专利名称：小体积自恢复型保护正输出高压模块电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种广泛用于质量光谱学与固体表面分析、高能物理检测、半导 体元件检测系统、环境监测及尘埃粒子计数器、医疗应用等方面仪器设备中的小体积自恢 复型保护正输出高压模块电源。
背景技术：
市场上现有的小功率高压模块电源产品，虽然种类和用途很多，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，使自 损耗增大；有的输出保护功能差，易造成损坏；有的输出调节范围窄，使其在工作中受到限 制；有的只能用可变电阻调节输出，调节起来不灵活等。
发明内容鉴于现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种可靠性及稳定性高、功能较全 面的小体积自恢复型保护正输出高压模块电源。本实用新型为实现上述目的，所采取的技术方案是小体积自恢复型保护正输出 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 所述电源电路包括控制电路、辅助及驱动电路、自恢复型保护电路、高压反馈电路、倍压整 流及滤波电路，所述控制电路通过辅助及驱动电路、倍压整流及滤波电路分别与自恢复型 保护电路、高压反馈电路连接，所述自恢复型保护电路和高压反馈电路分别与控制电路连 接；所述控制电路中控制芯片Ul的2脚与6脚相连并分别接电阻R4和电容Cl的一 端，电容Cl的另一端与控制芯片Ul的1脚相连并接输入地GND，控制芯片Ul的7脚分别接 电阻R3的一端和电阻R4的另一端，控制芯片Ul的8脚分别接电阻R5的一端和电阻R3的 另一端，电阻R5的另一端分别接控制芯片Ul的4脚和三极管T4的集电极，电阻R6的一端 分别接三极管T4的基极和电容C2的一端，电阻R6的另一端接启停控制端R/S，电容C2的 另一端和三极管T4发射极相连并接输入地GND ；所述辅助及驱动电路中稳压基准源U3的1脚与3脚相连并分别接电阻R2的一端 和电容C4的正极，同时又作为基准电压输出端Vref，电容C4的负极与稳压基准源U3的2 脚相连并接输入地GND，电阻Rl的一端分别接二极管Dl的负极、电容C5的正极、控制电路 中控制芯片Ul的8脚并作为内部供电端Vcc，电阻Rl与电阻R2的另一端相连并分别接电 感L的一端、电源输入端+Vin，电感L的另一端分别接电容C3的正极和变压器TRF初级线 圈Lp的1端，电容Cl的负极接输入地GND，变压器TRF初级线圈Lp的2端接三极管Tl的 漏极，电阻R7与二极管D4并联，三极管Tl的栅极分别接二极管D4的正极和电容C6的一 端，二极管D4的负极接控制电路中控制芯片Ul的3脚，电容C6的另一端与三极管Tl的源 极相连并接输入地GND ；所述自恢复型保护电路中放大器U2B的5脚分别接电阻R16、电阻R17、电容C12的一端，电阻R16的另一端接输入地GND，放大器U2B的6脚分别接电阻R15和电阻R18的 一端、并通过电容C13接输入地GND，电阻R17和电阻R18的另一端相连并接基准电压输出 端Vref，电阻R21分别与电容C14及二极管D7并联，电阻R15的另一端接电阻R21的一端， 电阻R21的另一端接输出地HGND，放大器U2B的7脚分别接电容C12的另一端和二极管D3 的正极，二极管D3的负极分别接电阻R13的一端和电容Cll的正极，电容Cll的负极接输 入地GND，电阻R13的另一端分别接电阻R12的一端和三极管T2的基极，三极管T2发射极 与三极管T3的基极相连，三极管T2的集电极与三极管T3的集电极相连并接控制电路中控 制芯片Ul的5脚，三极管T3发射极与电阻R12的另一端相连并接输入地GND ；所述高压反馈电路中放大器U2A的2脚分别接电阻R11、电阻R19、电容C8的一端， 电阻Rll的另一端接输入地GND，电阻R20与电容ClO并联，电阻R19的另一端接电阻R20 的一端，电阻R8与电容C9并联，放大器U2A的3脚分别接电阻R8的一端和电压调节输入 端Vadj，电阻RlO与二极管D2并联，放大器U2A的1脚分别接电阻R9的一端、电容C8的 另一端和二极管D2的负极，二极管D2的正极分别接电容C7的一端和控制电路中控制芯片 