专利名称：超小型自激式光电倍增管专用高压模块电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于光谱学、质量光谱学与固体表面分析、环境监测、生物技术及
医疗应用等方面仪器设备中的超小型自激式光电倍增管专用高压模块电源。
背景技术：
现有的高压电源产品的控制部分，大多采用通过控制他激振荡器输出方波的幅度、脉冲宽度(占空比)或脉冲频率，进而控制功率开关管，来达到稳定或调节输出电压的
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，一方面会产生更多的电磁干扰(EMI)，对供电电源造成污染；另一方面也使输出电压的纹波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。也有些高压电源的控制部分采用串联稳压自激式电路，虽然在EMI和输出纹波方面得到很大改善，但这种电路本身的转换效率很低，电源自损耗较大，使高压电源的长期稳定性及可靠性方面降低很多。
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超小型自激式光电倍增管专用高压模块电源。 本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是一种超小型自激式光电倍增管专用高压模块电源，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辅助电路、振荡电路、过流保护电路、倍压整流电路、滤波电路、电压采样电路、电压反馈电路及基准电路，所述辅助电路中二极管D1正极接电源输入端Vin，二极管Dl负极一路通过电容Cl接地， 一路作为内部供电端Vcc，另一路通过电感Ll接电容C2 —端，电容C2的另一端接地；所述振荡电路中电阻R4、电阻R5 —端连接，其连接处分别与辅助电路中的电容C2正极及变压器TRF初级线圈1脚连接，电阻R4另一端的一路通过正反馈线圈L3及电容C3与三极管T2发射极、电阻R8的一端及地连接，另一路通过电阻R6分别与三极管Tl的基极及三极管T2的集电极连接，电阻R5另一端分别与三极管T2基极及电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端分别与电阻R8 —端及三极管Tl的发射极连接，三极管T1集电极与变压器TRF初线圈2脚连接；所述过流保护电路中电阻R23、R21串联，其一端通过电容C6与可变电阻VR1的1脚、3脚相连并与基准电压Vref相连，另一端与比较放大器U1B的6脚及电阻R24 —端连接，电阻R24另一端接地，串联电阻的连接处接三极管T3集电极，可变电阻VR1的2脚与电阻R21、电阻R22 —端相连，电阻R22另一端接地，三极管T3基极分别接电容C15、电阻R26、电阻R25 —端，电阻R26及电容C15另一端接三极管T3发射极及地，电阻R25另一端分别接比较放大器U1B的7脚、电阻RIO、电容C13 —端，电容C13另一端分别接比较放大器U1B的5脚、电阻R20及电容C14 一端，电容C14另一端接地，电阻R20另一端接振荡电路中三极管Tl发射极，电阻R10另一端通过二极管D2接振荡电路中三极管T2的基极；所述倍压整流电路、滤波电路中电容Cll 一端接变压器TRF次级线圈5脚，电容Cll另一端一路通过二极管D3接地，另一路通过二极管D4及电容C12分别接变压器TRF次级线圈6脚及地，电阻R19 —端接二极管D4的正极，电阻R19另一端接电 阻R14的一端，电阻R14的两端分别通过电容C7及电容C8接地；所述电压采样电路中电容 C9与电阻R16并联，电阻R16 —端分别接电阻R15的一端及滤波电路中电容C8的一端，电 阻R15另一端为高压输出端HV，电阻R16另一端通过电阻R17与电阻R18 —端连接，电阻 R18另一端为电压调节输入端Vadj ;所述电压反馈电路中比较放大器U1A的4脚接地、8脚 分别与电容C5、电容CIO及电阻Rll —端连接，电阻Rll另一端接内部供电端Vcc，电容C5 及电容CIO的另一端接地，比较放大器U1A的3脚接电阻R13、电容C17 —端，电阻R13、电 容C17另一端分别接电容C18、电阻R12 —端及地，比较放大器U1A的2脚接电容C16 —端、 电容C18、电阻R12另一端及电压采样电路中电阻R18的一端，电容C16的另一端接比较放 大器U1A的1脚，比较放大器U1A的1脚通过电阻R9接过流保护电路中二极管D2负极；所 述基准电路中可控基准源U2的控制极接电阻R2、电阻R3的一端，阳极接电阻R3另一端、电 容C4的一端及地，阴极接电阻R2、电容C4的另一端及电阻R1的一端，并作为基准电压输出 端Vref，电阻Rl的另一端接内部供电端Vcc。 