专利名称：负输出固定稳流型电击穿高压模块电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于燃油、燃气的高压点火，气体激光器的引燃等工业应用、 科研、医疗、航空等方面仪器设备中的负输出固定稳流型电击穿高压模块电源。
背景技术：
[0003]随着科技发展，市场需求的扩大，用户对电源产品的质量、性能、体积等要求越来越高，现有工业方面的燃油、燃气高压点火及科研、医疗、航空等领域的气体激光器等的电 源产品，虽种类很多，但有不少为单电源的组合设计，普遍存在着电源体积较大，引燃不可 靠，稳定性差且长期工作易损坏等问题。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体积小、易于PCB安装、可靠性 及稳定性高的负输出固定稳流型电击穿高压模块电源。本实用新型为实现上述目的，所采取的技术方案是一种负输出固定稳流型电击 穿高压模块电源，包括封装在壳体内的电源电路，电源电路上焊接有数根引线，其特征在 于所述电源电路包括控制电路、驱动电路、稳压电路、高压反馈电路、电流反馈电路及组合 高压输出电路，所述稳压电路通过控制电路与驱动电路连接，所述驱动电路分别与高压反 馈电路、电流反馈电路及组合高压输出电路连接，所述组合高压输出电路分别与高压反馈 电路、电流反馈电路连接；所述控制电路中控制芯片Ul的1脚、3脚、10脚和12脚相连并接输入地GND，控制 芯片Ul的5脚分别接电阻R2和电容C5的一端，电阻R2的另一端接控制芯片Ul的7脚， 电容C5的另一端接输入地GND，控制芯片Ul的6脚通过电阻R3接输入地GND，控制芯片 Ul的8脚通过电容C6接输入地GND，电阻R4与电容C7并联，电阻R4的一端接控制芯片Ul 的9脚，电阻R4的另一端接输入地GND，控制芯片Ul的13脚和15脚相连并接内部供电端 Vcc，控制芯片Ul的16脚分别接电阻Rl的一端和电容C4的正极，并作为基准电压输出端 Vref,电阻Rl的另一端接控制芯片Ul的2脚，电容C4的负极接输入地GND ；所述驱动电路中电感Ll的一端接供电输入端+Vin，电感Ll的另一端分别接电容 Cl的正极、变压器TRF2初级线圈Lpl的b端及Lp2的c端，电容Cl的负极输入地GND，变 压器TRF2初级线圈Lpl的a端分别接三极管Tl的漏极和电阻RlO的一端，电阻RlO的另 一端通过电容C8与变压器TRF2初级线圈Lp2的d端相连并接三极管T2的漏极，变压器 TRFl初级线圈Lp的a端接控制电路中控制芯片Ul的14脚，变压器TRFl初级线圈Lp的b 端接控制电路中控制芯片Ul的11脚，变压器TRFl次级线圈Lsl的1端分别接电阻R6的 一端和二极管Dl的负极，二极管Dl的正极与电阻R6的另一端和电阻R8的一端相连并接 三极管Tl的栅极，变压器TRFl次级线圈Lsl的2端与电阻R8的另一端及三极管Tl的源 极相连并接输入地GND，变压器TRFl次级线圈Ls2的3端分别接电阻R7的一端和二极管 D2的负极，二极管D2的正极与电阻R7的另一端和电阻R9的一端相连并接三极管T2的栅 极，变压器TRFl次级线圈Ls2的4端与电阻R9的另一端及三极管T2的源极相连并接输入 地 GND ；[0009]所述稳压电路中供电输入端+Vin通过电阻R5分别接稳压芯片U2的1脚、电容C2 的正极及二极管D3的负极，二极管D3的正极分别接稳压芯片U2的2脚和电容C3的正极， 并作为内部供电端Vcc，电容C2的负极与电容C3的负极及稳压芯片U2的3脚相连并接输 入地GND ；所述高压反馈电路中电阻R16与电容C12并联，电阻R16的一端通过电阻R15分 别接电阻R13和电阻R14的一端、控制芯片U3B的5脚，电阻R14的另一端接基准电压输出 端Vref，控制芯片U3B的6脚分别接电容Cll和电阻R12的一端，电阻R12和电阻R13的另 一端相连并接输入地GND，控制芯片U3B的7脚分别接电容Cll的另一端、二极管D5的负 极及电阻Rll的一端，二极管D5的正极与电阻Rll的另一端相连并接控制电路中控制芯片 Ul的9脚； 