Ul的5脚，电容C7与电阻R9的另一端相连并接输入地GND，放大器U2A的8脚接内部供电 端Vcc，放大器U2A的4脚接输入地GND ；所述倍压整流及滤波电路中变压器TRF次级高压线圈Ls的3端通过电容C15分 别接二极管D6的正极和二极管D5的负极，变压器TRF次级高压线圈Ls的4端分别接二极 管D5的正极、电容C16的一端和自恢复型保护电路中二极管D7的负极，电容C16的另一端 分别接二极管D6的负极和电阻R14的一端，电阻R14的另一端分别接电容C17的一端、高 压反馈电路中电阻R20的另一端、高压输出端+HV，电容C17的另一端接输出地HGND。本实用新型的有益效果是输出调节范围宽，可从零起调；高压输出可通过外部 控制电压或电位器调节；输出转换效率高；有外部启停控制功能；具有对输出过载或短路 时的自恢复型保护功能；温漂小，稳定度高，输出纹波低，长期稳定性好；外形尺寸小，重量 轻，易于PCB安装。
图1为本实用新型的外形示意图。图2为图1的仰视图。图3为本实用新型的电路连接框图。图4为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
如图1、2、3、4所示，小体积自恢复型保护正输出高压模块电源，包括封装在壳体 1内的电源电路，电源电路上焊接有数根弓丨针2，电源电路包括控制电路、辅助及驱动电路、 自恢复型保护电路、高压反馈电路、倍压整流及滤波电路，所述控制电路通过辅助及驱动电 路、倍压整流及滤波电路分别与自恢复型保护电路、高压反馈电路连接，所述自恢复型保护 电路和高压反馈电路分别与控制电路连接；控制电路中控制芯片Ul的2脚与6脚相连并分别接电阻R4和电容Cl的一端，电 容Cl的另一端与控制芯片Ul的1脚相连并接输入地GND，控制芯片Ul的7脚分别接电阻R3的一端和电阻R4的另一端，控制芯片Ul的8脚分别接电阻R5的一端和电阻R3的另一 端，电阻R5的另一端分别接控制芯片Ul的4脚和三极管T4的集电极，电阻R6的一端分别 接三极管T4的基极和电容C2的一端，电阻R6的另一端接启停控制端R/S，电容C2的另一 端和三极管T4发射极相连并接输入地GND ；辅助及驱动电路中稳压基准源U3的1脚与3脚相连并分别接电阻R2的一端和电 容C4的正极，同时又作为基准电压输出端Vref，电容C4的负极与稳压基准源U3的2脚相 连并接输入地GND，电阻Rl的一端分别接二极管Dl的负极、电容C5的正极、控制电路中控 制芯片Ul的8脚并作为内部供电端Vcc，电阻Rl与电阻R2的另一端相连并分别接电感L 的一端、电源输入端+Vin，电感L的另一端分别接电容C3的正极和变压器TRF初级线圈Lp 的1端，电容Cl的负极接输入地GND，变压器TRF初级线圈Lp的2端接三极管Tl的漏极， 电阻R7与二极管D4并联，三极管Tl的栅极分别接二极管D4的正极和电容C6的一端，二 极管D4的负极接控制电路中控制芯片Ul的3脚，电容C6的另一端与三极管Tl的源极相 连并接输入地GND;自恢复型保护电路中放大器U2B的5脚分别接电阻R16、电阻R17、电容C12的一 端，电阻R16的另一端接输入地GND，放大器U2B的6脚分别接电阻R15和电阻R18的一 端、并通过电容C13接输入地GND，电阻R17和电阻R18的另一端相连并接基准电压输出端 Vref,电阻R21分别与电容C14及二极管D7并联，电阻R15的另一端接电阻R21的一端，电 阻R21的另一端接输出地HGND，放大器U2B的7脚分别接电容C12的另一端和二极管D3的 正极，二极管D3的负极分别接电阻R13的一端和电容Cll的正极，电容Cll的负极接输入 地GND，电阻R13的另一端分别接电阻R12的一端和三极管T2的基极，三极管T2发射极与 三极管T3的基极相连，三极管T2的集电极与三极管T3的集电极相连并接控制电路中控制 芯片Ul的5脚，三极管T3发射极与电阻R12的另一端相连并接输入地GND ；高压反馈电路中放大器U2A的2脚分别接电阻R11、电阻R19、电容C8的一端，电 阻Rll的另一端接输入地GND，电阻R20与电容ClO并联，电阻R19的另一端接电阻R20的 一端，电阻R8与电容C9并联，放大器U2A的3脚分别接电阻R8的一端和电压调节输入端 