一种可扩展的高压检测控制单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可扩展的高压检测控制单元，其由高精度高压模块电源为核心，通过系列控制电路和通讯电路，实现自动化可编程控制，具有高精度，高稳定性，低纹波输出的特点。多个高压检测控制单元可以通过排列组合，实现多路电源信号输出的电子学插件或者独立电源模块。
【背景技术】
[0002]高压电源在关乎国计民生的各个领域都有广泛的应用。在油烟净化、空气净化，静电喷涂，半导体制造设备，真空/等离子处理工艺，各种科学分析仪器设备，医疗学诊断和治疗系统中，都会直接或者间接使用各种高压电源。尤其是在科学研究中，粒子加速器、自由电子激光、中子源、回旋加速源器、电容电感脉冲发生网络、Marx高压脉冲发生器、电容充电器等都需要各种不同性能指标的高压电源(功率，功耗，纹波等)。
[0003]在核电子学与核探测器领域，在高能物理实验、核电子学与核探测器研制过程中，会使用大量的高精度、大动态范围、高稳定性的各种高压电源。比如在一些关键器件测试研究过程中，如果发生高压组件短路打火的情况，或者高压电源供电方式不合理，抑或输出控制方式不当，都极易使设备受损，由此导致设备和样管损坏。为此，测试过程中，要合理选择高压的工作模式:独立隔离，共地保护等。急迫需要一款高稳定性，高精度，多路输出，抗干扰能力强的电源。
[0004]同时，对于一些大型核物理实验和高能物理实验，对多路可编程控制高压电源的要求更高，不但要求对单个高压通道进行可编程逻辑控制，更要求单路高压性能的稳定性和可靠性。
[0005]对于大型阵列高压输出电源，其核心元器件就是单路高压模块，有的高压电源为了节约成本，使用一个高压模块为高压控制模块，通过分压电阻阻值调节进行多路输出，尽管可以实现多路高压同步输出，但这些所谓的多路高压实际是单路高压，或者相关联的多路高压，当其中一路高压受到大的反馈电流干扰后，其他的相关几路高压也会受到影响，导致整个多路输出高压检测控制单元的每一个高压通道都受到影响。
【发明内容】
[0006]鉴于现有技术的状况，本发明的目的，是设计了一种可扩展的高压检测控制单元，此款高压检测控制单元，具有体积小巧，抗电磁干扰能力强，输出纹波低的特点，在保证性能不变的条件下，不但可以单个单元制备便携式高压电源，也可以通过阵列组合实现多路高压电源输出。
[0007]本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是:一种可扩展的高压检测控制单元，其特征在于:包括系统电源电路、MCU电路、数模转换电路、电阻分压电路、模数转换电路、高压模块、信号处理电路、外扩展存储电路、TCP/IP通讯电路、保护电路，所述MCU电路分别与外扩展存储电路、TCP/IP通讯电路、模数转换电路、保护电路、数模转换电路连接，所述数模转换电路依次通过高压模块、电阻分压电路与信号处理电路连接，所述信号处理电路分别与模数转换电路、保护电路连接，所述系统电源电路用于给高压检测控制单元提供电源；
高压检测控制单元，以高压模块为基础，通过MCU电路，实现整个系统的通信和逻辑控制，通过数模转换电路控制每一路高压模块的高压输出，经过电阻分压电路形成实际输出高压，模数转换电路实现分压信号的模拟采样，信号处理电路将电阻分压信号进行0位和满量程校准，提高采样的线性度，提高采样精度，外扩展存储电路和TCP/IP通讯电路，实现对整块高压检测控制单元的单路高压电源的独立可编程控制，保护电路，是在电路出现过流或过压时，产生保护信号，通知MCU电路将控制电压降为0V，切断高压输出；
以上电路组成高压检测控制单元，多个高压检测控制单元可以通过排列组合，实现多路电源信号输出。
[0008]本发明的有益效果是:
1、使用24V低压供电电路，通过脉冲振荡功放电路、升压变压器，将24V电压倍压为500V的直流高压，再通过倍压电路，将其升压最高可达5000V的直流高压输出。
[0009]2、通过特殊额滤波电路，可将整个电路的纹波控制在40mV以内。
[0010]3、采用各种小型电子元器件，在保证性能不变的条件下，在保证性能不变的条件下，缩小体积后，由多个模块单元可以组成一个高压检测控制单元，每个高压检测控制单元可以实现2路到16路高压通道输出，其不但可以单个模块制备便携式高压电源，也可以通过阵列组合实现多路高压电源输出。可以采用不同的机械结构，插入不同的高压机箱，组成高集成度的多路高压电源机柜。使用贴片元器件，可以使体积更小，重量减轻，便于贴片机大批量生产。
[0011 ] 4、模块单元化；通过输入控制电路和模块控制电路，实现对单个模块的精确控制。
[0012]5、模块单元具有可扩展性，可以通过阵列方式组成多路输出电源。
[0013]总之，具有体积小巧，抗电磁干扰能力强，输出纹波低的特点。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的多路高压电源检测控制单元原理流程图；
图2为本发明高压模块电路连接框图；
图3为本发明的系统电源电路电路图；
图4为本发明的MCU电路原理图；
图5为本发明的外扩存储器电路原理图；
图6为本发明的数模转换电路原理图；
图7为本发明的电阻分压电路原理图；
图8为本发明的信号处理电路原理图；
图9为本发明的模数转换电路原理图；
图10为本发明的保护电路原理图；
图11为本发明的TCP/IP通讯模块一485通讯电路原理图；
图12为本发明的TCP/IP通讯模块电路原理图；
图13为本发明的16输出高压检测控制单元原理图； 图14为本发明的高压检测控制单元某路输出信号纹波测试结果截图。
【具体实施方式】
[0015]如图1所示，一种可扩展的高压检测控制单元，其特征在于:包括系统电源电路、MCU电路、数模转换电路、电阻分压电路、模数转换电路、高压模块、信号处理电路、外扩展存储电路、TCP/IP通讯电路、保护电路，所述MCU电路分别与外扩展存储电路、TCP/IP通讯电路、模数转换电路、保护电路、数模转换电路连接，所述数模转换电路依次通过高压模块、电阻分压电路与信号处理电路连接，所述信号处理电路分别与模数转换电路、保护电路连接，所述系统电源电路用于给高压检测控制单元提供电源；
高压检测控制单元，以高压模块为基础，通过MCU电路，实现整个系统的通信和逻辑控制，通过数模转换电路控制每一路高压模块的高压输出，经过电阻分压电路形成实际输出高压，模数转换电路实现分压信号的模拟采样，信号处理电路将电阻分压信号进行0位和满量程校准，提高采样的线性度，提高采样精度，外扩展存储电路和TCP/IP通讯电路，实现对整块高压检测控制单元的单路高压电源的独立可编程控制，保护电路，是在电路出现过流或过压时，产生保护信号，通知MCU电路将控制电压降为0V，切断高压输出。
[0016]以上电路组成高压检测控制单元，多个高压检测控制单元可以通过排列组合，实现多路电源信号输出。
[0017]如图2所示，高压模块包括输入控制电路、比较控制电路、脉冲振荡功放电路、升压变压器、倍压电路、滤波电路、分压反馈电路、低压供电电源。
[0018]输入控制电路依次通过比较控制电路、脉冲振荡功放电路、升压变压器和倍压电路与滤波电