专利名称：小型双路正负输出高压模块电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种为光电倍增管、盖革计数管、以及毛细管电泳系统的各种分离模式等领域提供高压直流电场，并广泛应用于各种分析仪器、光学仪器、环保仪器等中的小型 双路正负输出高压模块电源。
背景技术：
市场上现有的双路正负输出高压模块电源产品，虽种类和用途很多，但普遍存在 着不能兼得多种功能指标要求的缺陷，如有的体积较大，不易PCB安装；有的输出效率低， 自损耗大；有的保护功能差，电源易损坏；有的为正负固定高压输出且不能调节，使其在工 作中受到限制等。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种可靠性及稳定性高、功能较全面的 小型双路正负输出高压模块电源。本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是一种小型双路正负输出高压模块 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 电路包括基准电路、限压控制电路、高压反馈及控制电路、过流保护电路、高压启停控制电 路和高压输出电路，所述高压反馈及控制电路分别与基准电路、限压控制电路、过流保护电 路、高压启停控制电路和高压输出电路连接；所述基准电路中可控基准源U2的1脚接电阻R20和电阻R21的一端，可控基准源 U2的2脚与电阻R21的另一端及电容C23的负极相连并接输入地GND，可控基准源U2的3 脚分别接电阻R22的一端、电阻R20的另一端、电容C23的正极并作为基准电压端Vref，电 阻R22的另一端接输入供电端+Vin ；所述限压控制电路中放大器UlB的5脚分别接电阻R15和电阻R16的一端，电阻 R15的另一端接基准电压端Vref，电阻R16的另一端接输入地GND，放大器UlB的7脚接二 极管D5的负极，放大器UlB的6脚分别接二极管D5的正极、电容C25和电阻R14的一端， 电阻R14的另一端与电阻R13的一端相连并接电压调节输入端Vadj，电阻R13和电容C25 的另一端相连并接输入地GND ；所述高压反馈及控制电路中电感Ll的一端分别接电容Cl的正极、变压器TRF初 级线圈Lp的d端，电容Cl的负极接输入地GND，变压器TRF初级线圈Lp的c端接三极管Tl 的集电极，三极管Tl的基极接变压器TRF反馈线圈Lf的b端，变压器TRF反馈线圈Lf的 a端通过电阻R5分别接电容C2及电阻R4的一端，电容C2的另一端与三极管Tl的发射极 相连并接输入地GND，电阻R4的另一端接电容C3的一端及三极管T3的集电极，电容C3的 另一端分别接电阻R7的一端、三极管T3的发射极，输入供电端+Vin分别接电阻R6的一端 及电阻R7的另一端，电阻R6的另一端分别接电容C5的正极、二极管Dl的负极并作为内部 供电端Vcc，电容C5的负极与二极管Dl的正极相连并接输入地GND，三极管T3的基极通过电阻Rl接三极管T2的集电极，三极管T2的基极分别接电阻R2和电阻R3的一端，电阻R2的另一端与三极管T2的发射极相连并接输入地GND，电阻R3的另一端分别接放大器UlA的 1脚和电容C4的一端，放大器UlA的2脚分别接电容C4的另一端、电阻R29及电阻R30的 一端，放大器UlA的3脚接限压控制电路中放大器UlB的6脚，电阻R30的另一端接输入地 GND，电阻R27与电容C22并联，电阻R29的另一端通过电阻R28接电阻R27的一端，放大器 UlA的8脚接内部供电端Vcc，放大器UlA的4脚接输入地GND ；所述过流保护电路中三极管T5的集电极与三极管T4的发射极相连，并分别接输 入供电端+Vin、电阻R8的一端，电阻R8的另一端分别接电阻R9的一端、高压反馈及控制电 路中电感Ll的另一端，电阻R9的另一端接三极管T4的基极，三极管T4的集电极通过电阻 RlO接三极管T5的基极，三极管T5的发射极分别接电阻Rll的一端及二极管D2的正极，二 极管D2的负极分别接电阻R12的一端和电容C24的正极，电阻Rll的另一端与电容C24的 负极相连并接输入地GND，电阻R12的另一端接二极管D3的正极，二极管D3的负极接高压 