Vadj,电阻RlO与二极管D2并联，放大器U2A的1脚分别接电阻R9的一端、电容C8的另一 端和二极管D2的负极，二极管D2的正极分别接电容C7的一端和控制电路中控制芯片Ul 的5脚，电容C7与电阻R9的另一端相连并接输入地GND，放大器U2A的8脚接内部供电端 Vcc，放大器U2A的4脚接输入地GND ；倍压整流及滤波电路中变压器TRF次级高压线圈Ls的3端通过电容C15分别接 二极管D6的正极和二极管D5的负极，变压器TRF次级高压线圈Ls的4端分别接二极管D5 的正极、电容C16的一端和自恢复型保护电路中二极管D7的负极，电容C16的另一端分别 接二极管D6的负极和电阻R14的一端，电阻R14的另一端分别接电容C17的一端、高压反 馈电路中电阻R20的另一端、高压输出端+HV，电容C17的另一端接输出地HGND。主控制电路采用他激式振荡电路，且具有启停控制端，电路结构简单，控制方便； 新颖的自恢复型保护电路，在高压输出过载或短路时，使高压电源得到很好地保护。选用低噪声、低温漂、稳定性好的控制芯片及其它元器件；合理的PCB布局，确保 各‘地’间的独立路径，避免各信号间的相互串扰；优良的变压器线包结构工艺、绕制工艺及 高压绝缘处理等，确保高压模块电源长期的可靠性及稳定性。[0023]模块电源采用金属外壳，并将其壳体接地，对外具有良好的电磁屏蔽作用，提高了 电源的抗干扰能力。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、基准电压输出端Vref顺序排列，另一侧为两根引针2， 按高压输出端+HV、输出地HGND顺序排列。工作原理由控制芯片U1、电容Cl、电阻R3及电阻R4等组成振荡电路，从控制芯 片Ul的3脚输出振荡脉冲信号，通过三极管Tl驱动变压器TRF初级线圈Lp，产生振荡高频 交流电压，并在其两端产生感应电势，通过变压器TRF耦合到其次级高压线圈Ls，并经由二 极管D5、D6及电容C15、C16、C17等组成的倍压整流及滤波电路后，输出平滑的直流高压。从反馈电阻R11、电阻R19、电阻R20及电容ClO上获得的高压采样信号，与电压调 节输入端Vadj的电位一起，通过由放大器U2A等组成的高压反馈电路，去控制控制芯片U15 脚的电位，改变控制芯片Ul的3脚输出脉冲的频率和占空比，使输出高压得到稳定。从电阻R21上获得的输出电流采样信号，经电阻R15并通过电平移动加到放大器 U2B的6脚，与加到放大器U2B 5脚的电阻R16和电阻R17的基准分压电位一起，控制放大 器U2B输出。当输出电流的平均值大于设定值时，放大器U2B的7脚为高电位，并通过二极 管D3瞬间给电容Cll充电且充满，同时通过电阻R13使三极管T2和三极管T3导通，将控 制芯片Ul的5脚电位拉至接近零电位，进而关闭控制输出脉冲，使高压输出迅速下降，此时 输出电流的平均值已小于设定值，放大器U2B的7脚变为低电位，电容Cl 1通过电阻R13、三 极管T2和三极管T3缓慢放电，直至三极管T3截止，控制芯片Ul的5脚电位也缓慢上升， 使高压输出逐渐上升。另外，当在启停控制端R/S加一高电平时，可强制关闭高压输出；电感L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对控制电路及供电电压的干扰。
权利要求一种小体积自恢复型保护正输出高压模块电源，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控制电路、辅助及驱动电路、自恢复型保护电路、高压反馈电路、倍压整流及滤波电路，所述控制电路通过辅助及驱动电路、倍压整流及滤波电路分别与自恢复型保护电路、高压反馈电路连接，所述自恢复型保护电路和高压反馈电路分别与控制电路连接；所述控制电路中控制芯片U1的2脚与6脚相连并分别接电阻R4和电容C1的一端，电容C1的另一端与控制芯片U1的1脚相连并接输入地GND，控制芯片U1的7脚分别接电阻R3的一端和电阻R4的另一端，控制芯片U1的8脚分别接电阻R5的一端和电阻R3的另一端，电阻R5的另一端分别接控制芯片U1的4脚和三极管T4的集电极，电阻R6的一端分别接三极管T4的基极和电容C2的一端，电阻R6的另一端接启停控制端R/S，电容C2的另一端和三极管T4发射极相连并接输入