专利名称：数控直流高压电源电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种智能数控电压可调的直流高压电源装置，属于直流高压电源领域。
背景技术：
随着高校的不断建设，大学物理实验开放的实验越来越多，许多物理实验特别是演示实验都需要直流高压电源。因此，设计一种安全性能高且稳定的直流高压电源迫在眉睫。目前，直流高压电源装置有两种:一种是传统高压电源，多为线性电源，采用多用变压器将工频电直接变压，然后整流滤波，提供给负载。在工频条件下，对变压器以及其他储能元件要求较高，电源体积庞大，使用不方便。另一种是采用开关电源技术，通过PWM波控制开关器件的导通关闭来调节输出电压的高低，采用逆变电路来提高变压器的工作频率，大大降低了器件的体积与重量，但是，在易受温漂或老化现象的影响，会产生过大的控制误差，控制精度有所降低。这将会给实验室带来很大的安全隐患。且调节直流高压电源的输出电压是通过调节可变电阻来实现的，电路寿命不长。
实用新型内容本实用新型针对以上电源控制精度低和误差大的不足，提出了一种数控直流高压电源电路。本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是:一种数控直流高压电源电路，包括:电源接口 U4接入220V的工频电压，通过整流桥U3后两端分别与电解电容C4的正、负极相连；电解电容C4的正极经由滤波电感LI后接IGBT功率管Ql的集电极；电解电容C4的负极经由滤波电容C8后接IGBT功率管Ql的集电极；微控制器U2将产生的PWM方波输入到IGBT驱动芯片U5中，转换成频率占空比不变幅度为12V的方波，IGBT驱动芯片U5输出的方波分别通过并联的电阻R3与二极管D3、并联的电阻R4与二极管D4接到IGBT功率管Ql和IGBT功率管Q2，驱动IGBT功率管Ql和Q2输出频率占空比不变，电压交替的、幅度为310V的方波；其中，电阻R3与二极管D3并联设置于IGBT驱动芯片U5与IGBT功率管Ql的栅极之间；电阻R4与二极管D4并联设置于IGBT驱动芯片U5与IGBT功率管Q2的栅极之间；对于方波正值上升输入时，二极管D3反向偏置延迟IGBT功率管Ql开通、二极管D4反向偏置延迟IGBT功率管Q2开通；对于负值跳变输入时，二极管D3与电阻R3分流使IGBT功率管Ql快速截止、二极管D4正向偏置与电阻R4分流，使IGBT功率管Q2快速截止；IGBT功率管Ql的发射极和Q2的集电极分别接入到升压电路U6的两端，经过升压电路U6输出直流高压电压。进一步，还包括与微控制器U2相连的液晶屏显示器Ul ；其中，输入的交流电压经由工频变压器U8变为14V的交流电压，整流桥U7将工频变压器U8转换的14V交流电压整流，再经并联的电解电容C6和电容C7滤波后变为直流电压，再输入到电压转换芯片U9中将电压转换为12V，一路给IGBT驱动芯片U5供电，另一路输入到电压稳压器UlO中，输入电压稳压器UlO中的电压信号经滤波电容ClO后输出稳定的5V电压给显不器Ul供电。进一步，所述微控制器U2还连接有复位电路。进一步，所述微控制器U2还连接有按键S2、按键S3和按键S4 ；按键S2增加输出电压，按键S3减小输出电压，按键S4是开始键，按下按键S4直流高压电源装置开始输出电压，5秒后停止放电。进一步，所述微控制器U2还连接有晶振电路。上述方案的有益效果是:该电路有效的减少了高压电源装置的控制误差，提高了控制精度。该电路通过按键分多档调节输出电压的大小，操作简单可靠。电路设置有放电时间，当需要放电时，按下开启放电开关，经过5s装置自动停止放电，大大提高了物理实验教学的安全性。
图1为本实用新型的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述。如图1所示，U2为微控制器，图中VCC为电源，给微控制器U2提供电源。电源接口U4，接入220V的工频电压，通过整流桥U3、滤波电容C4和C8还有滤波电感LI后，输出3IOV的直流电压，接IGBT功率管Ql。微控制器U2将产生的PWM方波输入到IGBT驱动芯片U5中，转换成频率占空比不变幅度为12V的方波，IGBT驱动芯片U5输出的方波接到IGBT功率管Ql和Q2，驱动IGBT功率管Ql和Q2输出频率占空比不变，电压为交替的、幅度为310V的方波。C5、D2和C9为IGBT驱动芯片U5的外围电路。R3、R4分别与D3、D4并联，对于方波正值上升输入时，二极管D3、D4是反向偏置，延迟IGBT功率管Ql和Q2开通，对于负值跳变输入时，二极管D3、D4正向偏置与电阻R3、R4分流，使IGBT功率管Ql和Q2快速截止。