反馈及控制电路中放大器UlA的2脚；所述高压启停控制电路中电阻R18的一端接启停控制端R/S，电阻R18的另一端分 别接电阻R19的一端和三极管T6的基极，电阻R19的另一端与三极管T6的发射极相连并 接输入地GND，三极管T6的集电极分别接电阻R17的一端和二极管D4的正极，电阻R17的 另一端接内部供电端Vcc，二极管D4的负极接高压反馈及控制电路中放大器UlA的2脚；所述高压输出电路中变压器TRF次级高压线圈Lsl的1端通过电容C6分别接二 极管D6的负极、二极管D7的正极及电容C8的一端，电容C8的另一端分别接二极管D8的 负极、二极管D9的正极及电容ClO的一端，电容ClO的另一端分别接二极管DlO的负极、二 极管Dll的正极，变压器TRF次级高压线圈Lsl的2端分别接二极管D6的正极、电容C7的 一端，电容C7的另一端分别接二极管D7的负极、二极管D8的正极及电容C9的一端，电容 C9的另一端分别接二极管D9的负极、二极管DlO的正极及电容Cll的一端，电容Cll的另 一端分别接二极管Dll的负极及电阻R23的一端，电阻R23的另一端分别接电容C18及电 阻R24的一端、高压反馈及控制电路中电阻R27的另一端，电阻R24的另一端作为正高压输 出端+HV，电容C18的另一端通过电容C19与变压器TRF次级高压线圈Lsl的2端相连并接 输出地HGND，变压器TRF次级高压线圈Ls2的4端通过电容C12分别接二极管D13的负极、 二极管D12的正极及电容C14的一端，电容C14的另一端分别接二极管D15的负极、二极管 D14的正极及电容C16的一端，电容C16的另一端分别接二极管D17的负极、二极管D16的 正极，变压器TRF次级高压线圈Ls2的3端分别接二极管D12的负极、电容C13的一端，电 容C13的另一端分别接二极管D14的负极、二极管D13的正极及电容C15的一端，电容C15 的另一端分别接二极管D16的负极、二极管D15的正极及电容C17的一端，电容C17的另一 端分别接二极管D17的正极及电阻R25的一端，电阻R25的另一端分别接电容C21的一端、 电阻R26及电阻R31的一端，电阻R26的另一端作为负高压输出端-HV，电阻R31的另一端 接输出地HGND，电容C21的另一端通过电容C20与变压器TRF次级高压线圈Ls2的3端相 连并接输出地HGND。所述数根引针露于壳体外，一侧为五根引针按电源输入端+Vin、输入地GND、启停 控制端R/S、电压调节输入端Vadj、基准电压端Vref顺序排列，另一侧为三根引针，按负高 压输出端-HV、输出地HGND、正高压输出端+HV顺序排列。
本发明的有益效果是正负输出调节范围宽，可同时从零起调并可通过外部控制电压或电位器调节；输出转换效率高；有外部启停控制高压功能；低温漂，高稳定度，输出 纹波小，长期稳定性好；外形尺寸小，重量轻，易于PCB安装。
图1为本发明的外形示意图。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。
具体实施例方式如图1、2、3、4所示，小型双路正负输出高压模块电源，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，电源电路包括基准电路、限压控制电路、高压反馈及控 制电路、过流保护电路、高压启停控制电路和高压输出电路，高压反馈及控制电路分别与基 准电路、限压控制电路、过流保护电路、高压启停控制电路和高压输出电路连接。由自激振荡电路结合集成放大器等构成高压反馈控制系统；外部有控制高压启停 端、基准输出端及高压调节端，内部有过流及限压保护等；电路结构新颖简单，控制方便灵 活。选用低噪声、低温漂、稳定性良好的元器件；合理的PCB布局，减小外形尺寸，减轻 重量；确保各回路‘地’间的独立路径，避免信号间的相互串扰；优良的变压器线包结构工 艺、绕制工艺及高压绝缘处理等，确保电源长期工作的可靠性及稳定性。双路正负输出高压模块电源采用金属外壳，且壳体接地，使其具有良好的电磁屏 蔽作用，及抗干扰能力。数根引针2露于壳体1外，一侧为五根引针(2)，按电源输入端+Vin、输入地GND、 启停控制端R/S、电压调节输入端Vadj、基准电压端Vref顺序排列，另一侧为三根引针(2)， 按负高压输出端-HV、输出地HGND、正高压输出端+HV顺序排列。