自激式小功率负高压模块电源.pdf

本发明涉及一种自激式小功率负高压模块电源，它包括封装在壳体内的电源电路，电源电路上焊接有数根引针，电源电路包括反馈控制电路、振荡驱动电路及整流滤波电路，反馈控制电路通过振荡驱动电路与整流滤波电路连接，整流滤波电路与反馈控制电路连接；本发明的有益效果是：电路简单，易于制作；温漂小，稳定度高，输出纹波低，长期稳定性好；外形尺寸小，重量轻，易于安装。

1.  一种自激式小功率负高压模块电源，包括封装在壳体(1)内的电源电路，电源电路上焊接有数根引针(2)，其特征在于：所述电源电路包括反馈控制电路、振荡驱动电路及整流滤波电路，所述反馈控制电路通过振荡驱动电路与整流滤波电路连接，所述整流滤波电路与反馈控制电路连接；所述反馈控制电路中电源输入端Vin分别接电容C1的正极、三极管T1的集电极、控制芯片U1的11脚和12脚，电容C1的负极接地，电容C2的正极接控制芯片U1的13脚，电容C2的负极分别接控制芯片U1的10脚和三极管T1的基极，三极管T1发射极分别接控制芯片U1的2脚和电阻R8的一端，电阻R8的另一端接控制芯片U1的3脚，控制芯片U1的6脚分别接电阻R2和电阻R3的一端，控制芯片U1的4脚分别接电阻R2的另一端、电容C4的一端、电阻R4的一端及二极管D1的正极，电阻R4的另一端接电容C4的另一端及地，控制芯片U1的5脚分别接电阻R3的另一端、电阻R1和电阻R5的一端、二极管D1的负极，电阻R1的另一端接电压调节输入端Vadj，电阻R5的另一端通过电阻R6接电阻R7的一端，控制芯片U1的7脚接地；所述振荡驱动电路中变压器TRF初级线圈Lp1的1端分别接电阻R10的一端、电容C3的正极及反馈控制电路中控制芯片U1的3脚，电容C3的负极接地，变压器TRF初级线圈Lp1的2端接三极管T2的集电极，变压器TRF反馈线圈Lp2的3端通过电阻R9接三极管T2的基极，变压器TRF反馈线圈Lp2的4端分别接电阻R10的另一端、电阻R11的一端及电容C5的一端，电阻R11的另一端接二极管D2的正极，电容C5的另一端分别与二极管D2的负极、三极管T2发射极相连并接地；所述整流滤波电路中变压器TRF次级线圈Ls的5端分别接二极管D3的负极和二极管D4的正极，变压器TRF次级线圈Ls的6端分别接电容C6和电容C7的一端，二极管D3的正极分别接电容C6的另一端、电阻R12的一端及反馈控制电路中电阻R7的另一端，电阻R12的另一端接电容C8的一端并作为高压输出端-HV，二极管D4的负极分别与电容C8和电容C7的另一端相连并接输出地HGND。

2.  根据权利要求1所述的自激式小功率负高压模块电源，其特征在于：所述数根引针(2)露于壳体(1)外，一侧为五根引针(2)按直流电源输入端Vin、输入地GND、控制地GND、电压调节输入端Vadj、空脚NC顺序排列，另一侧为两根引针(2)，按负高压输出端-HV、高压输出地HGND顺序排列。

自激式小功率负高压模块电源
技术领域
本发明涉及一种用于质量光谱学与固体表面分析、高能物理检测、半导体元件检测系统、环境监测及尘埃粒子计数器、医疗应用等方面仪器设备中的自激式小功率负高压模块电源。
背景技术
现有的小功率高压电源产品，大多采用控制它激振荡方波的幅度、脉冲宽度(占空比)或脉冲频率等，通过驱动功率开关管及变压器，来达到稳定和调节输出高压的目的。由于开关管的控制信号为方波，其快速的导通和关断会带来较高的dv/dt和di/dt，它一方面会产生电磁干扰(EMI)，对供电电源造成污染；另一方面使输出电压的纹波噪声随之增大且较难滤除，直接影响客户系统整机检测分析的准确性。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种电路设计合理、可靠性稳定性较高的自激式小功率负高压模块电源。
