一种高可靠磁偏转质谱计多路输出高压电源电路制造技术

本发明专利技术公开了一种磁偏转质谱计多路输出高压电源电路，包括了输入滤波电路、具有多路输出电压总功率过流保护功能的一次稳压变换电路、同步固定占空比集中驱动电路和二次隔离高压功率变换电路。本发明专利技术实现了磁偏转质谱计高压电源的多路输出、过流保护，具有高可靠、小型化和轻重量的优点，尤其适合于空间应用。

【技术实现步骤摘要】
一种高可靠磁偏转质谱计多路输出高压电源电路
本专利技术涉及功率电子学领域，具体涉及一种高可靠磁偏转质谱计多路输出高压电源的电路。
技术介绍
高压电源是磁偏转质谱计的重要部分，磁偏转质谱计物理部分对高压电源的要求是2500V正高压、1250V聚焦极高压、-2000V倍增器高压以及2V灯丝电压、+48V收集极电压、+6V推斥极电压和-72V偏置电压这七路输出；灯丝电源、收集极电压、推斥极、偏置电压等低压输出都是浮置在正高压输出之上，要求高压输出和低压工作的外部质谱计中心计算机完全隔离，保证外部的质谱计中心计算机等低压设备的安全性。 采用七路输出独立设计的磁偏转质谱计高压电源安装不方便、体积大、质量重、高压电源整机功耗大，并且高压电源输出对外部的磁偏转质谱计中心计算机的安全性不能保证；不能满足便携式气体成分检测以及空间环境探测的磁偏转质谱计高可靠、小型化、轻量化的整机需求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种高可靠磁偏转质谱计多路输出高压电源的电路，具有输入电压范围宽、电子线路简单、体积小、质量轻、满足28V、42V的低压母线空间应用的高可靠要求等特点。 为解决上述技术问题，本专利技术具体方法如下: 一种磁偏转质谱计多路输出高压电源电路，包括输入滤波电路、一次稳压变换电路、同步固定占空比集中驱动电路、二次隔离高压功率变换电路；所述一次稳压变换电路由隔离辅助供电电路、PWM脉宽调制器、隔离驱动电路、一次功率变换电路、整流电路、第一滤波电路、稳压反馈电路和电流监测电路组成； 输入滤波电路，用于接收外部输入一定范围的电压并进行滤波，将滤波得到的直流电压Vtl输出给一次功率变换电路和隔离辅助供电电路； 隔离辅助供电电路，用于将直流电压Vtl变换成隔离的供电电压，提供给PWM脉宽调制器和同步固定占空比集中驱动电路； 一次功率变换电路，用于将直流电压Vtl进行斩波处理，形成隔离的交流方波电压Vtll,交流方波电压Vtll的占空比由隔离驱动电路输出的驱动信号Ql的占空比决定； 整流电路将所述交流方波电压Vtll变换为单向脉动的方波电压Vtl2，经第一滤波电路变换为二次直流电压，输出给稳压反馈电路和二次隔离高压功率变换电路； 稳压反馈电路产生用于反映二次直流电压VI大小的电压信号VI，反馈给PWM脉宽调制器； 电流监测电路监测交流方波电压Vtll信号的电流信息，产生表征该电流信号大小的电压信号V2反馈给PWM脉宽调制器； PWM脉宽调制器，用于在电压信号V2小于或等于电压信号Vl时，将电压信号Vl与设定电压阈值Vth进行比较，根据二者误差调整输出PMW信号的占空比，以稳定二次直流电压的输出；当电压信号V2大于电压信号Vl时,将电压信号V2与所述设定电压阈值Vth进行比较，根据二者误差调整输出PMW信号的占空比； 