地GND所述辅助及驱动电路中稳压基准源U3的1脚与3脚相连并分别接电阻R2的一端和电容C4的正极，同时又作为基准电压输出端Vref，电容C4的负极与稳压基准源U3的2脚相连并接输入地GND，电阻R1的一端分别接二极管D1的负极、电容C5的正极、控制电路中控制芯片U1的8脚并作为内部供电端Vcc，电阻R1与电阻R2的另一端相连并分别接电感L的一端、电源输入端+Vin，电感L的另一端分别接电容C3的正极和变压器TRF初级线圈Lp的1端，电容C1的负极接输入地GND，变压器TRF初级线圈Lp的2端接三极管T1的漏极，电阻R7与二极管D4并联，三极管T1的栅极分别接二极管D4的正极和电容C6的一端，二极管D4的负极接控制电路中控制芯片U1的3脚，电容C6的另一端与三极管T1的源极相连并接输入地GND；所述自恢复型保护电路中放大器U2B的5脚分别接电阻R16、电阻R17、电容C12的一端，电阻R16的另一端接入地GND，放大器U2B的6脚分别接电阻R15和电阻R18的一端、并通过电容C13接入地GND，电阻R17和电阻R18的另一端相连并接基准电压输出端Vref，电阻R21分别与电容C14及二极管D7并联，电阻R15的另一端接电阻R21的一端，电阻R21的另一端接输出地HGND，放大器U2B的7脚分别接电容C12的另一端和二极管D3的正极，二极管D3的负极分别接电阻R13的一端和电容C11的正极，电容C11的负极接输入地GND，电阻R13的另一端分别接电阻R12的一端和三极管T2的基极，三极管T2发射极与三极管T3的基极相连，三极管T2的集电极与三极管T3的集电极相连并接控制电路中控制芯片U1的5脚，三极管T3发射极与电阻R12的另一端相连并接输入地GND；所述高压反馈电路中放大器U2A的2脚分别接电阻R11、电阻R19、电容C8的一端，电阻R11的另一端接输入地GND，电阻R20与电容C10并联，电阻R19的另一端接电阻R20的一端，电阻R8与电容C9并联，放大器U2A的3脚分别接电阻R8的一端和电压调节输入端Vadj，电阻R10与二极管D2并联，放大器U2A的1脚分别接电阻R9的一端、电容C8的另一端和二极管D2的负极，二极管D2的正极分别接电容C7的一端和控制电路中控制芯片U1的5脚，电容C7与电阻R9的另一端相连并接输入地GND，放大器U2A的8脚接内部供电端Vcc，放大器U2A的4脚接输入地GND；所述倍压整流及滤波电路中变压器TRF次级高压线圈Ls的3端通过电容C15分别接二极管D6的正极和二极管D5的负极，变压器TRF次级高压线圈Ls的4端分别接二极管D5的正极、电容C16的一端和自恢复型保护电路中二极管D7的负极，电容C16的另一端分别接二极管D6的负极和电阻R14的一端，电阻R14的另一端分别接电容C17的一端、高压反馈电路中电阻R20的另一端、高压输出端+HV，电容C17的另一端接输出地HGND。
2.根据权利要求1所述的一种小体积自恢复型保护正输出高压模块电源，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、基准电压输出端Vref顺序排列，另一侧为两根 弓丨针⑵，按高压输出端+HV、输出地HGND顺序排列。
专利摘要本实用新型涉及一种小体积自恢复型保护正输出高压模块电源，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，电源电路包括控制电路、辅助及驱动电路、自恢复型保护电路、高压反馈电路、倍压整流及滤波电路，控制电路通过辅助及驱动电路、倍压整流及滤波电路分别与自恢复型保护电路、高压反馈电路连接，自恢复型保护电路和高压反馈电路分别与控制电路连接；本实用新型的有益效果是输出调节范围宽，可从零起调；高压输出可通过外部控制电压或电位器调节；输出转换效率高；有外部启停控制功能；具有对输出过载或短路时的自恢复型保护功能；温漂小，稳定度高，输出纹波低，长期稳定性好；外形尺寸小，重量轻，易于PCB安装。
文档编号H02H3/06GK201623648SQ20102013194
公开日2010年11月3日 申请日期2010年3月16日 优先权日2010年3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