本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种自激式小功率负高压模块电源，包括封装在壳体内的电源电路，电源电路上焊接有数根引针，其特征在于：所述电源电路包括反馈控制电路、振荡驱动电路及整流滤波电路，所述反馈控制电路通过振荡驱动电路与整流滤波电路连接，所述整流滤波电路与反馈控制电路连接；
所述反馈控制电路中电源输入端Vin分别接电容C1的正极、三极管T1的集电极、控制芯片U1的11脚和12脚，电容C1的负极接地，电容C2的正极接控制芯片U1的13脚，电容C2的负极分别接控制芯片U1的10脚和三极管T1的基极，三极管T1发射极分别接控制芯片U1的2脚和电阻R8的一端，电阻R8的另一端接控制芯片U1的3脚，控制芯片U1的6脚分别接电阻R2和电阻R3的一端，控制芯片U1的4脚分别接电阻R2的另一端、电容C4的一端、电阻R4的一端及二极管D1的正极，电阻R4的另一端接电容C4的另一端及地，控制芯片U1的5脚分别接电阻R3的另一端、电阻R1和电阻R5的一端、二极管D1的负极，电阻R1的另一端接电压调节输入端Vadj，电阻R5的另一端通过电阻R6接电阻R7的一端，控制芯片U1的7脚接地；
所述振荡驱动电路中变压器TRF初级线圈Lp1的1端分别接电阻R10的一端、电容C3的正极及反馈控制电路中控制芯片U1的3脚，电容C3的负极接地，变压器TRF初级线圈Lp1的2端接三极管T2的集电极，变压器TRF反馈线圈Lp2的3端通过电阻R9接三极管T2的基极，变压器TRF反馈线圈Lp2的4端分别接电阻R10的另一端、电阻R11的一端及电容C5的一端，电阻R11的另一端接二极管D2的正极，电容C5的另一端分别与二极管D2的负极、三极管T2发射极相连并接地；
所述整流滤波电路中变压器TRF次级线圈Ls的5端分别接二极管D3的负极和二极管D4的正极，变压器TRF次级线圈Ls的6端分别接电容C6和电容C7的一端，二极管D3的正极分别接电容C6的另一端、电阻R12的一端及反馈控制电路中电阻R7的另一端，电阻R12的另一端接电容C8的一端并作为高压输出端-HV，二极管D4的负极分别与电容C8和电容C7的另一端相连并接输出地HGND。
本发明的有益效果是：电路简单，易于制作；温漂小，稳定度高，输出纹波低，长期稳定性好；外形尺寸小，重量轻，易于安装。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图2为图1的仰视图。
图3为本发明的电路连接框图。
图4为本发明的电路原理图。
具体实施方式
如图1、2、3、4所示，自激式小功率负高压模块电源，包括封装在壳体1内的电源电路，电源电路上焊接有数根引针2，电源电路包括反馈控制电路、振荡驱动电路及整流滤波电路，反馈控制电路通过振荡驱动电路与整流滤波电路连接，整流滤波电路与反馈控制电路连接；