本发明的有益效果是高稳定度，很低的EMI和输出纹波；输入电压范围宽；温漂 小，长期稳定性好；外形尺寸小，重量轻，易于安装。
图1为本发明的示意图并作为摘要附图。
图2为图1的仰视图。
图3为本发明的电路原理图。
具体实施例方式
如图1、2、3所示，超小型自激式光电倍增管专用高压模块电源，包括壳体内封装
的电源电路，电源电路上焊接有数根引针，电源电路包括相连接的辅助电路、振荡电路、过
流保护电路、倍压整流电路、滤波电路、电压采样电路、电压反馈电路及基准电路。 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，该电路的振荡波形稳定且无高次谐波，频率容易作高，能很好地降低EMI及输出纹波。 输出采用两级滤波，选用高性能的RC，降低输出噪声。 选用低噪声、低温漂、稳定性好的基准及元器件，提高模块电源的长期稳定性。确 保输入、输出、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，以 降低EMI和输出纹波。 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。 七根引针露于壳体外，一侧为五根引针按直流电源输入端Vin、输入地GND、控制 地GND、电压调节输入端Vadj、基准电压输出端Vref顺序排列，另一侧为两根引针，按高压 输出端HV、高压输出地GND顺序排列。
工作原理 接通电源瞬间，供电Vin通过Dl、Ll、R4、R6、Tl管的基极与发射极、R8到输入地， 为Tl管提供初始基极电流，T1管导通，使输入电压加在变压器初级线圈L2上，此时流过L2中的电流从无到有，由小到大，电流变化率为正，在L2两端产生自感电动势，该电动势方向 为'1'正'2'负。同时通过变压器耦合，在正反馈线圈L3的两端产生感应电动势，电动势 方向为'3'正'4'负。这个正反馈电压通过R6、T1、R8、C3形成回路，为T1管提供更大的 基极电流，加上T1管的放大作用，使T1管由导通迅速饱和，进而使变压器初级线圈L2中的 电流达到最大值。此后，各线圈的感应电势反号，L2两端产生的自感电动势改变方向为'2' 正'1'负，L2中的电流由大到小，电流变化率为负。同时通过变压器耦合，正反馈线圈L3两 端的感应电动势也改变方向为'4'正'3'负。L3通过C3、R8、T1、R6给T1管的基极与发射 极间加一反向电压，加速其由饱和到导通，再由导通到截止状态，L2中的电流为零。至此完 成一个振荡周期。重复上述过程，便形成了自激振荡。 初级产生的振荡高频交流信号，通过变压器耦合到其次级，并通过由C11、C12、D3、 D4组成的二倍压整流电路，产生脉动的直流高压，再经过两级的RC滤波，进而输出平滑的 直流高压。 Vadj通过R18、 R17、 C9、 R16到高压输出组成电压采样电路，采样信号通过比较放 大器U1A等组成的电压负反馈电路，去控制T2管的状态，进而控制振荡器的状态。负反馈 过程如下高压输出绝对值瞬时升高一Ul的pin2电位下降一Ul的pinl电位上升一T2管 导通一Tl管截止一使高压输出绝对值瞬时下降。 另外，在振荡回路中，R8既具有电流串联负反馈作用，又是输入电流的采样电阻， 其过流采样信号与VR1、R21、R22、R23、R24组成可调的过流给定信号一起，通过比较放大器 U1B形成负反馈，也去控制T2管的状态，进而使供电输入电流不超出给定范围，起到保护作用。
权利要求
