高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路包括光输入电路、电流差检测电路、光电流跟踪电路、采样输出电路及误差放大器；所述光输入电路依次通过所述电流差检测电路与所述光电流跟踪电路连接；所述光电流跟踪电路分别与所述采样输出电路、误差放大器连接。本发明专利技术提供的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路，由于在高压输出端与电源输入端之间只有一处隔离，从而简化电路，降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电压检测
，特别涉及一种高压开关电源的隔离式电压电流 检测控制电路。
技术介绍
高压开关电源是半导体制造设备中的重要组件，广泛使用于注入机、ALD (Atomic layer deposit,原子层沉积)、刻蚀机等等设备。在半导体制造设备中，要求高压开关电源 必须符合以下两个特征1.具有可控制输出电压的功能，在外部信号的控制下，电源应可 以输出几十伏直至几千伏的任意电压。2.高压输出端与供电端在电气上完全隔离，以实现 电源极性可变，并保证人员与设备的安全。高压开关电源的整体结构如图1所示。输入的电源经工频整流滤波后，由功率驱 动器产生高频交流电，驱动变压器实现升压，再通过高频整流滤波电路变为高压直流电作 为高压开关电源的最终输出。电压检测电路在整个高压开关电源中的作用是测量最终输出 的电压，并传送给反馈控制电路，反馈控制电路根据输出电压调节功率驱动器上的高频交 流电参数，从而调节最终输出电压，使其稳定在设定值。根据半导体制造设备的要求，电压 检测电路必须是隔离式的，也就是说它在电源输入一边和在高压输出一边的电路之间，没 有任何电气连接。在现有技术中，一种方案的高压开关电源的电压电流检测电路如图2所示。高压 输出经分压电阻R1、R2分压后，与电压设置信号进行误差放大，再传送至主控电路。该方案 至少需要三处跨越高压输出一边与电源输入一边，必须进行如下隔离1.电压设置信号传送至误差放大器，需要保持其电压信息，必须由线性光耦进行隔离。2.误差放大器至主控电路的信号需要由光耦进行隔离。3.误差放大器和线性光耦在高压输出一边需要由电源供电，而该供电电源必须由 电源输入一边提供，而且与电源输入一边隔离。如果将误差放大器置于电源输入一边，可以省去误差放大器之后的光耦，但必须 在分压后的高压信号与误差放大器之间使用线性光耦进行隔离，如图3所示的现有技术第二种方案。可见，现有技术方案比较复杂，需要多个隔离器件，其中线性光耦成本较高；若要 隔离数千伏的电压，电源隔离部分较难实现。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种简化电路，降低成本的高压开关电源的隔离式电压 电流检测控制电路。根据本专利技术的一个方面，提供一种高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路 包括光输入电路、电流差检测电路、光电流跟踪电路、采样输出电路及误差放大器；所述 光输入电路通过所述电流差检测电路与所述光电流跟踪电路连接；所述光电流跟踪电路分别与所述采样输出电路、误差放大器连接。进一步地，所述光输入电路包括电阻R1、光耦合器 OCl中的发光二极管；所述 电阻Rl与所述光耦合器OCl中的发光二极管串联。进一步地，所述电流差检测电路包括光耦合器OCl中的光敏器件、光耦合器0C2中 的光敏器件、电阻R2及电阻R3 ;所述光耦合器OCl中的光敏器件与所述电阻R2连接；所述光耦合器0C2中的光敏器件 与所述电阻R3连接；所述R2与所述R3并联，并都接地。进一步地，所述光电流跟踪电路包括运算放大器Al、光耦合器0C2中的发光二极 管；所述运算放大器Al的同相输入端连接在所述光耦合器OCl中的光敏器件与所述电阻 R2之间；所述运算放大器Al的反相输入端连接在所述R3与所述光耦合器0C2中的光敏器 件之间；所述运算放大器Al的输出端与所述光耦合器0C2中的发光二极管连接。进一步地，所述采样输出电路是电阻R4，所述电阻R4分别与所述光耦合器0C2中 的发光二极管、所述误差放大器连接。进一步地，所述光敏器件包括光敏二极管、光敏三极管或光敏达林顿晶体管。本专利技术提供的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路，由于在高压输出端 与电源输入端之间只有一处隔离，从而简化电路，降低成本。附图说明图1是高压开关电源的结构框图；图2是一现有高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路的结构示意图；图3是另一现有高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路的结构示 意图；图5是本专利技术实施例提供的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路用在高压 开关电源的结构示意图。