Ql和Q2两端接入到升压电路U6中，经过U6输出需要的直流高压电压。Ul为液晶屏显示器，显示整个装置输出电压的大小。按键S2增加输出电压，按键S3减小输出电压，按键S4是开始键，按下按键S4直流高压电源装置开始输出电压，5秒后停止放电。CJl和Cl是滤波电路，按键S1、电解电容CJ2和电阻Rl组成微控制器U2的复位电路，当整个装置不正常工作时按下按键Si可使整个装置复位。 晶振Y2、电容C2和C3组成微控制器U2的晶振电路。Dl为电源指示灯，其串联的R2为限流电阻，防止Dl电流过大烧毁。U8为工频变压器，将输入的交流电压变为14V的交流电压，U7是整流桥，将工频变压器U8转换的14V交流电压整流，再经大容量电解电容C6和电容C7滤波后变为直流电压，再输入到U9电压转换芯片中将电压转换为12V，一路给IGBT驱动芯片U5供电，另一路输入到电压稳压器UlO中，经滤波电容ClO后输出稳定的5V电压给Ul供电。[0024]该电路有效的减少了高压电源装置的控制误差，提高了控制精度。该电路通过按键分多档调节输出电压的大小，操作简单可靠。电路设置有放电时间，当需要放电时，按下开启放电开关，经过5秒后装置自动停止放电，大大提高了物理实验教学的安全性。
权利要求1.一种数控直流高压电源电路，其特征在于，包括: 电源接口 U4接入220V的工频电压，通过整流桥U3后两端分别与电解电容C4的正、负极相连；电解电容C4的正极经由滤波电感LI后接IGBT功率管Ql的集电极；电解电容C4的负极经由滤波电容C8后接IGBT功率管Ql的集电极； 微控制器U2将产生的PWM方波输入到IGBT驱动芯片U5中，转换成频率占空比不变幅度为12V的方波，IGBT驱动芯片U5输出的方波分别通过并联的电阻R3与二极管D3、并联的电阻R4与二极管D4接到IGBT功率管Ql和IGBT功率管Q2，驱动IGBT功率管Ql和Q2输出频率占空比不变，电压交替的、幅度为310V的方波；其中，电阻R3与二极管D3并联设置于IGBT驱动芯片U5与IGBT功率管Ql的栅极之间；电阻R4与二极管D4并联设置于IGBT驱动芯片U5与IGBT功率管Q2的栅极之间；对于方波正值上升输入时，二极管D3反向偏置延迟IGBT功率管Ql开通、二极管D4反向偏置延迟IGBT功率管Q2开通；对于负值跳变输入时，二极管D3与电阻R3分流使IGBT功率管Ql快速截止、二极管D4正向偏置与电阻R4分流，使IGBT功率管Q2快速截止； IGBT功率管Ql的发射极和Q2的集电极分别接入到升压电路U6的两端，经过升压电路U6输出直流闻压电压。
2.根据权利要求1所述的数控直流高压电源电路，其特征在于，还包括与微控制器U2相连的液晶屏显示器Ul ； 其中，输入的交流电压经由工频变压器U8变为14V的交流电压，整流桥U7将工频变压器U8转换的14V交流电压整流，再经并联的电解电容C6和电容C7滤波后变为直流电压，再输入到电压转换芯片U9中将电压转换为12V，一路给IGBT驱动芯片U5供电，另一路输入到电压稳压器UlO中，输入电压稳压器UlO中的电压信号经滤波电容ClO后输出稳定的5V电压给显不器Ul供电。
3.根据权利要求1所述的数控直流高压电源电路，其特征在于，所述微控制器U2还连接有复位电路。
4.根据权利要求1所述的数控直流高压电源电路，其特征在于，所述微控制器U2还连接有按键S2、按键S3和按键S4 ； 按键S2增加输出电压，按键S3减小输出电压，按键S4是开始键，按下按键S4直流高压电源装置开始输出电压，5秒后停止放电。
5.根据权利要求1所述的数控直流高压电源电路，其特征在于，所述微控制器U2还连接有晶振电路。
专利摘要本实用新型涉及一种数控直流高压电源电路，微控制器U2将产生的PWM方波输入到IGBT驱动芯片U5中，IGBT驱动芯片U5输出的方波驱动IGBT功率管Q1和Q2输出频率占空比不变，电压交替的、幅度为310V的方波；IGBT功率管Q1的发射极和Q2的集电极分别接入到升压电路U6的两端，经过升压电路U6输出直流高压电压。该直流高压电源电路有效的减少了控制误差，提高了控制精度。
文档编号H02M3/155GK202949368SQ20122070625
公开日2013年5月22日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日
发明者逯海军, 杨北革, 王晓强, 赵锐 申请人:山西省电力公司大同供电分公司, 国家电网公司