所述电流反馈电路中二极管D6和二极管D7同向串联后与电阻R21和电容C22并 联，二极管D7的负极接高压输出地HVG，二极管D6的正极通过电阻R17分别接电容ClO和 电阻R18的一端，电容ClO的另一端接输入地GND，电阻R18的另一端分别接电容C9的一 端、控制芯片U3A的2脚，控制芯片U3A的3脚分别通过电阻R19接基准电压输出端Vref、 通过电阻R20接输入地GND，控制芯片U3A的1脚分别接电容C9的另一端和二极管D4的负 极，二极管D4的正极接控制电路中控制芯片Ul的9脚，控制芯片U3A的4脚接输入地GND， 控制芯片U3A的8脚接内部供电端Vcc ；所述组合高压输出电路中变压器TRF2次级高压线圈Ls的1端分别接电容C19和 电容C13的一端，电容C19的另一端分别接二极管D15的正极和二极管D16的负极，二极 管D15的负极分别接电容C20的一端和变压器TRF2次级高压线圈Ls的2端，电容C20的 另一端分别接二极管D16的正极、电容C21的一端、电阻R22的一端、高压反馈电路中电阻 R16的另一端，电容C21的另一端分别接变压器TRF2次级高压线圈Ls的2端和电流反馈电 路中二极管D6的正极，电阻R22的另一端接二极管D8的负极，电阻R25和电阻R26并联， 二极管D8的正极分别接电阻R24和电阻R25的一端，电阻R25的另一端接组合负高压输出 端-HV. Out,电容C13的另一端分别接电容C14的一端、二极管D9的正极和二极管DlO的 负极，电容C14的另一端分别接电容C15的一端、二极管Dll的正极和二极管D12的负极， 电容C15的另一端分别接二极管D13的正极和二极管D14的负极，二极管D9的负极分别接 电容C16的一端和变压器TRF2次级高压线圈Ls的2端，电容C16的另一端分别接二极管 DlO的正极、二极管Dll的负极和电容C17的一端，电容C17的另一端分别接二极管D12的 正极、二极管D13的负极和电容C18的一端，电容C18的另一端分别接二极管D14的正极和 电阻R23的一端，电阻R23的另一端与电阻R24的另一端相连。本实用新型的有益效果是引燃、维持两高压合二为一输出，使用方便；具有输出 过压保护；负载引燃后输出电流为固定恒流输出，长期稳定性好；外形尺寸小，重量轻，易 于PCB安装。
图1为本实用新型的外观示意图。图2为图1的左视图。图3为图1的右视图。图4为本实用新型的电路连接框图并作为摘要附图。[0019]图5为本实用新型的电路原理图。具 体实施方式如图1、2、3、4、5所示，负输出固定稳流型电击穿高压模块电源，包括封装在壳体 1内的电源电路，电源电路上焊接有数根输入供电线和高压输出线2，电源电路包括控制电 路、驱动电路、稳压电路、高压反馈电路、电流反馈电路及组合高压输出电路，稳压电路通过 控制电路与驱动电路连接，驱动电路分别与高压反馈电路、电流反馈电路及组合高压输出 电路连接，组合高压输出电路分别与高压反馈电路、电流反馈电路连接；控制电路中控制芯片Ul的1脚、3脚、10脚和12脚相连并接输入地GND，控制芯片 Ul的5脚分别接电阻R2和电容C5的一端，电阻R2的另一端接控制芯片Ul的7脚，电容C5 的另一端接输入地GND，控制芯片Ul的6脚通过电阻R3接输入地GND，控制芯片Ul的8脚 通过电容C6接输入地GND，电阻R4与电容C7并联，电阻R4的一端接控制芯片Ul的9脚， 电阻R4的另一端接输入地GND，控制芯片Ul的13脚和15脚相连并接内部供电端Vcc，控 制芯片Ul的16脚分别接电阻Rl的一端和电容C4的正极，并作为基准电压输出端Vref，电 阻Rl的另一端接控制芯片Ul的2脚，电容C4的负极接输入地GND ；驱动电路中电感Ll的一端接供电输入端+Vin，电感Ll的另一端分别接电容Cl的 正极、变压器TRF2初级线圈Lpl的b端及Lp2的c端，电容Cl的负极输入地GND，变压器 TRF2初级线圈Lpl的a端分别接三极管Tl的漏极和电阻RlO的一端，电阻RlO的另一端通 过电容C8与变压器TRF2初级线圈Lp2的d端相连并接三极管T2的漏极，变压器TRFl初 