隔离驱动电路对所述PWM信号进行隔离驱动，产生驱动信号Q1，驱动一次功率变换电路做功率变换；同时，PWM信号作为同步信号输出给同步固定占空比集中驱动电路； 同步固定占空比集中驱动电路，产生与PWM信号频率相同、占空比为预设固定值的驱动信号Q2,以及与驱动信号Q2的相位相差180度的驱动信号Q3 ;将驱动信号Q2和Q3输出给二次隔离高压功率变换电路； 二次隔离高压功率变换电路利用驱动信号Q2和Q3对二次直流电压Vi进行变换处理，并经过整流滤波后，产生磁偏转质谱计所需的各级电压。 其中，所述同步固定占空比集中驱动电路采用一片UC1825芯片实现，PWM信号接入UC1825芯片的CLK端，隔离辅助供电电路(3)提供的12V供电电压接入UC1825芯片的VCC端；0utB和OutA端分别输出所述驱动信号Q2和所述驱动信号Q3。 较佳地，所述电流监测电路由电流变压器T4、电阻R19?R23、钽电容CA6、陶瓷电容C21、整流管V10、三极管Vll和隔离二极管V12组成；电流变压器T4从整流电路的输入线路上感测电流信号，电流变压器T4的次级一端接地，另一端通过并联的电阻R19和R20的同时，还通过整流管VlO和电阻R21接入三极管Vll的基极；整流管VlO的阴极通过钽电容CA6滤波，三极管Vll的基极与地之间连接电阻R22、电阻R23和电容C21 ;三极管Vll的集电极接PWM脉宽调制器中PWM芯片Ul的参考电压端Vief ;三极管Vll的发射极通过隔离二极管V12输出电压信号V2 ； 稳压反馈电路为由电阻R5、R6、R7构成的分压电路；电阻R6和R7并联后一端接地，另一端接电阻R5，电阻R5的另一端从滤波电路获取二次直流电压V二& ;所述分压电路的分压点Pl产生电压信号Vl连接PWM芯片Ul的误差放大器反相输入端，同时，电流监测电路输出的电压信号V2也接入所述分压点Pl ； PWM脉宽调制器由PWM芯片Ul实现，输出的PWM信号通过变压器耦合方式输出给隔离驱动电路；PWM芯片Ul的VCC端连接隔离辅助供电电路，参考电压端Vref通过电容Cll接地，且通过电阻R12和Rll构成的分压网络接地，R12和Rll的分压端接入PWM芯片Ul误差放大器同相输入端。 较佳地，所述一次功率变换电路(6)由电阻R14、R15、R16和R18、陶瓷电容C14和C15、变压器T3、开关管V6和V7组成；其中，变压器T3初级的中心抽头接直流电压Vtl、两端分别接开关管V6和V7的漏极，开关管V6的漏极进一步通过串联在一起的电容C14和电阻R15接地，开关管V7的漏极进一步通过串联在一起的电容C15和电阻R18接地；开关管V6和V7的源极接地，开关管V6的栅极通过电阻R14接地，开关管V7的栅极通过电阻R16接地，开关管V6和V7的栅极共同连接驱动信号Ql ;变压器T3的次级输出交流方波电压VQ1。 较佳地，所述二次隔离高压功率变换电路包括四路电压通道分别为:正高压通道、负高压通道、灯丝电压通道和低电压通道； 正高压通道，利用驱动信号Q2和Q3对二次直流电压V二&进行直流/交流变换处理，继而进行峰值整流和滤波，得到2500V正高压输出，同时对2500V正高压输出进行分压，得到聚焦极高压输出； 负高压通道，利用驱动信号Q2和Q3对二次直流电压V二&进行直流/交流变换处理，继而进行峰值整流和滤波，得到-2000V倍增器高压输出； 灯丝电压通道，利用驱动信号Q2对二次直流电压进行单端正激变换处理，继而进行整流和滤波，得到灯丝电压输出； 低电压通道，利用驱动信号Q3对二次直流电压进行单端正激变换处理，得到48V输出对应的交流方波电压和-72V输出对应的交流方波电压，分别通过峰值整流和滤波后，一路引出+48V收集极电压输出，另一路引出-72V偏置极电压输出；对+48V收集极电压输出分压进一步获得+6V推斥极电压输出。 