本实用新型专利技术为一种可快速放电并连续调节电压的小型高压电源模块，包括输入端口、功率开关模块、脉冲变压器、倍压整流电路、电压输出端、反馈分压电路、控制电路、隔离驱动模块、机械开关模块；通过所述的控制电路，输入电压经输入端口、功率开关模块、脉冲变压器、倍压整流电路、电压输出端、反馈分压电路、隔离驱动模块在电压输出端产生高电压输出；所述的控制电路还与机械开关模块相连接来控制机械开关在降压调压过程中进行近距离拉电弧以释放多余电量，达到安全降压稳压的目的。该结构简单，功耗小，能输出高电压并可快速调节，适合用作柔性智能结构、电子点火器、小型电击设备的高压电源。
【技术实现步骤摘要】
-种可快速放电并连续调节电压的小型高压电源模块
本技术属于高压电源
，具体涉及一种可快速放电并连续调节电压的 小型高压电源模块。
技术介绍
目前的小型高压电源的高压电路常常采用高压升压加倍压整流方式进行升压整 流，通过调节方波占空比和倍压级数两种方式调节高压输出，但是在降压调压时常常采用 的倍压整流方式存在放电困难的缺陷，负载采用并联电阻方式进行放电降压时所需放电周 期较长，在高压工作情况下常常需要较长放电时间；而当应用于大型设备等装置上时常常 采取直接接地的方式释放多余电量。 将目前常用的小型连续可调高压电源应用在科研领域的柔性器械上将出现以下 问题： 1、柔性电子设备通常为电容性负载装置，当前高压电源的放电模式的放电时间较 长，响应慢，无法适应柔性电子设备的响应和工作频率的要求； 2、柔性电子设备要求具有自由移动的功能特性，接地的放电方式和市电电源的接 入都无法满足其自身工作要求。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对传统高压电源无法满足小型柔性电子设 备等电容型负载工作需要的不足，为小型柔性电子设备等电容型负载提供一种轻量化，小 型化，不限制负载的自由移动，输出能快速放电降压，而且输出能连续调压的高压电源模 块，降压调节时快速释放多余的电量，使设备的工作电压更加准确，防止多余电量损害设 备。 本技术是这样实现的，一种可快速放电并连续调节电压的小型高压电源模 块，包括有： 输入端口、功率开关模块、脉冲变压器、倍压整流电路、电压输出端、控制电路、隔 离驱动模块、反馈分压电路、机械开关模块； 输入端口，与功率开关模块相连接，用于为功率开关模块提供输入电压； 功率开关模块，分别与所述的隔离驱动模块和所述的脉冲变压器相连接，受来自 隔离驱动模块的开关驱动信号控制，将来自输入端口的输入电压变换为高频开关信号输出 到脉冲变压器； 脉冲变压器，分别与所述的功率开关模块和所述的倍压整流电路相连接，用于将 来自功率开关模块的高频开关信号隔离放大输出到倍压整流电路； 倍压整流电路，分别与所述的脉冲变压器和所述的电压输出端相连接，用于将来 自脉冲变压器的信号进行倍压，升压到所需要的电压整流输出到电压输出端； 电压输出端，分别与所述的倍压整流电路、所述的机械开关和所述的反馈分压电 路相连接，用于输出最终电压信号； 反馈分压电路，分别与所述的电压输出端和控制电路相连接，用于将所述的电压 输出端的电压信号反馈给所述的控制电路，实现所述的高压电源模块输出电压的稳压调 节； 控制电路，分别与所述的隔离驱动模块、所述的反馈分压电路和所述的机械开关 模块相连接，根据来自所述的反馈分压电路的信号产生开关控制信号和降压控制信号，将 开关控制信号输出到所述的隔离驱动模块，将降压控制信号输出到机械开关模块，实现所 述的高压电源模块输出电压的稳压调节； 隔离驱动模块，分别与所述的控制电路和所述的功率开关模块相连接，用于将来 自所述的控制电路的开关控制信号进行功率放大并转换为开关驱动信号输出到功率开关 模块，并且实现控制电路与功率开关模块的电气隔离； 机械开关模块，分别与所述的电压输出端和所述的控制电路相连接，接受来自所 述的控制电路的降压控制信号，将电压输出端的多余电量进行释放以实现输出电压的降 压。 