专利名称：高频高压发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高频高压发生器，尤其是一种应用于大功率X射线衍射仪的高频高压发生器，属于电源技术领域。
背景技术：
据申请人了解，目前用于X射线仪之类高压设备的高压发生器通常采用工频高压发生器。它主要使用可控硅控制220V或380V电源导通角，通过工频高压变压器后，再进行二级倍压，得到高压输出。这类现有高压发生器对倍压电路元器件的耐压性能要求高，因此制造成本不经济，此外效率不高、稳定性不理想，并且体积大、重量重。
经检索发现，申请号为01229763、申请日为2001年07月06日的中国专利申请公开了一种高频高压发生器，包括与电源开关相连的调压器和高压变压器，一点火开关通过保护电阻与该高压变压器的次级端相连，并通过电容器与一感应变压器的初级端连，用谐振原理产生1000kV、50kHz～120kHz的瞬间高频高压。该高频高压发生器适用于打火、点火等装置，对需要大功率、高稳定高频高压电源的X射线衍射仪并不适用。高频高压电源在医用X射线透视仪上已有使用，但其采用的高频高压电源对稳定性要求不高，并且功率小，电流电压不可调，不适合X射线衍射仪对高压的要求。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是针对以上现有技术存在的缺点，提出一种对元器件要求低、制造成本经济、适用于X射线衍射仪的高频高压发生器。
为了解决以上技术问题，本实用新型的高频高压发生器包括整流滤波电路、功率因数校正电路、功率放大电路以及高压发生电路，所述整流滤波电路的输入端接供电电源，输出端接功率因数校正电路的输入端，所述功率因数校正电路的输出端接功率放大电路的输入端，所述功率放大电路的输出端接高压发生电路，所述高压发生电路含有双高压变压器输入端，所述双高压变压器的初级并联，次级串联，接二级以上的并行倍压单元，所述并行倍压单元含有两负极相对连接的二极管和两正极相对连接的二极管，所述两负极相对连接二极管与两正极相对连接二极管的中接点之间通过电容连接，所述两负极相对连接二极管的两外侧正极端和两正极相对连接二极管的两外侧负极端之间分别直接连接，相邻两级并行倍压单元的中接点之间直接连接，两外接点之间分别通过充电电容耦合连接。
工作时，交流电源经整流滤波、功率因数校正、功率放大后，输入到高压发生电路双高压变压器的初级，升压后耦合到并行倍压单元的两充电电容，并逐级倍压，直至最终输出所需的高压。在此过程中，高压发生器中的各元器件均只承受了相当于现有技术1/2的电压和电流，因此对元器件的耐压值和电流值的要求明显降低，并减小了元器件的体积，同时相对提高了电源的可靠性和稳定性。
由此可见，本实用新型以简单巧妙的电路结构实现了发明目的，有助于降低成本，缩小体积，提高产品性能。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型一个实施例的电路框图。
图2为图1中双高压变压器高压发生电路原理图。
具体实施方式
实施例一本实施例的高频高压发生器如图1所示，包括整流滤波电路、功率因数校正电路、功率放大电路、双高压变压器高压发生电路以及两PWM发生电路、电流电压反馈电路。整流滤波电路的输入端接220V(或380V)供电电源，输出端接功率因数校正电路的输入端。功率因数校正电路的输出端接功率放大电路的输入端。两PWM发生电路分别控制电压和电流，用于控制高压的PWM发生电路的控制输入端外接计算机控制口或手动控制口，由计算机控制脉宽调制的幅度，从而控制高压输出值和电流输出值，输出端分别通过功率放大电路接双高压变压器高压发生电路。
双高压变压器高压发生电路如图2所示，低压端为与功率放大电路的输出连接的双高压变压器T1、T2，双高压变压器初级并联，次级串联，通过两电容C0-1、C0-1’后接十级并行倍压单元。第一级并行倍压单元含有两负极相对连接的二极管D1-1、D1-2和两正极相对连接的二极管D1-3、D1-4。两负极相对连接二极管D1-1、D1-2与两正极相对连接二极管D1-3、D1-4的中接点之间通过电容C1连接。两负极相对连接二极管D1-1、D1-2的两外侧正极端和两正极相对连接二极管的两外侧负极端D1-3、D1-4之间分别直接连接。第一级与第二级两级并行倍压单元的中接点之间直接连接，两外接点之间分别通过电容C1-2、C1-2’连接。后续各级的情况可以类推，不另赘述。最后一级并行倍压单元经电阻R和R’输出，此两电阻之间通过串并联相间阻容器件构成的电压采样反馈电路接PWM发生电路。上述二极管是由多只二极管串联以提高耐压值。
