一种适用于Sipm光倍增管的空间场电源制造技术

本发明专利技术提供了一种适用于Sipm光倍增管的空间场电源，包括反激功率变换拓扑、整流滤波电路、运算放大器、DA芯片、PNP型三极管及NPN型三极管；由运算放大器、DA芯片和三极管构成线性调整电路，反激功率变换拓扑将输入端的低压转化为高电压，经整流滤波电路滤波后作为线性调整电路的输入，利用DA芯片和运算放大器控制流过三极管的电流大小，在输出端利用三极管的线性放大特性，在线性调整电路输出端输出可线性调整的高电压。本发明专利技术能够实现连续可调、宽范围高电压输出。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于Sipm光倍增管的空间场电源
本专利技术涉及电力电子学
，具体涉及一种适用于Sipm光倍增管的空间场电源。
技术介绍
为满足火星环绕探测任务，火星能量粒子分析仪中采用Sipm光倍增管对火星的能量粒子进行探测。由于火星空间环境复杂，Sipm光倍增管工作条件极其恶劣，因此Sipm光倍增管对其供电电压要求很高。通常，Sipm光倍增管要求的供电电压范围为0～150V连续可调，同时要求全输出电压范围内精确度小于0.1V，稳定度小于0.01﹪。在航天用DC-DC电源模块领域中，目前还没有能够达到上述使用要求的电源。可调输出电源的实现常用方法有两种，一是直接使用高压运算放大器，利用反向输入比例放大电路实现输出可调，但高压运算放大器价格昂贵，且国内目前尚无满足抗辐照要求的器件，此类特殊器件，国外的芯片有禁运风险。二是采用可调电压调整器，在调整端输入变化的电压，在输出端得到线性输出的电压，但通常适用于低压输出的情况，Sipm光倍增管需要最高150V的高压，所以此种方案也不能满足需求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种适用于Sipm光倍增管的空间场电源，能够实现连续可调高电压的输出。本专利技术采取的技术方案如下：一种适用于Sipm光倍增管的空间场电源，包括反激功率变换拓扑、整流滤波电路、运算放大器、DA芯片、PNP型三极管及NPN型三极管；由运算放大器、DA芯片和三极管构成线性调整电路，反激功率变换拓扑用于将输入端的低压转化为高电压，所述高电压经整流滤波电路滤波后作为线性调整电路的输入，线性调整电路输出可线性调整的高电压；DA芯片采集外部输入数字信号，输出模拟控制信号给连接运算放大器的同相输入端；所述整流滤波电路的输出端串联电阻R4后与PNP型三极管的发射极连接，PNP型三极管集电极串联电阻R2后连接运算放大器的反相输入端，PNP型三极管基极串联电阻R10后连接NPN型三极管的集电极，同时PNP型三极管集电极作为线性调整电路的输出端，运算放大器的输出端连接NPN型三极管的基极，NPN型三极管的发射极串联电阻R11后接地；所述DA芯片与运算放大器连接的电路上串联有电阻R6，运算放大器的同相输入端与地之间串联有电阻R7；所述运算放大器的输出端与NPN型三极管的基极连接的电路上串联有电阻R8，同时电阻R9一端连接在电阻R8与NPN型三极管的基极连接的电路上，另一端接地。进一步地，所述反激功率变换拓扑包括反激功率变换电路和变压器。进一步地，所述空间场电源进一步包括电阻R1、R3、R5、电容C1、C2、C3、C6；C1、R1、R3串联后一端连在PNP三极管的集电极与R2相连的电路上，另一端接地，同时C1与R1串联后与R2并联；C3并联在运算放大器反相输入端与运算放大器输出端两端，同时C2和R5串联后也并联在运算放大器反相输入端与运算放大器输出端两端，C6串联在运算放大器电源引脚与地线之间的电路上。有益效果：1、本专利技术采用低压器件控制高压输出，模拟电路与数字电路结合，精度高，利用DA芯片和运算放大器控制流过三极管的电流大小，在输出端利用三极管的线性放大特性，得到等比例可调的输出电压，实现了连续可调、宽范围高电压输出；而且，运算放大器、DA芯片均能满足抗辐照要求；其次，电路中的电阻R6、R7、R8、R9，可以通过调节电阻大小，实现特定输入得到特定输出的结果。2、本专利技术采用反激功率变换电路，电路更加简洁。3、本专利技术的电路中加入电阻R1、R3、R5、电容C1、C2、C3、C6，可以避免自激振荡，保证电路的稳定性。附图说明图1为本专利技术的组成示意图。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本专利技术提供的适用于Sipm光倍增管的空间场电源，包括反激功率变换拓扑、整流滤波电路、DA芯片、PNP型三极管及NPN型三极管，由运算放大器、DA芯片和三极管构成线性调整电路，反激功率变换拓扑用于将一次母线的低压(通常24V～33V)转化成二次电源输出端的高电压，此电压值可达150V以上。二次电源的高电压经整流滤波电路滤波后作为线性调整电路的输入，线性调整电路输出可线性调整的宽范围高电压。反激功率变换拓扑包括反激功率变换电路和变压器T1。如图1所示，空间场电源的输入为Vin，Vingnd，Vin为+29V输入正线和Vingnd为+29V输入回线，空间场电源的输出为Vout，Voutgnd，Vout为输出正线，Voutgnd为输出回线，输入电压正线Vin连接变压器T1的1脚，输入电压回线Vingnd连接变压器T1的2脚，变压器T1的3脚和4脚连接整流滤波电路，整流滤波电路整流后的输出正线连接电阻R4的一端，整流滤波电路整流后的输出回线Voutgnd即为地线。