级线圈Lp的a端接控制电路中控制芯片Ul的14脚，变压器TRFl初级线圈Lp的b端接控 制电路中控制芯片Ul的11脚，变压器TRFl次级线圈Lsl的1端分别接电阻R6的一端和 二极管Dl的负极，二极管Dl的正极与电阻R6的另一端和电阻R8的一端相连并接三极管 Tl的栅极，变压器TRFl次级线圈Lsl的2端与电阻R8的另一端及三极管Tl的源极相连 并接输入地GND，变压器TRFl次级线圈Ls2的3端分别接电阻R7的一端和二极管D2的负 极，二极管D2的正极与电阻R7的另一端和电阻R9的一端相连并接三极管T2的栅极，变压 器TRFl次级线圈Ls2的4端与电阻R9的另一端及三极管T2的源极相连并接输入地GND ；稳压电路中供电输入端+Vin通过电阻R5分别接稳压芯片U2的1脚、电容C2的 正极及二极管D3的负极，二极管D3的正极分别接稳压芯片U2的2脚和电容C3的正极，并 作为内部供电端Vcc，电容C2的负极与电容C3的负极及稳压芯片U2的3脚相连并接输入 地 GND ；高压反馈电路中电阻R16与电容C12并联，电阻R16的一端通过电阻R15分别接电 阻R13和电阻R14的一端、控制芯片U3的5脚，电阻R14的另一端接基准电压输出端Vref， 控制芯片U3的6脚分别接电容Cll和电阻R12的一端，电阻R12和电阻R13的另一端相连 并接输入地GND，控制芯片U3的7脚分别接电容Cll的另一端、二极管D5的负极及电阻Rll 的一端，二极管D5的正极与电阻Rll的另一端相连并接控制电路中控制芯片Ul的9脚；电流反馈电路中二极管D6和二极管D7同向串联后与电阻R21和电容C22并联， 二极管D7的负极接高压输出地HVG，二极管D6的正极通过电阻R17分别接电容ClO和电阻 R18的一端，电容ClO的另一端接输入地GND，电阻R18的另一端分别接电容C9的一端、控 制芯片U3的2脚，控制芯片U3的3脚分别通过电阻R19接基准电压输出端Vref、通过电阻 R20接输入地GND，控制芯片U3的1脚分别接电容C9的另一端和二极管D4的负极，二极管D4的正极接控制电路中控制芯片Ul的9脚，控制芯片U3的4脚接输入地GND，控制芯片U3 的8脚接内部供电端Vcc; 组合高压输出电路中变压器TRF2次级高压线圈Ls的1端分别接电容C19和电容 C13的一端，电容C19的另一端分别接二极管D15的正极和二极管D16的负极，二极管D15 的负极分别接电容C20的一端和变压器TRF2次级高压线圈Ls的2端，电容C20的另一端分 别接二极管D16的正极、电容C21的一端、电阻R22的一端、高压反馈电路中电阻R16的另 一端，电容C21的另一端分别接变压器TRF2次级高压线圈Ls的2端和电流反馈电路中二 极管D6的正极，电阻R22的另一端接二极管D8的负极，电阻R25和电阻R26并联，二极管 D8的正极分别接电阻R24和电阻R25的一端，电阻R25的另一端接组合负高压输出端-HV. Out,电容C13的另一端分别接电容C14的一端、二极管D9的正极和二极管DlO的负极，电 容C14的另一端分别接电容C15的一端、二极管Dll的正极和二极管D12的负极，电容C15 的另一端分别接二极管D13的正极和二极管D14的负极，二极管D9的负极分别接电容C16 的一端和变压器TRF2次级高压线圈Ls的2端，电容C16的另一端分别接二极管DlO的正 极、二极管Dll的负极和电容C17的一端，电容C17的另一端分别接二极管D12的正极、二 极管D13的负极和电容C18的一端，电容C18的另一端分别接二极管D14的正极和电阻R23 的一端，电阻R23的另一端与电阻R24的另一端相连；采用由控制芯片Ul、驱动变压器TRFl、三极管Tl、三极管T2及振荡变压器TRF2的 初级线圈等组成的推挽式振荡电路，固定振荡频率，通过调节、控制脉冲宽度，达到稳定输 出的目的。电路结构简单，引燃、维持两高压合二为一输出，两者自动切换。具有输出过压 保护，且引燃后为固定恒流输出。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 各信号的独立路径，减小各信号间的相互串扰；在变压器线包结构工艺、装配工艺及高压绝 缘处理等方面有严格要求，确保电源长期的可靠性及稳定性。