工作原理由变压器TRF初级线圈Lp、反馈线圈Lf、三极管Tl及电容C2等组成自激振荡电 路。接通电源瞬间，高压输出未建立，放大器UlA的1脚为高电位，三极管T2、T3导通，输 入供电+Vin通过电阻R7、三极管T3、电阻R4及反馈线圈Lf等使三极管Tl导通，振荡电 路工作，初级产生振荡高频脉冲电压，并通过变压器TRF耦合到其两个次级线圈Lsl和Ls2 上，其各自两端的交流脉冲电压，经相同的多级升压后产生双路正负高压。从电阻R27、电阻 R28、电阻R29和电阻R30获得的正高压采样信号，通过放大器U1A、三极管T2、T3等反馈电 路控制振荡器的状态，进而稳定高压输出。当初级工作电流大于保护电流时，在电阻R8上的初级电流采样信号电压增大，使 三极管Τ4、Τ5导通，输入供电端+Vin经三极管Τ4、Τ5及二极管D2瞬间向电容C24充电，使 其两端电位升高，并通过二极管D3加到放大器UlA的2脚，使放大器UlA的1脚电位下降， 三极管Τ3截止，从而使振荡电路停止工作。之后，初级工作电流迅速下降，三极管Τ4、Τ5截 止，向电容C24充电停止，电容C24将通过电阻Rl2、二极管D3、电阻R30放电，直到放大器UlA的2脚电位低于3脚电位，过流保护工作停止。 另外，当启停控制端R/S为低电平或悬空时，关闭双路正负高压输出；当启停控制端R/S为高电平时，启动双路正负高压输出。电感Ll对振荡高频交流电压起到隔离阻挡作 用，减少高频交流工作脉冲电压对控制电路及供电电压的千扰。
权利要求
一种小型双路正负输出高压模块电源，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基准电路、限压控制电路、高压反馈及控制电路、过流保护电路、高压启停控制电路和高压输出电路，所述高压反馈及控制电路分别与基准电路、限压控制电路、过流保护电路、高压启停控制电路和高压输出电路连接；所述基准电路中可控基准源U2的1脚接电阻R20和电阻R21的一端，可控基准源U2的2脚与电阻R21的另一端及电容C23的负极相连并接输入地GND，可控基准源U2的3脚分别接电阻R22的一端、电阻R20的另一端、电容C23的正极并作为基准电压端Vref，电阻R22的另一端接输入供电端+Vin；所述限压控制电路中放大器U1B的5脚分别接电阻R15和电阻R16的一端，电阻R15的另一端接基准电压端Vref，电阻R16的另一端接输入地GND，放大器U1B的7脚接二极管D5的负极，放大器U1B的6脚分别接二极管D5的正极、电容C25和电阻R14的一端，电阻R14的另一端与电阻R13的一端相连并接电压调节输入端Vadj，电阻R13和电容C25的另一端相连并接输入地GND；所述高压反馈及控制电路中电感L1的一端分别接电容C1的正极、变压器TRF初级线圈Lp的d端，电容C1的负极接输入地GND，变压器TRF初级线圈Lp的c端接三极管T1的集电极，三极管T1的基极接变压器TRF反馈线圈Lf的b端，变压器TRF反馈线圈Lf的a端通过电阻R5分别接电容C2及电阻R4的一端，电容C2的另一端与三极管T1的发射极相连并接输入地GND，电阻R4的另一端接电容C3的一端及三极管T3的集电极，电容C3的另一端分别接电阻R7的一端、三极管T3的发射极，输入供电端+Vin分别接电阻R6的一端及电阻R7的另一端，电阻R6的另一端分别接电容C5的正极、二极管D1的负极并作为内部供电端Vcc，电容C5的负极与二极管D1的正极相连并接输入地GND，三极管T3的基极通过电阻R1接三极管T2的集电极，三极管T2的基极分别接电阻R2和电阻R3的一端，电阻R2的另一端与三极管T2的发射极相连并接输入地GND，电阻R3的另一端分别接放大器U1A的1脚和电容C4的一端，放大器U1A的2脚分别接电容C4的另一端、电阻R29及电阻R30的一端，放大器U1A的3脚接限压控制电路中放大器U1B的6脚，电阻R30的另一端接输入地GND，电阻R27与电容C22并联，电阻R29的另一端通过电阻R28接电阻R27的一端，放大器U1A的8脚接内部供电端Vcc，放大器U1A的4脚接输入地GND；所述过流保护电路中三极管T5的集电极与三极管T4的发射极相