间断供电开关电源组合式恒电位仪的制作方法_2

文档序号:8992275阅读:来源:国知局
位差。具体地,所述阴极电位控制电路I包括依次连接的第一级运算放大电路11和第二级运算放大电路12 ;所述第一级运算放大电路11其中一输入端子与开关电源电路4的负输出端子电连接,另一输入端子与预设的参比电极电连接;所述第二级运算放大电路12其中一输入端子与给定电压的输出端子电连接,另一输入端子与第一级运算放大电路11的输出端子电连接。
[0027]进一步,所述第一级运算放大电路11用于测量得出反馈电压,其包括运算放大器IC1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5。所述运算放大器ICl的第一信号输入端子通过电阻Rl与开关电源电路4的负输出端子电连接并共地,其第二信号输入端子通过电阻R2与参比电极输入端子电连接,其输出端子输出反馈电压至第二级运算放大电路12。所述电阻R3 —端电连接于电阻Rl接地的一端,另一端电连接于电阻R4的一端。所述电阻R4的另一端电连接于电阻R2和运算放大器ICl的第二信号输入端子之间。所述电阻R5—端电连接于电阻Rl和运算放大器ICl的第一信号输入端子之间,另一端电连接于运算放大器ICl的输出端子。由于运算放大器ICl的第二信号输入端子有R4引入的直流偏置电压,运算放大器ICl的输出端子能够获得与不同类型的参比电极相匹配的低阻抗反馈电压,从而实现第一级运算放大电路11对反馈电压的获取及输出。
[0028]进一步,所述第二级运算放大电路12用于比较反馈电压和给定电压,并输出比较结果实现对阴极电位的调整,其包括运算放大器IC2、电阻R6、滑动变阻器R0、电阻R7、电阻R8、电阻R9和电阻R10。所述运算放大器IC2的第一信号输入端子依次与电阻R8、滑动变阻器RO以及电阻R6电连接,其第二信号输入端子通过电阻R9与运算放大器ICl的输出端子电连接,其电源输入端子接入+12V的工作电源,其第三输入端子接入电阻R7,其输出端子输出所述通断信号至所述通断驱动电路2。所述电阻R6 —端电连接于电阻R3和电阻R4之间,另一端电连接于滑动变阻器RO的一端。所述滑动变阻器RO的滑动变阻端通过电阻R8与运算放大器IC2的第一信号输入端子电连接,滑动变阻器RO中电连接于电阻R6的一端相对的另一端通过电阻R7与运算放大器IC2的第三输入端子电连接。所述电阻RlO —端电连接于电阻R8与运算放大器IC2的第一信号输入端子之间,另一端电连接于运算放大器IC2的输出端子。通过调节分压器R7、R6、R3和滑动变阻器RO实现给定电压的毫伏级设定。所述第二级运算放大电路12通过将从滑动变阻器RO获得的给定电压和从运算放大器ICl的输出端获得的反馈电压在运算放大器IC2进行高精度的比较,实现运算放大器IC2的输出端子产生高电平或者低电平的通断信号。
[0029]所述通断驱动电路2用于接收所述阴极电位控制电路I的所述通断信号,并根据所述通断信号控制通断开关电路3的导通或断开。具体地,所述通断驱动电路2包括光耦器和驱动电路。在本实施例中,所述光耦器为三极管型光电耦合器,所述驱动电路为三极管驱动电路。
[0030]进一步,所述三极管型光电耦合器IC3的电源输入端子接入工作电源,在本实施例中,其电源输入端子接入所述+12V的工作电源;所述三极管型光电親合器IC3的电信号输入端子通过一电阻Rll与所述第二级运算放大电路12的输出端子电连接,也即其电信号输入端子通过一电阻Rll与所述运算放大器IC2的输出端子电连接;所述三极管型光电耦合器IC3的集电极输出端子为第一通断信号输出端子,其输出通断信号至所述三极管驱动电路;所述三极管型光电耦合器IC3的发射极输出端子通过一 RC并联电路与其基极输出端子电连接,并形成第二通断信号输出端子,其输出通断信号至所述三极管驱动电路。
[0031]进一步,所述三极管驱动电路包括三极管BG1、第一基极电阻R13、第二基极电阻R14和集电极电阻R15。所述三极管BGl基极通过所述第一基极电阻R13与所述三极管型光电耦合器IC3的集电极输出端子(也即第一通断信号输出端子)电连接;所述第二基极电阻R14 —端电连接于三极管BGl基极与第一基极电阻R13之间,另一端通过所述集电极电阻R15与三极管BGl集电极电连接,且所述第二基极电阻R14与集电极电阻R15之间接入偏置电源+12V ;所述三极管BGl集电极与集电极电阻R15之间引出一通断驱动端子J2。