PNP型三极管VQ1的发射极连接R4的另一端，PNP型三极管VQ1的基极连接R10的一端，NPN型三极管VQ2的集电极连接R10的另一端，NPN型三极管VQ2的基极连接运算放大器N1A的1脚即输出端，运算放大器N1A的1脚与NPN型三极管VQ2的基极连接的电路上串联有电阻R8，同时电阻R9一端连接在电阻R8与NPN型三极管VQ2的基极连接的电路上，另一端接输出回线Voutgnd，NPN型三极管VQ2的集电极连接R11的一端，R11的另一端接输出回线Voutgnd。运算放大器N1A的4脚连接C6的一端且连接+12V供电端，C6的另一端接输出回线Voutgnd，运算放大器N1A的11脚接输出回线Voutgnd，运算放大器N1A的3脚即同相输入端连接DA芯片N2的4脚，DA芯片N2的4脚与运算放大器N1A的3脚连接的电路上串联有电阻R6，同时电阻R7一端连接在电阻R6与运算放大器N1A的3脚连接的电路上，另一端接输出回线Voutgnd。运算放大器N1A的2脚即反相输入端通过R2与PNP型三极管VQ1的集电极相连作为反馈。C1、R1、R3串联后一端连在PNP型三极管VQ1的集电极与R2相连的电路上，另一端接输出回线Voutgnd，同时C1与R1串联后与R2并联。C3并联在运算放大器N1A的2脚与运算放大器N1A的1脚两端，同时C2和R5串联后也并联在运算放大器N1A的2脚与运算放大器N1A的1脚两端，C1、C2、C3用于调稳，避免自激振荡。DA芯片N2的1脚接控制数字信号，N2的2脚接输入时钟信号，N2的3脚接芯片使能信号，N2的4脚接电阻R6的另一端，N2的5脚接输出回线，N2的6脚、7脚悬空，N2的8脚接电阻R12的一端，C8一端接N2的1脚和5脚，C9一端接N2的2脚和5脚，C10一端接N2的2脚和5脚，C7连接芯片的+5V供电端。外部数字信号通过DA芯片N2的1脚输入，由DA芯片N2的4脚输出模拟信号给运算放大器N1A的3脚，同时运算放大器N1A的2脚接收来自PNP型三极管VQ1的集电极的输出信号即电路输出端的反馈信号，运算放大器N1A比较模拟信号和电路输出端反馈信号后输出。调整输出端的高电压时，是利用运算放大器的输出来调节三级管基极的电流大小，由于流经NPN型三极管VQ2的基极电流的微小变化量会引起流经NPN型三极管VQ2的集电极电流较大的变化，因此，R4两端的电压值改变，使得线性调整电路输出电压改变。改变外部数字信号，相应的运算放大器N1A的4脚的输出信号改变，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于Sipm光倍增管的空间场电源，其特征在于，包括反激功率变换拓扑、整流滤波电路、运算放大器、DA芯片、PNP型三极管及NPN型三极管；由运算放大器、DA芯片和三极管构成线性调整电路，反激功率变换拓扑用于将输入端的低压转化为高电压，所述高电压经整流滤波电路滤波后作为线性调整电路的输入，线性调整电路输出可线性调整的高电压；DA芯片采集外部输入数字信号，输出模拟控制信号给连接运算放大器的同相输入端；所述整流滤波电路的输出端串联电阻R4后与PNP型三极管的发射极连接，PNP型三极管集电极串联电阻R2后连接运算放大器的反相输入端，PNP型三极管基极串联电阻R10后连接NPN型三极管的集电极，同时PNP型三极管集电极作为线性调整电路的输出端，运算放大器的输出端连接NPN型三极管的基极，NPN型三极管的发射极串联电阻R11后接地；所述DA芯片与运算放大器连接的电路上串联有电阻R6，运算放大器的同相输入端与地之间串联有电阻R7；所述运算放大器的输出端与NPN型三极管的基极连接的电路上串联有电阻R8，同时电阻R9一端连接在电阻R8与NPN型三极管的基极连接的电路上，另一端接地。

【技术特征摘要】
1.一种适用于Sipm光倍增管的空间场电源，其特征在于，包括反激功率变换拓扑、整流滤波电路、运算放大器、DA芯片、PNP型三极管及NPN型三极管；由运算放大器、DA芯片和三极管构成线性调整电路，反激功率变换拓扑用于将输入端的低压转化为高电压，所述高电压经整流滤波电路滤波后作为线性调整电路的输入，线性调整电路输出可线性调整的高电压；DA芯片采集外部输入数字信号，输出模拟控制信号给连接运算放大器的同相输入端；所述整流滤波电路的输出端串联电阻R4后与PNP型三极管的发射极连接，PNP型三极管集电极串联电阻R2后连接运算放大器的反相输入端，PNP型三极管基极串联电阻R10后连接NPN型三极管的集电极，同时PNP型三极管集电极作为线性调整电路的输出端，运算放大器的输出端连接NPN型三极管的基极，NPN型三极管的发射极串联电阻R11后接地；所述DA芯片与运算放大器连接的...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪晓文，王鷁，李斌，胡向宇，李存惠，
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