进一步地，所述的机械开关模块包含两个触片和一个微型舵机；两个触片包括一 个动触片和一个固定触片，动触片与电压输出端的正极相连接，固定触片与电压输出端的 负极相连接；动触片与所述的微型舵机相连接，所述的动触片可以位于所述的微型舵机臂 上；所述的微型舵机分别与所述的动触片和所述的控制电路相连接。在升压过程中舵机转 角不变，使两触点保持在最大距离，在降压过程中调节舵机转角，在输出端用舵机控制动触 片与固定触片进行近距离拉电弧短路，将电容中多余电量放掉，近距离拉电弧之后，在几百 毫秒内舵机立即反转回复到初始位置，用于实现快速降压和安全保护，该放电模式快速简 易。 进一步地，所述的隔离驱动模块包括一个缓存驱动芯片和一个光耦合器；所述的 缓存驱动芯片分别与所述的控制电路和所述的光耦合器相连接，所述的光耦合器分别与所 述的缓存驱动芯片和所述的功率开关模块相连接，用于实现控制电路与功率开关模块的电 气隔离；所述的缓存驱动芯片和光耦合器用于将来自控制电路的开关控制信号进行功率放 大。 进一步地，所述的输入端口电压范围为直流5伏?32伏。 进一步地，所述的输出快速降压的放电时间在700毫秒以下。 进一步地，所述的控制电路为单片机控制电路。 进一步地，所述高压电源模块输出为直流0伏?6000伏连续可调。 进一步地，所述脉冲变压器输出0伏?600伏的高频开关信号。 进一步地，所述的倍压整流电路为十倍压整流电路。 进一步地，所述高压电源模块输出电压为直流2000伏?15000伏连续可调。 本技术的有益效果是，通过所述的控制电路，输入电压经输入端口、功率开关 模块、脉冲变压器、倍压整流电路、电压输出端、反馈分压电路、隔离驱动模块在电压输出端 产生高电压输出，实现输出电压连续可调；同时，本技术与现有技术相比，还具有以下 显著的优点： 1、柔性电子设备工作要求电压变化响应快，而目前的技术使用的降压方式放电时 长常常达到几秒甚至几十秒，无法满足工作要求，机械开关模块采用触片近距离拉电弧短 路的方式，可以在毫秒级别内迅速放电，通过单片机调压迅速达到较低的稳定电压； 2、机械开关模块采用自动控制模式，利用控制电路，在接收调低电压信号后能够 自动控制舵机转动角度，从而控制动作触点的位置，在允许的安全时间内自动回复到原来 位置，达到迅速放电的目的，因此该技术不会限制柔性器械的自由移动功能； 3、利用机械开关模块产生短路放电时若持续时间超过一定范围将对电路造成危 害，因此通过输入舵机角度定时转动程序来控制两触点保持一定距离的时间，防止短路过 久造成电路损害； 4、实际使用过程中，输出端电压较高，可高达6000伏左右，空气击穿电弧在室内 条件下大于8_，因此电子开关和小型机械继电器无法承受，高压继电器由于体积大不符合 小型电源的设计要求，而机械开关则在满足小型化的条件下实现短路调压的功能。 【附图说明】 图1为本技术的结构框图。 图2 (a)为本技术的机械开关模块模型图。 图2 (b)为本技术的一个十倍压整流电路图。 图3为本技术的一个二倍压整流电路图。 【具体实施方式】 如图1所示，本技术提供一种可快速放电并连续调节电压的小型高压电源模 块，其中： 所述的可快速放电并连续调节电压的小型高压电源模块包括输入端口、功率开关 模块、脉冲变压器、倍压整流电路、电压输出端、反馈分压电路、控制电路、隔离驱动模块、机 械开关丨吴块； 所述的输入端口，与功率开关模块相连接，用于为功率开关模块提供输入电压； 所述的功率开关模块，分别与所述的隔离驱动模块和所述的脉冲变压器相连接， 