连，并分别接输入供电端+Vin、电阻R8的一端，电阻R8的另一端分别接电阻R9的一端、高压反馈及控制电路中电感L1的另一端，电阻R9的另一端接三极管T4的基极，三极管T4的集电极通过电阻R10接三极管T5的基极，三极管T5的发射极分别接电阻R11的一端及二极管D2的正极，二极管D2的负极分别接电阻R12的一端和电容C24的正极，电阻R11的另一端与电容C24的负极相连并接输入地GND，电阻R12的另一端接二极管D3的正极，二极管D3的负极接高压反馈及控制电路中放大器U1A的2脚；所述高压启停控制电路中电阻R18的一端接启停控制端R/S，电阻R18的另一端分别接电阻R19的一端和三极管T6的基极，电阻R19的另一端与三极管T6的发射极相连并接输入地GND，三极管T6的集电极分别接电阻R17的一端和二极管D4的正极，电阻R17的另一端接内部供电端Vcc，二极管D4的负极接高压反馈及控制电路中放大器U1A的2脚；所述高压输出电路中变压器TRF次级高压线圈Ls1的1端通过电容C6分别接二极管D6的负极、二极管D7的正极及电容C8的一端，电容C8的另一端分别接二极管D8的负极、二极管D9的正极及电容C10的一端，电容C10的另一端分别接二极管D10的负极、二极管D11的正极，变压器TRF次级高压线圈Ls1的2端分别接二极管D6的正极、电容C7的一端，电容C7的另一端分别接二极管D7的负极、二极管D8的正极及电容C9的一端，电容C9的另一端分别接二极管D9的负极、二极管D10的正极及电容C11的一端，电容C11的另一端分别接二极管D11的负极及电阻R23的一端，电阻R23的另一端分别接电容C18及电阻R24的一端、高压反馈及控制电路中电阻R27的另一端，电阻R24的另一端作为正高压输出端+HV，电容C18的另一端通过电容C19与变压器TRF次级高压线圈Ls1的2端相连并接输出地HGND，变压器TRF次级高压线圈Ls2的4端通过电容C12分别接二极管D13的负极、二极管D12的正极及电容C14的一端，电容C14的另一端分别接二极管D15的负极、二极管D14的正极及电容C16的一端，电容C16的另一端分别接二极管D17的负极、二极管D16的正极，变压器TRF次级高压线圈Ls2的3端分别接二极管D12的负极、电容C13的一端，电容C13的另一端分别接二极管D14的负极、二极管D13的正极及电容C15的一端，电容C15的另一端分别接二极管D16的负极、二极管D15的正极及电容C17的一端，电容C17的另一端分别接二极管D17的正极及电阻R25的一端，电阻R25的另一端分别接电容C21的一端、电阻R26及电阻R31的一端，电阻R26的另一端作为负高压输出端-HV，电阻R31的另一端接输出地HGND，电容C21的另一端通过电容C20与变压器TRF次级高压线圈Ls2的3端相连并接输出地HGND。
2.根据权利要求1所述的小型双路正负输出高压模块电源，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)按电源输入端+Vin、输入地GND、启停控制端 R/S、电压调节输入端Vadj、基准电压端Vref顺序排列，另一侧为三根引针(2)，按负高压输 出端-HV、输出地HGND、正高压输出端+HV顺序排列。
全文摘要
本发明涉及一种小型双路正负输出高压模块电源，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，电源电路包括基准电路、限压控制电路、高压反馈及控制电路、过流保护电路、高压启停控制电路和高压输出电路，高压反馈及控制电路分别与基准电路、限压控制电路、过流保护电路、高压启停控制电路和高压输出电路连接；本发明的有益效果是正负输出调节范围宽，可同时从零起调并可通过外部控制电压或电位器调节；输出转换效率高；有外部启停控制高压功能；低温漂，高稳定度，输出纹波小，长期稳定性好；外形尺寸小，重量轻，易于PCB安装。
文档编号H02M3/28GK101807858SQ20101016409
公开日2010年8月18日 申请日期2010年5月6日 优先权日2010年5月6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