该电击穿高压模块电源采用金属外壳，壳体的四角有过孔，便于用户的安装；外力口 全敷铜PCB盖板，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。数根引线2露于壳体1外，一侧为二根引线，按直流供电输入端+Vin、输入地GND 顺序排列，另一侧为二根引线，按组合负高压输出端-HV. Out、高压输出地HVG顺序排列。工作原理电路的核心部分采用PWM集成控制芯片Ul，它的工作频率高，工作电压 范围大，图腾柱式输出结构，与驱动电路构成推挽式DC/DC变换器电路。从控制芯片Ul的11脚和14脚双端输出的PWM振荡脉冲信号，直接连接隔离驱动 变压器TRF1，该变压器既能使次级电平位移，又能与主变换器电路隔离，通过耦合驱动MOS 功率三极管Tl和T2。在主变压器的初级线圈中产生的高频振荡脉冲电压，通过开关变压器TRF2耦合 到其次级，次级的高压线圈分两路升压，一路输出高压很高，作为引燃高压；另一路输出较 低的工作维持高压。当负载被击穿前，高压输出低于维持高压，二极管D8反向，高压输出很 高；当负载被击穿后，高压功率输出自动切换由维持电压通过电阻R22及二极管D8来提供。在电容C21上输出的维持高压通过由误差放大器U3B等组成的高压反馈电路，控 制集成控制器Ul的9脚，达到限制其最高电压的目的；在电阻R21上获得的输出电流采样 信号，通过由误差放大器U3A等组成的电流反馈电路，同样控制集成控制器Ul的9脚，达到稳定输出电流的目的 。
权利要求一种负输出固定稳流型电击穿高压模块电源，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线(2)，其特征在于所述电源电路包括控制电路、驱动电路、稳压电路、高压反馈电路、电流反馈电路及组合高压输出电路，所述稳压电路通过控制电路与驱动电路连接，所述驱动电路分别与高压反馈电路、电流反馈电路及组合高压输出电路连接，所述组合高压输出电路分别与高压反馈电路、电流反馈电路连接；所述控制电路中控制芯片U1的1脚、3脚、10脚和12脚相连并接输入地GND，控制芯片U1的5脚分别接电阻R2和电容C5的一端，电阻R2的另一端接控制芯片U1的7脚，电容C5的另一端接输入地GND，控制芯片U1的6脚通过电阻R3接输入地GND，控制芯片U1的8脚通过电容C6接输入地GND，电阻R4与电容C7并联，电阻R4的一端接控制芯片U1的9脚，电阻R4的另一端接输入地GND，控制芯片U1的13脚和15脚相连并接内部供电端Vcc，控制芯片U1的16脚分别接电阻R1的一端和电容C4的正极，并作为基准电压输出端Vref，电阻R1的另一端接控制芯片U1的2脚，电容C4的负极接输入地GND；所述驱动电路中电感L1的一端接供电输入端+Vin，电感L1的另一端分别接电容C1的正极、变压器TRF2初级线圈Lp1的b端及Lp2的c端，电容C1的负极输入地GND，变压器TRF2初级线圈Lp1的a端分别接三极管T1的漏极和电阻R10的一端，电阻R10的另一端通过电容C8与变压器TRF2初级线圈Lp2的d端相连并接三极管T2的漏极，变压器TRF1初级线圈Lp的a端接控制电路中控制芯片U1的14脚，变压器TRF1初级线圈Lp的b端接控制电路中控制芯片U1的11脚，变压器TRF1次级线圈Ls1的1端分别接电阻R6的一端和二极管D1的负极，二极管D1的正极与电阻R6的另一端和电阻R8的一端相连并接三极管T1的栅极，变压器TRF1次级线圈Ls1的2端与电阻R8的另一端及三极管T1的源极相连并接输入地GND，变压器TRF1次级线圈Ls2的3端分别接电阻R7的一端和二极管D2的负极，二极管D2的正极与电阻R7的另一端和电阻R9的一端相连并接三极管T2的栅极，变压器TRF1次级线圈Ls2的4端与电阻R9的另一端及三极管T2的源极相连并接输入地GND；所述稳压电路中供电输入端+Vin通过电阻R5分别接稳压芯片U2的1脚、电容C2的正极及二极管D3的负极，二极