受来自隔离驱动模块的开关驱动信号控制，将来自输入端口的输入电压变换为高频开关本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可快速放电并连续调节电压的小型高压电源模块，其特征在于：所述的可快速放电并连续调节电压的小型高压电源模块包括输入端口、功率开关模块、脉冲变压器、倍压整流电路、电压输出端、反馈分压电路、控制电路、隔离驱动模块、机械开关模块；所述的输入端口，与功率开关模块相连接，用于为功率开关模块提供输入电压；所述的功率开关模块，分别与所述的隔离驱动模块和所述的脉冲变压器相连接，受来自隔离驱动模块的开关驱动信号控制，将来自输入端口的输入电压变换为高频开关信号输出到脉冲变压器；所述的脉冲变压器，分别与所述的功率开关模块和所述的倍压整流电路相连接，用于将来自功率开关模块的高频开关信号隔离放大输出到倍压整流电路；所述的倍压整流电路，分别与所述的脉冲变压器和所述的电压输出端相连接，用于将来自脉冲变压器的信号进行倍压，升压到所需要的电压整流输出到电压输出端；所述的电压输出端，分别与所述的倍压整流电路、所述的机械开关模块和所述的反馈分压电路相连接，用于输出最终电压信号；所述的反馈分压电路，分别与所述的电压输出端和控制电路相连接，用于将所述的电压输出端的电压信号反馈给所述的控制电路，实现所述的高压电源模块输出电压的稳压调节；所述的控制电路，分别与所述的隔离驱动模块、所述的反馈分压电路和所述的机械开关模块相连接，根据来自所述的反馈分压电路的信号产生开关控制信号和降压控制信号，将开关控制信号输出到所述的隔离驱动模块，将降压控制信号输出到机械开关模块，实现所述的高压电源模块输出电压的稳压调节；所述的隔离驱动模块，分别与所述的控制电路和所述的功率开关模块相连接，用于将来自所述的控制电路的开关控制信号进行功率放大并转换为开关驱动信号输出到功率开关模块，并且实现控制电路与功率开关模块的电气隔离；所述的机械开关模块，分别与所述的电压输出端和所述的控制电路相连接，接受来自所述的控制电路的降压控制信号，将电压输出端的多余电量进行释放以实现输出电压的降压。...
【技术特征摘要】
1. 一种可快速放电并连续调节电压的小型高压电源模块，其特征在于： 所述的可快速放电并连续调节电压的小型高压电源模块包括输入端口、功率开关模 块、脉冲变压器、倍压整流电路、电压输出端、反馈分压电路、控制电路、隔离驱动模块、机械 开关丨吴块； 所述的输入端口，与功率开关模块相连接，用于为功率开关模块提供输入电压； 所述的功率开关模块，分别与所述的隔离驱动模块和所述的脉冲变压器相连接，受来 自隔离驱动模块的开关驱动信号控制，将来自输入端口的输入电压变换为高频开关信号输 出到脉冲变压器； 所述的脉冲变压器，分别与所述的功率开关模块和所述的倍压整流电路相连接，用于 将来自功率开关模块的高频开关信号隔离放大输出到倍压整流电路； 所述的倍压整流电路，分别与所述的脉冲变压器和所述的电压输出端相连接，用于将 来自脉冲变压器的信号进行倍压，升压到所需要的电压整流输出到电压输出端； 所述的电压输出端，分别与所述的倍压整流电路、所述的机械开关模块和所述的反馈 分压电路相连接，用于输出最终电压信号； 所述的反馈分压电路，分别与所述的电压输出端和控制电路相连接，用于将所述的电 压输出端的电压信号反馈给所述的控制电路，实现所述的高压电源模块输出电压的稳压调 节； 所述的控制电路，分别与所述的隔离驱动模块、所述的反馈分压电路和所述的机械开 关模块相连接，根据来自所述的反馈分压电路的信号产生开关控制信号和降压控制信号， 将开关控制信号输出到所述的隔离驱动模块，将降压控制信号输出到机械开关模块，实现 所述的高压电源模块输出电压的稳压调节； 所述的隔离驱动模块，分别与所述的控制电路和所述的功率开关模块相连接，用于将 来自所述的控制电路的开关控制信号进行功率放大并转换为开关驱动信号输出到功率开 关模块，并且实现控制电路与功率开关模块的电气隔离； 所述的机械开关模块，分别与所述的电压输出端和所述的控制电路相连接，接受来自 所述的控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：李铁风，翟志鹏，李铭全，邱一苇，饶平，李驰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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