本专利技术目的、功能及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式如图4所示，本专利技术实施例提供的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路 包括光输入电路1、电流差检测电路2、光电流跟踪电路3、采样输出电路4及误差放大器(图 中未示出)。光输入电路I通过电流差检测电路2与光电流跟踪电路3连接。光电流跟踪电 路3分别与米样输出电路4、误差放大器连接。其中，光输入电路I包括电阻R1、光稱合器 OCl中的发光二极管。电阻Rl与光耦合器OCl中的二极管串联，并连接到开关电源的高压 输出端。电流差检测电路2包括光稱合器OCl中的光敏器件、光稱合器0C2中的光敏器件、 电阻R2及电阻R3。光耦合器OCl中的光敏器件与电阻R2连接。光耦合器0C2中的光敏器 件与电阻R3连接。R2与R3并联，并都接地。光电流跟踪电路3包括运算放大器、光耦合 器0C2中的发光二极管。运算放大器Al的同相输入端连接在光耦合器OCl中的光敏器件 与电阻R2之间。运算放大器Al的反相输入端连接在R3与光耦合器0C2中的光敏器件之 间。运算放大器Al的输出端与光耦合器0C2中的发光二极管连接。电阻Rl接收光耦合器OCl输出的电流得到电压VRl。电阻R2接收光耦合器0C2输出的电流得到电压VR2。运算 放大器Al将电阻R2和R3上电压之差VR2-VR3放大。采样输出电路4是电阻R4。电阻R4 分别与光耦合器0C2中的发光二极管、误差放大器连接。在电阻R4上获得的电压VR4作为 部分的输出电压，传送给误差放大器。光敏器件包括光敏二极管、光敏三极管或光敏达林顿 晶体管。电阻R2、R3，运算放大器Al构成的负反馈环路使得光耦合器0C2的输出端电流等 于光I禹合器OCl的输出端电流。由于光I禹合器OCl与光I禹合器0C2参数、工作环境一致,此 时光稱合器0C2的输入端电流等于光稱合器OCl的输入端电流，即电阻Rl与电阻R4中的 电流相等；光耦合器OCl输入端产生的电压降相对于高压电源输出电压可以忽略，所以电 阻Rl中的电流等于高压输出电压(HV+与HV-之间的电压，记为Vh )除以电阻Rl的阻值； 输出电压即电阻R4上的电压等于Vh*R4/Rl,从而测量出闻压输出电压Vh ；电阻R4除作为 测量电压之用外，还起到保护光耦合器0C2的输入端、运算放大器Al的输出端不至于过流 的作用。本专利技术实施例提供的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路相对图3所 示的隔离式电压电流检测控制电路，在省去了高压部分供电和电源隔离部分的情况下，可 以获知高压输出端电压。该隔离式电压电流检测控制电路适用于“数字电源”场合，即将该 电压进行模数转换后再用数字的方法进行反馈控制的场合；适用于测量高压端参数用于过 压过流保护的场合。如图5所示，本专利技术实施例提供的高压开关电源，其包括图4所示的隔离式电压电 流检测控制电路。该高压开关电源输出电压范围(T2KV，输出电压由0 2mA电流控制，输出 端限流保护电流20mA。可运用图3所示的隔离式电压电流检测电路测量高压输出端的电 流。高压侧的负载电流直接通过光耦合器OC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路，其特征在于，包括：光输入电路、电流差检测电路、光电流跟踪电路、采样输出电路及误差放大器；所述光输入电路通过所述电流差检测电路与所述光电流跟踪电路连接；所述光电流跟踪电路分别与所述采样输出电路、误差放大器连接。

【技术特征摘要】
1.一种高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路，其特征在于，包括光输入电路、电流差检测电路、光电流跟踪电路、采样输出电路及误差放大器；所述光输入电路通过所述电流差检测电路与所述光电流跟踪电路连接；所述光电流跟踪电路分别与所述采样输出电路、误差放大器连接。2.根据权利要求1所述的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路，其特征在于，所述光输入电路包括电阻R1、光耦合器OCl中的发光二极管；所述电阻Rl与所述光耦合器OCl中的发光二极管串联。3.根据权利要求1所述的高压开关电源的隔离式电压电流检测控制电路，其特征在于，所述电流差检测电路包括光耦合器OCl中的光敏器件、光耦合器0C2中的光敏器件、电阻R2及电阻R3 ；所述光耦合器OCl中的光敏器件与所述电阻R2连接；所述光耦合器0C2中的光敏器件与所述电阻R3连接；所述R...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵章琰，李勇滔，秦威，李英杰，夏洋，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：