[0032]所述开关电源电路4用于产生极化电流,其包括多个开关电源(E1、E2、E3?En),各个开关电源的输出电流大小一致。所述多个开关电源(E1、E2、E3?En)的负输出端子共地,并形成一用于接入外部阴极保护负载的阴极的负极总输出端子,该负极总输出端子也即本实用新型恒电位仪的负输出端Y-。
[0033]进一步,本实用新型的恒电位仪输出的额定电流In与所述开关电源电路4的开关电源数量η和每个开关电源输出的电流I之间的关系满足In = ηΧΙο
[0034]所述通断开关电路3用于接通或切断所述开关电源电路4,实现极化电流的输出或切断。具体地,所述通断开关电路3包括分别与多个开关电源(E1、E2、E3?En) —一对应且相互独立的多个电子开关(Q1、Q2、Q3?Qn)。所述多个电子开关(Q1、Q2、Q3?Qn)的第一端子分别与其对应的开关电源的正输出端子电连接,其第二端子分别电连接于所述通断驱动电路2的其中一输出端子(即所述通断驱动端子J2),其第三端子共同电连接于所述通断驱动电路的另一输出端子(即三极管型光电耦合器IC3的发射极输出端子),并形成一用于接入外部阴极保护负载的阳极的正极总输出端子,该正极总输出端子也即本实用新型恒电位仪的正输出端Y+。
[0035]在本实施例中,每个电子开关为功率型MOSFET场效应管,则多个电子开关即为多个功率型MOSFET场效应管。所述多个功率型MOSFET场效应管(Q1、Q2、Q3?Qn)的栅极分别通过一电阻与所述通断驱动端子J2电连接;所述多个功率型MOSFET场效应管(Ql、Q2、Q3?Qn)的漏极分别与其对应的开关电源的正输出端子电连接;所述多个功率型MOSFET场效应管(Q1、Q2、Q3?Qn)的源极共同电连接于所述三极管BGl的发射极,并形成所述用于接入外部阴极保护负载的阳极的正极总输出端子。
[0036]进一步,为了避免多达几百安培的极化电流在切断的瞬间有可能在仪器内部及外部电缆分布电感上产生危害场效应管的反向脉冲,仪器输出端(正输出端Y+和负输出端Y-)并联反向连接二极管D1,也即,所述负极总输出端子与所述正极总输出端子之间连接有二极管D1,且所述负极总输出端子与所述正极总输出端子分别与该二极管Dl的输入端子和输出端子电连接。
[0037]当所述反馈电压负于或等于给定电压时,所述阴极电位控制电路I输出低电平通断信号至通断驱动电路2,也即,通过第一级运算放大电路11获取并处理参比电极的电位和外部阴极保护负载的阴极电位,得到对应的反馈电压并输出至第二级运算放大电路12,由第二级运算放大电路12将该反馈电压与给定电压进行比较处理,会得到一低电平通断信号,则低电平的通断信号无法驱动通断电路2开启,此时通断驱动电路2关闭,通断开关电路3断开,极化电流切断。当所述反馈电压正于给定电压时,所述阴极电位控制电路I输出高电平通断信号至通断驱动电路2,通断驱动电路2开启并驱动所述通断开关电路3导通,开关电源电路4的极化电流通过通断开关电路3输出至所述外部阴极保护负载。
[0038]本实用新型间断供电开关电源组合式恒电位仪的工作原理为:
[0039]请参阅图3,首先,接入外部阴极保护负载5,将需要被阴极保护的对象(如金属)接入到本实用新型恒电位仪的负输出端Y-,而本实用新型恒电位仪的正输出端Y+接入辅助阳极(如MMO阳极),同时本实用新型恒电位仪的参比电极输入端C接入参比电极。并在各个开关电源的电源输入端口接通220V交流电,使本实用新型恒电位仪处于工作状态。
[0040]于是,所述阴极电位控制电路I不停地对被保护对象的阴极电位进行监控,当测得的反馈电压负于或等于给定电压,此时阴极电位负于或等于设定的保护电位,所述阴极电位控制电路I输出低电平通断信号至通断驱动电路2,通断驱动电路2关闭,通断开关电路
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