一种超小型自激式光电倍增管专用高压模块电源，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辅助电路、振荡电路、过流保护电路、倍压整流电路、滤波电路、电压采样电路、电压反馈电路及基准电路；所述辅助电路中二极管D1正极接电源输入端Vin，二极管D1负极一路通过电容C1接地，一路作为内部供电端Vcc，另一路通过电感L1接电容C2一端，电容C2的另一端接地；所述振荡电路中电阻R4、电阻R5一端连接，其连接处分别与辅助电路中的电容C2正极及变压器TRF初级线圈1脚连接，电阻R4另一端的一路通过正反馈线圈L3及电容C3与三极管T2发射极、电阻R8的一端及地连接，另一路通过电阻R6分别与三极管T1的基极及三极管T2的集电极连接，电阻R5另一端分别与三极管T2基极及电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端分别与电阻R8一端及三极管T1的发射极连接，三极管T1集电极与变压器TRF初线圈2脚连接；所述过流保护电路中电阻R23、R21串联，一端通过电容C6与可变电阻VR1的1脚、3脚相连并与基准电压Vref相连，另一端与比较放大器U1B的6脚及电阻R24一端连接，电阻R24另一端接地，串联电阻的连接处接三极管T3集电极，可变电阻VR1的2脚与电阻R21、电阻R22一端相连，电阻R22另一端接地，三极管T3基极分别接电容C15、电阻R26、电阻R25一端，电阻R26及电容C15另一端接三极管T3发射极及地，电阻R25另一端分别接比较放大器U1B的7脚、电阻R10、电容C13一端，电容C13另一端分别接比较放大器U1B的5脚、电阻R20及电容C14一端，电容C14另一端接地，电阻R20另一端接振荡电路中三极管T1发射极，电阻R10另一端通过二极管D2接振荡电路中三极管T2的基极；所述倍压整流电路、滤波电路中电容C11一端接变压器TRF次级线圈5脚，电容C11另一端一路通过二极管D3接地，另一路通过二极管D4及电容C12分别接变压器TRF次级线圈6脚及地，电阻R19一端接二极管D4的正极，电阻R19另一端接电阻R14的一端，电阻R14的两端分别通过电容C7及电容C8接地；所述电压采样电路中电容C9与电阻R16并联，电阻R16一端分别接电阻R15的一端及滤波电路中电容C8的一端，电阻R15另一端为高压输出端HV，电阻R16另一端通过电阻R17与电阻R18一端连接，电阻R18另一端为电压调节输入端Vadj；所述电压反馈电路中比较放大器U1A的4脚接地、8脚分别与电容C5、电容C10及电阻R11一端连接，电阻R11另一端接内部供电端Vcc，电容C5及电容C10的另一端接地，比较放大器U1A的3脚接电阻R13、电容C17一端，电阻R13、电容C17另一端分别接电容C18、电阻R12一端及地，比较放大器U1A的2脚接电容C16一端、电容C18、电阻R12另一端及电压采样电路中电阻R18的一端，电容C16的另一端接比较放大器U1A的1脚，比较放大器U1A的1脚通过电阻R9接过流保护电路中二极管D2负极；所述基准电路中可控基准源U2的控制极接电阻R2、电阻R3的一端，阳极接电阻R3另一端、电容C4的一端及地，阴极接电阻R2、电容C4的另一端及电阻R1的一端，并作为基准电压输出端Vref，电阻R1的另一端接内部供电端Vcc。
2. 根据权利要求1所述的超小型自激式光电倍增管专用高压模块电源，其特征在于 所述数根引针露于壳体外，一侧为五根引针按直流电源输入端Vin、输入地GND、控制地 GND、电压调节输入端Vadj、基准电压输出端Vref顺序排列，另一侧为两根引针，按高压输 出端HV、高压输出地GND顺序排列。
全文摘要
本发明涉及一种用于光谱学、质量光谱学与固体表面分析、环境监测、生物技术及医疗应用等方面仪器设备中的超小型自激式光电倍增管专用高压模块电源，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，电源电路包括辅助电路、振荡电路、过流保护电路、倍压整流电路、滤波电路、电压采样电路、电压反馈电路及基准电路，本发明的有益效果是高稳定度，很低的EMI和输出纹波；输入电压范围宽；温漂小，长期稳定性好；外形尺寸小，重量轻，易于安装。
文档编号H02M1/32GK101694965SQ20091007081
公开日2010年4月14日 申请日期2009年10月16日 优先权日2009年10月16日
发明者于亮, 刘云滨, 殷生鸣 申请人:天津市东文高压电源厂;