本实施例的高频高压发生器电源采用DC-DC变换方式产生高压，高压发生电路输入端的工作电压400V或500V采用PFC(功率因数)校正，由交流220V或380V整流滤波而来，从而使交流220V或380V的功率因数由一般的64％左右提高到接近于1，同时避免了以前直接对220V或380V交流进行整流产生的大量谐波对用户电网的污染。具体而言，当220V或380V交流整流滤波、提高功率因数、并借助脉冲调宽放大功率，放大的PWM脉冲信号通过双高压变压器初级将信号幅度升高到串联的双高压变压器次级，再通过后面的倍压电路逐级倍压，结果在最后一级并行倍压单元得到所需的高压。
本高压电源采用高压发生电路的双高压变压器结构使得对元器件的要求明显降低，成本经济，体积减小，重量减轻，加之采用脉冲调宽的电路结构形式，效率高，稳定性好。仪器内部设有过压过流保护电路，过功率保护电路，过热保护电路和开机保护电路。过压过流保护电路可防止因高压失控引起输出电压过高而造成外部设备损坏。过功率保护电路作用是当输出功率超过设定功率时，自动将输出高压降至0V，可防止外部打火引起内部元件损伤。开机保护电路则保证每次开机必须从低压开始逐步升高，以避免开机对负载造成冲击。
工作时，输出电压连续可调。输出电压及X光管管电流均用指针表指示。具有手动调整电压电流和自动调整电压电流的功能。此外，还设有电压监督和电流监督端，可用数字电压表直接测量。整机结构紧凑，使用方便。适合于X射线衍射仪高压发生器和其他要求大功率高稳定度高压电源的场合。
主要技术指标为
工作频率 ～20KHZ/40KHz输出电压 0～-60KV，连续可调(稳压工作状态)输出电流 0～50mA，连续可调，电压监督输出 0～+5V(对应输出电压0～-60KV)电流监督输出 0～+5V(对应输出电流0-50mA)灯丝电源输出 12V/4A(直流供电)输出功率 500/1000/1500/2000/2500/3000W六档电源综合稳定度 优于0.03％。
权利要求1.一种高频高压发生器，包括整流滤波电路、功率因数校正电路、功率放大电路以及高压发生电路，所述整流滤波电路的输入端接供电电源，输出端接功率因数校正电路的输入端，所述功率因数校正电路的输出端接功率放大电路的输入端，所述功率放大电路的输出端接高压发生电路，其特征在于所述高压发生电路含有双高压变压器输入端，所述双高压变压器的初级并联，次级串联，接二级以上的并行倍压单元，所述并行倍压单元含有两负极相对连接的二极管和两正极相对连接的二极管，所述两负极相对连接二极管与两正极相对连接二极管的中接点之间通过电容连接，所述两负极相对连接二极管的两外侧正极端和两正极相对连接二极管的两外侧负极端之间分别直接连接，相邻两级并行倍压单元的中接点之间直接连接，两外接点之间分别通过充电电容耦合连接。
2.根据权利要求1所述高频高压发生器，其特征在于还含有分别控制电压和电流的两PWM发生电路，用于控制高压的PWM发生电路的控制输入端外接计算机控制口，输出端分别通过功率放大电路接双高压变压器高压发生电路。
3.根据权利要求2所述高频高压发生器，其特征在于所述高压发生电路的最后一级并行倍压单元经两串联电阻输出，所述两串联电阻之间通过串并联相间阻容器件构成电压采样反馈电路，接PWM发生电路。
专利摘要本实用新型涉及一种应用于X射线衍射仪的高频高压发生器，属于电源技术领域。该高频高压发生器包括整流滤波电路、功率因数校正电路、功率放大电路以及高压发生电路。高压发生电路含有双高压变压器输入端，双高压变压器的初级并联，次级串联，接二级以上的并行倍压单元，并行倍压单元含有两负极相对连接和两正极相对连接的二极管，两负极相对连接二极管与两正极相对连接二极管的中接点之间通过电容连接，两外侧端之间分别直接连接，相邻两级并行倍压单元的中接点之间直接连接，两外接点之间分别通过电容连接。本实用新型以简单巧妙的电路结构实现了发明目的，具有功率大、稳定度高的特点，对元器件的耐压性能要求降低，达到了减小体积和降低成本的目的。
文档编号H02M5/02GK2689583SQ20042002507
公开日2005年3月30日 申请日期2004年3月2日 优先权日2004年3月2日
发明者修连存, 黄俊杰, 俞正奎, 黄宾, 王弥建, 修铁军, 王春波, 张秋宁 申请人:江苏静安科技公司