管D3的正极分别接稳压芯片U2的2脚和电容C3的正极，并作为内部供电端Vcc，电容C2的负极与电容C3的负极及稳压芯片U2的3脚相连并接输入地GND；所述高压反馈电路中电阻R16与电容C12并联，电阻R16的一端通过电阻R15分别接电阻R13和电阻R14的一端、控制芯片U3B的5脚，电阻R14的另一端接基准电压输出端Vref，控制芯片U3B的6脚分别接电容C11和电阻R12的一端，电阻R12和电阻R13的另一端相连并接输入地GND，控制芯片U3B的7脚分别接电容C11的另一端、二极管D5的负极及电阻R11的一端，二极管D5的正极与电阻R11的另一端相连并接控制电路中控制芯片U1的9脚；所述电流反馈电路中二极管D6和二极管D7同向串联后与电阻R21和电容C22并联，二极管D7的负极接高压输出地HVG，二极管D6的正极通过电阻R17分别接电容C10和电阻R18的一端，电容C10的另一端接输入地GND，电阻R18的另一端分别接电容C9的一端、控制芯片U3A的2脚，控制芯片U3A的3脚分别通过电阻R19接基准电压输出端Vref、通过电阻R20接输入地GND，控制芯片U3A的1脚分别接电容C9的另一端和二极管D4的负极，二极管D4的正极接控制电路中控制芯片U1的9脚，控制芯片U3A的4脚接输入地GND，控制芯片U3A的8脚接内部供电端Vcc；所述组合高压输出电路中变压器TRF2次级高压线圈Ls的1端分别接电容C19和电容C13的一端，电容C19的另一端分别接二极管D15的正极和二极管D16的负极，二极管D15的负极分别接电容C20的一端和变压器TRF2次级高压线圈Ls的2端，电容C20的另一端分别接二极管D16的正极、电容C21的一端、电阻R22的一端、高压反馈电路中电阻R16 的另一端，电容C21的另一端分别接变压器TRF2次级高压线圈Ls的2端和电流反馈电路中二极管D6的正极，电阻R22的另一端接二极管D8的负极，电阻R25和电阻R26并联，二极管D8的正极分别接电阻R24和电阻R25的一端，电阻R25的另一端接组合负高压输出端 HV.Out，电容C13的另一端分别接电容C14的一端、二极管D9的正极和二极管D10的负极，电容C14的另一端分别接电容C15的一端、二极管D11的正极和二极管D12的负极，电容C15的另一端分别接二极管D13的正极和二极管D14的负极，二极管D9的负极分别接电容C16的一端和变压器TRF2次级高压线圈Ls的2端，电容C16的另一端分别接二极管D10的正极、二极管D11的负极和电容C17的一端，电容C17的另一端分别接二极管D12的正极、二极管D13的负极和电容C18的一端，电容C18的另一端分别接二极管D14的正极和电阻R23的一端，电阻R23的另一端与电阻R24的另一端相连。
2.根据权利要求1所述的负输出固定稳流型电击穿高压模块电源，其特征在于所述 数根引线⑵露于壳体⑴夕卜，一侧为二根引线(2)，按直流供电输入端+Vin、输入地GND顺 序排列，另一侧为二根弓丨线(2)，按组合负高压输出端-HV. Out、高压输出地HVG顺序排列。
专利摘要本实用新型涉及一种负输出固定稳流型电击穿高压模块电源，负输出固定稳流型电击穿高压模块电源，包括封装在壳体内的电源电路，电源电路上焊接有数根引线，电源电路包括控制电路、驱动电路、稳压电路、高压反馈电路、电流反馈电路及组合高压输出电路，稳压电路通过控制电路与驱动电路连接，驱动电路分别与高压反馈电路、电流反馈电路及组合高压输出电路连接，组合高压输出电路分别与高压反馈电路、电流反馈电路连接；本实用新型的有益效果是引燃、维持两高压合二为一输出，使用方便；具有输出过压保护；负载引燃后输出电流为固定恒流输出，长期稳定性好；外形尺寸小，重量轻，易于PCB安装。
文档编号H02M3/337GK201733226SQ201020206890
公开日2011年2月2日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28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