较佳地，所述正高压通道包括依次连接的第一二次推挽功率变换电路、五级倍压整流电路和第二滤波电路，第二滤波电路输出2500V正高压；第二滤波电路进一步连接第一电阻分压电路，输出聚焦极高压； 负高压通道包括依次连接的第二二次推挽功率变换电路、四级倍压整流电路和第三滤波电路，第三滤波电路输出-2000V倍增器高压； 灯丝电压通道包括依次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁偏转质谱计多路输出高压电源电路，其特征在于，包括输入滤波电路(1)、一次稳压变换电路(2)、同步固定占空比集中驱动电路(11)、二次隔离高压功率变换电路(31)；所述一次稳压变换电路(2)由隔离辅助供电电路(3)、PWM脉宽调制器(4)、隔离驱动电路(5)、一次功率变换电路(6)、整流电路(7)、第一滤波电路(8)、稳压反馈电路(9)和电流监测电路(10)组成；输入滤波电路(1)，用于接收外部输入一定范围的电压并进行滤波，将滤波得到的直流电压V0输出给一次功率变换电路(6)和隔离辅助供电电路(3)；隔离辅助供电电路(3)，用于将直流电压V0变换成隔离的供电电压，提供给PWM脉宽调制器(4)和同步固定占空比集中驱动电路(11)；一次功率变换电路(6)，用于将直流电压V0进行斩波处理，形成隔离的交流方波电压V01，交流方波电压V01的占空比由隔离驱动电路(5)输出的驱动信号Q1的占空比决定；整流电路(7)将所述交流方波电压V01变换为单向脉动的方波电压V02，经第一滤波电路(8)变换为二次直流电压V二次，输出给稳压反馈电路(9)和二次隔离高压功率变换电路(31)；稳压反馈电路(9)产生用于反映二次直流电压V二次大小的电压信号V1，反馈给PWM脉宽调制器(4)；电流监测电路(10)监测交流方波电压V01信号的电流信息，产生表征该电流信号大小的电压信号V2反馈给PWM脉宽调制器(4)；PWM脉宽调制器(4)，用于在电压信号V2小于或等于电压信号V1时，将电压信号V1与设定电压阈值Vth进行比较，根据二者误差调整输出PMW信号的占空比，以稳定二次直流电压V二次的输出；当电压信号V2大于电压信号V1时，将电压信号V2与所述设定电压阈值Vth进行比较，根据二者误差调整输出PMW信号的占空比；隔离驱动电路(5)对所述PWM信号进行隔离驱动，产生驱动信号Q1，驱动一次功率变换电路(6)做功率变换；同时，PWM信号作为同步信号输出给同步固定占空比集中驱动电路(11)；同步固定占空比集中驱动电路(11)，产生与PWM信号频率相同、占空比为预设固定值的驱动信号Q2，以及与驱动信号Q2的相位相差180度的驱动信号Q3；将驱动信号Q2和Q3输出给二次隔离高压功率变换电路(31)；二次隔离高压功率变换电路(31)利用驱动信号Q2和Q3对二次直流电压V二次进行变换处理，并经过整流滤波后，产生磁偏转质谱计所需的各级电压。...