反馈控制电路中电源输入端Vin分别接电容C1的正极、三极管T1的集电极、控制芯片U1的11脚和12脚，电容C1的负极接地，电容C2的正极接控制芯片U1的13脚，电容C2的负极分别接控制芯片U1的10脚和三极管T1的基极，三极管T1发射极分别接控制芯片U1的2脚和电阻R8的一端，电阻R8的另一端接控制芯片U1的3脚，控制芯片U1的6脚分别接电阻R2和电阻R3的一端，控制芯片U1的4脚分别接电阻R2的另一端、电容C4的一端、电阻R4的一端及二极管D1的正极，电阻R4的另一端接电容C4的另一端及地，控制芯片U1的5脚分别接电阻R3的另一端、电阻R1和电阻R5的一端、二极管D1的负极，电阻R1的另一端接电压调节输入端Vadj，电阻R5的另一端通过电阻R6接电阻R7的一端，控制芯片U1的7脚接地；
振荡驱动电路中变压器TRF初级线圈Lp1的1端分别接电阻R10的一端、电容C3的正极及反馈控制电路中控制芯片U1的3脚，电容C3的负极接地，变压器TRF初级线圈Lp1的2端接三极管T2的集电极，变压器TRF反馈线圈Lp2的3端通过电阻R9接三极管T2的基极，变压器TRF反馈线圈Lp2的4端分别接电阻R10的另一端、电阻R11的一端及电容C5的一端，电阻R11的另一端接二极管D2的正极，电容C5的另一端分别与二极管D2的负极、三极管T2发射极相连并接地；
整流滤波电路中变压器TRF次级线圈Ls的5端分别接二极管D3的负极和二极管D4的正极，变压器TRF次级线圈Ls的6端分别接电容C6和电容C7的一端，二极管D3的正极分别接电容C6的另一端、电阻R12的一端及反馈控制电路中电阻R7的另一端，电阻R12的另一端接电容C8的一端并作为高压输出端-HV，二极管D4的负极分别与电容C8和电容C7的另一端相连并接输出地HGND。
主电路采用自激式振荡电路，在参数选配合理的条件下，可大大降低dv/dt和di/dt，该电路的工作波形稳定且无高次谐波，同时确保输入、输出及控制的各个地间的独立路径；合理的PCB布局；优良的变压器制作方式等，能很好地降低EMI及输出纹波。
选用低噪声、低温漂、稳定性好的控制芯片及其它元器件，提高模块电源的长期稳定性。
电源采用金属外壳，并将壳体接地，有很好的电磁屏蔽作用，提高电源的抗干扰能力。
数根引针2露于壳体1外，一侧为五根引针2按直流电源输入端Vin、输入地GND、控制地GND、电压调节输入端Vadj、空脚NC顺序排列，另一侧为两根引针2，按负高压输出端-HV、高压输出地HGND顺序排列。
工作原理：供电输入Vin通过调整三极管T1发射极的输出，给振荡驱动电路供电，当振荡三极管T2导通时，在初级线圈Lp1上产生感应电势，通过变压器TRF耦合，在反馈线圈Lp2上产生的感应电压通过电阻R9、振荡三极管T2和电容C5形成正反馈，使初级线圈Lp1中的电流达到最大值。此后，各线圈的感应电势改变方向，反馈线圈Lp2通过电容C5、电阻R9，在振荡三极管T2的发射极与基极间加一反向电压，使其迅速截止，此时初级线圈Lp1中的电流为零，完成一个振荡周期。重复上述过程，形成自激振荡。电阻R10、电阻R11及二极管D2为振荡三极管T2提供静态偏置。初级产生的振荡高频交流电压，通过变压器TRF耦合到其次级，并通过由电容C6、电容C7、二极管D3、二极管D4组成的二倍压整流电路，产生脉动直流高压，再经过电阻R12和电容C8滤波，输出平滑的直流高压。
输出高压通过反馈电阻R5~R7获得高压采样信号，与内部基准及外部调节电压Vadj一起作为反馈信号，加到控制芯片U1的5脚，控制芯片U1的4脚连接参考基准端，通过控制芯片U1的10脚控制调整三极管T1的输出，进而改变振荡幅度，当负载一定时，最终稳定高压输出。当高压输出过载时，通过在电阻R8上获得的初级反射电流采样信号，启动控制芯片U1内部的保护电路，使调整三极管T1输出电压降低，从而起到保护作用。