC34067 (Ul)內部的振蕩器輸出脈沖作為觸發信號，通過邏輯電路觸發單觸發觸發器，輸出單周期兩組脈沖。而邏輯電路受控于誤差放大器和關斷比較器，當高壓輸出取樣電壓升高時，振蕩器輸出停止。其使能控制端9腳，可在外電路控制下，關斷觸發器輸出。當負載過流或短路時，可通過故障輸入端10腳關斷驅動輸出脈沖。另外，芯片內部的單脈沖電路用來確保功率開關管在零電壓下導通，使開關損耗最小。在輸出電壓調整上，通過可調電位器W，改變內部誤差放大器同相輸入端8腳的基準設定，進而改變振蕩頻率，改變有效占空比。定時電容C3和定時電阻R4決定振蕩器的振蕩頻率。電容C4和電阻R5用來設定內部觸發器的單觸發輸出脈寬。
在半橋驅動電路中，由隔離驅動變壓器TRFl隔離冷熱地，將時序不同的脈沖分別驅動功率開關管Tl和T2，在兩功率開關管的中點形成對稱的開關脈沖電壓，通過功率輸出變壓器TRF2，將電能輸送至高壓輸出電路。
在故障保護電路中，電流互感器TRF3將功率開關的工作脈沖電流變成與之成正比的脈沖電壓，經二極管D9 D12橋式整流后，作為負載電流取樣，送到控制芯片Ul的故障輸入端10腳，當該負載電流過流時，通過該引腳10腳實現鎖定保護。
權利要求
1. 一種準諧振半橋式可調高壓電源電路，該電源電路包括高壓輸出電路，其特征在于 還包括功能控制電路、半橋驅動電路、故障保護電路、高壓反饋電路，所述功能控制電路通過半橋驅動電路依次與高壓輸出電路、高壓反饋電路連接，所述高壓反饋電路輸出端分別與功能控制電路和故障保護電路的輸入端連接，故障保護電路的輸出端與半橋驅動電路輸入端連接；所述功能控制電路中，控制芯片Ul的振蕩器外接定時電阻端1腳通過電阻R4接控制輸入地Gi，控制芯片Ul的振蕩器外接定時電容端2腳通過電容C3接控制輸入地Gi，控制芯片Ul的振蕩器外同步控制端3腳接電阻R6的一端，控制芯片Ul的控制接地端4腳接控制輸入地Gi，可調電位器W的3端接控制芯片Ul的基準電壓輸出端5腳，可調電位器W的 2端接控制芯片Ul內部誤差放大器的同相輸入端8腳，可調電位器W的1端接控制輸入地 Gi，控制供電電壓+Vin分別接電容Cl的正極、控制芯片Ul的供電端15腳、電阻R3的一端， 電阻R3的另一端接控制芯片Ul的使能控制端9腳，電容Cl的負極接控制輸出地Go，電容 C4和電阻R5并聯，電阻R5的一端接控制芯片Ul的單觸發脈寬設定端16腳，電阻R5的另一端接控制輸入地Gi ；所述半橋驅動電路中，隔離驅動變壓器TRFl初級線圈Ll 1的同名端分別連接二極管Dl 的負極、功能控制電路中控制芯片Ul的驅動輸出端B的12腳，隔離驅動變壓器TRFl初級線圈Lll的異名端分別連接二極管D2的負極、功能控制電路中控制芯片Ul的驅動輸出端A 的14腳，二極管Dl的正極分別與二極管D2的正極、功能控制電路中控制芯片Ul的功率接地端13腳相連后接控制輸出地Go，隔離驅動變壓器TRFl次級線圈L12的同名端分別連接電阻Rl的一端和三極管Tl的柵極，電容C7和二極管D3并聯，電容C8和二極管D4并聯， 二極管D3的正極和二極管D4的負極相連，三極管Tl的源極和三極管T2的漏極相連，隔離驅動變壓器TRFl次級線圈L12的異名端分別連接電阻Rl的另一端、三極管Tl的源極、二極管D3的正極，隔離驅動變壓器TRFl次級線圈L13的異名端分別連接電阻R2的一端和三極管T2的柵極，隔離驅動變壓器TRFl次級線圈L13的同名端分別與電阻R2的另一端、三極管T2的源極、二極管D4的正極相連并接熱地( ,功率供電電壓+400V分別接三極管Tl 的漏極、電容ClO的一端，電容ClO的另一端分別接電容Cll的一端、功率變壓器TRF2初級線圈L21的異名端，電容Cll的另一端接熱地( ；所述故障保護電路中，電流互感器TRF3初級線圈L31的同名端接半橋驅動電路中功率輸出變壓器TRF2初級線圈L21的同名端，電流互感器TRF3初級線圈L31的異名端接半橋驅動電路中二極管D3的正極，電流互感器TRF3次級線圈L32與電阻RlO并聯，電流互感器 TRF3次級線圈L32的同名端分別接二極管D9的負極和二極管DlO的正極，其異名端分別接二極管D12的負極和二極管Dll的正極，二極管D9的正極和二極管D12的正極相連并接控制輸入地Gi，二極管DlO的負極和二極管Dll的負極相連并接電阻R8的一端，電容C9和電阻R9并聯，電阻R8的另一端分別接電阻R9的一端、功能控制電路中控制芯片Ul的故障保護輸入端10腳，電阻R9的另一端控制輸入地Gi ；所述高壓反饋電路中，電阻R7的一端與電容C5的一端相連，電阻R7的另一端分別接電容C6的一端、功能控制電路中電阻R6的另一端、功能控制電路中控制芯片Ul的內部誤差放大器輸出端6腳，電容C5的另一端分別接電容C6的另一端、功能控制電路中控制芯片 Ul內部誤差放大器的反向輸入端7腳、電阻R17和電阻R18的一端，電阻R18的另一端接高壓輸出地HVGND，電阻R17的另一端通過電阻R16分別接電阻R15和電容C18的一端，電阻 R15的另一端通過電阻R14和電阻R13與電容C18的另一端相連并接高壓輸出電路中電容 C16的非接地端。
全文摘要
本發明涉及一種準諧振半橋式可調高壓電源電路。該電源電路包括高壓輸出電路，還包括功能控制電路、半橋驅動電路、故障保護電路、高壓反饋電路，功能控制電路通過半橋驅動電路依次與高壓輸出電路、高壓反饋電路連接，高壓反饋電路輸出端分別與功能控制電路和故障保護電路的輸入端連接，故障保護電路的輸出端與半橋驅動電路輸入端連接；本發明的有益效果是通過串聯諧振槽路，使開關功率管兩端電壓在其導通前具有特定形狀，使其開關損耗最小；輸出電壓可調節，輸出紋波電壓相對較小；具有初級工作電流鎖定保護功能；功率供電電路與控制電路相互隔離。
文檔編號H02M1/14GK102510223SQ201110343450
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月3日 優先權日2011年11月3日
發明者于亮, 劉云濱, 殷生鳴 申請人:東文高壓電源(天津)有限公司