【技术特征摘要】
1.一种磁偏转质谱计多路输出高压电源电路，其特征在于，包括输入滤波电路(I)、一次稳压变换电路(2)、同步固定占空比集中驱动电路(11)、二次隔离高压功率变换电路(31);所述一次稳压变换电路(2)由隔离辅助供电电路(3)、PWM脉宽调制器(4)、隔离驱动电路(5)、一次功率变换电路(6)、整流电路(7)、第一滤波电路⑶、稳压反馈电路(9)和电流监测电路(10)组成； 输入滤波电路(I)，用于接收外部输入一定范围的电压并进行滤波，将滤波得到的直流电压Vtl输出给一次功率变换电路(6)和隔离辅助供电电路(3)； 隔离辅助供电电路(3)，用于将直流电压Vtl变换成隔离的供电电压，提供给PWM脉宽调制器⑷和同步固定占空比集中驱动电路(11); 一次功率变换电路(6)，用于将直流电压Vtl进行斩波处理，形成隔离的交流方波电压Vtll,交流方波电压Vtll的占空比由隔离驱动电路(5)输出的驱动信号Ql的占空比决定； 整流电路(X)将所述交流方波电压Vtll变换为单向脉动的方波电压Vtl2，经第一滤波电路(8)变换为二次直流电压，输出给稳压反馈电路(9)和二次隔离高压功率变换电路(31)； 稳压反馈电路(9)产生用于反映二次直流电压V二&大小的电压信号VI，反馈给PWM脉宽调制器⑷； 电流监测电路(10)监测 交流方波电压Vtll信号的电流信息，产生表征该电流信号大小的电压信号V2反馈给PWM脉宽调制器(4)； PWM脉宽调制器⑷，用于在电压信号V2小于或等于电压信号Vl时，将电压信号Vl与设定电压阈值Vth进行比较，根据二者误差调整输出PMW信号的占空比，以稳定二次直流电压的输出；当电压信号V2大于电压信号Vl时,将电压信号V2与所述设定电压阈值Vth进行比较，根据二者误差调整输出PMW信号的占空比； 隔离驱动电路(5)对所述PWM信号进行隔离驱动，产生驱动信号Q1，驱动一次功率变换电路(6)做功率变换；同时，PWM信号作为同步信号输出给同步固定占空比集中驱动电路(11); 同步固定占空比集中驱动电路(11)，产生与PWM信号频率相同、占空比为预设固定值的驱动信号Q2,以及与驱动信号Q2的相位相差180度的驱动信号Q3 ;将驱动信号Q2和Q3输出给二次隔离高压功率变换电路(31)； 二次隔离高压功率变换电路(31)利用驱动信号Q2和Q3对二次直流电压V二&进行变换处理，并经过整流滤波后，产生磁偏转质谱计所需的各级电压。2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述同步固定占空比集中驱动电路(11)采用一片UC1825芯片实现，PWM信号接入UC1825芯片的CLK端，隔离辅助供电电路(3)提供的12V供电电压接入UC1825芯片的VCC端；OutB和OutA端分别输出所述驱动信号Q2和所述驱动信号Q3。3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电流监测电路(10)由电流变压器T4、电阻R19~R23、钽电容CA6、陶瓷电容C21、整流管V10、三极管Vll和隔离二极管V12组成；电流变压器T4从整流电路(7)的输入线路上感测电流信号，电流变压器T4的次级一端接地，另一端通过并联的电阻R19和R20的同时，还通过整流管VlO和电阻R21接入三极管Vll的基极；整流管VlO的阴极通过钽电容CA6滤波，三极管Vll的基极与地之间连接电阻R22、电阻R23和电容C21 ;三极管Vll的集电极接PWM脉宽调制器中PWM芯片Ul的参考电压端;三极管Vll的发射极通过隔离二极管V12输出电压信号V2 ； 稳压反馈电路(9)为由电阻R5、R6、R7构成的分压电路；电阻R6和R7并联后一端接地，另一端接电阻R5，电阻R5的另一端从滤波电路(8)获取二次直流电压V二所述分压电路的分压点Pl产生电压信号Vl连接PWM芯片Ul的误差放大器反相输入端，同时，电流监测电路(10)输出的电压信号V2也接入所述分压点Pl ； PWM脉宽调制器⑷由PWM芯片Ul实现，输出的PWM信号通过变压器耦合方式输出给隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭显鑫，刘克承，王卫国，李德全，郭美如，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62