专利名称：一种高压调压电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高压电源技术领域，具体是指一种高压调压电路。
背景技术：
目前高压调压技术，传统上主要是采用单独的串联调压或并联调压的方法，这种方法虽然也能实现输出高压的变压，但存在调压范围窄，效率差，要求输入电压高的缺点I、对于如图I所示的串联调压方式，输出电压不能实现从OV起调；对于如图2所示的并联调压方式，输出电压的最大值不能调到基准输入电压值Vmax(-2200V)。所以，单独的串联或并联调压，均无法实现宽的输出电压范围(0V Vmax)，从而限制了产品的使用范围； 2、转换效率低，由于都要使用电阻来分压，如图I中的电阻R212、图2中的电阻R203，这两个电阻上消耗了大量的功率；3、为提高带载能力，要求提供更高的Vmax电压，如图I或图2所示输出电压为-1100V时，基准输入电压要求使用-2200V的Vmax电压，而更高的Vmax电压，也意味着更高的成本和更低的效率。4、现有技术主要采用高压稳压管进行导通控制，对于串联调压方式来说这种方法耗损较大且成本较高，如串联调压图I中的ZD201，ZD202, ZD203均采用高压稳压管，成本高，而且由于两端电压太高，有少量的电流流过都会产生较大的耗损，效率较低。
实用新型内容本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能实现较宽的调压范围、转换效率闻且耗损小的闻压调压电路。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的一种高压调压电路，包括运算放大器、控制元件、串联调压环节以及并联调压环节；PWM控制信号输入到运算放大器的输入端，运算放大器的输出端分别与串联调压环节和并联调压环节相连，其中运算放大器与串联调压环节之间还连接一控制元件来对串联调压环节进行导通控制；基准高压源输入端输出基准输入电压至串联调压环节，所述串联调压环节与并联调压环节均连接高压输出端。输入的PWM控制信号从运算放大器反相输入端进入后经运算放大器信号处理，从运算放大器的输出端分别进入串联调压环节和并联调压环节，所述串联调压环节和并联调压环节根据运算放大器处理后的PWM控制信号对基准输入电压进行线性调压，调压后的输出高压供至高压输出端，从而实现了 PWM控制信号对输出高压的调压控制。优选的技术方案是本高压调压电路还包括一滤波单元，所述滤波单元与运算放大器输入端相连接，输入的PWM控制信号经滤波单元输入到运算放大器输入端。在运算放大器处理之前，滤波单元首先对输入的PWM控制信号进行滤波处理，有助于提高后续调压操作的准确度。[0012]优选的技术方案是本高压调压电路还包括一反馈电路，所述反馈电路介接在高压输出端与运算放大器输入端之间，高压输出端输出的电压还通过反馈电路进行反馈处理，以使得高压输出端输出的高压稳定。所述控制元件还可以包括K个TVS管，所述K个TVS管的阳极和阴极相互串联，用于对串联调压环节来进行导通控制；TVS管的个数K主要由输入高压值与TVS管击穿电压值来确定。运算放大器的输出端连接一二极管的阴极，所述二极管的阳极通过一电阻连接一三极管的基极，所述三极管的集电极连接第一个TVS管，所述第K个TVS管连接串联调压环节。使用TVS管来代替成本较高的高压稳压管，使得成本降低，并有效地避免产生较大的耗损，从而提高工作效率。所述高压调压电路的反馈电路包括两个电阻，两电阻组成串联支路，支路的一端连接至高压输出端，另一端接地，同时，两电阻之间的支路节点连接到运算放大器。更具体地，所述串联调压环节与并联调压环节分别由M个三极管和N个三极管组 成，所述M个三极管的集电极与发射极相互串联，N个三极管的集电极与发射极相互串联，所述串联调压环节的M个三极管串联后介接在基准高压源输入端和高压输出端之间，与高压输出端所接的负载相串联；所述并联调压环节的N个三极管并联接在接地端和高压输出端之间，与高压输出端所接的负载相并联。串联调压环节与并联调压环节的相互结合使得每路的输出高压可调，实现较宽的调压范围，甚至可以从OV起调，并且均适用于正、负高压的调节，可使用在要求每路的输出高压可调或者每路的输出高压受输入信号的控制按一定规律变化的不同的应用场合；当进行负高压调节时，所述串联调压环节采用M个NPN型三极管串联组成，连接关系为第一三极管的发射极连接到基准高压源输入端，其基极与控制元件的控制端连接，第一三极管的集电极连接第二三极管的发射极，第二三极管的集电极连接第三三极管的发射极，以此类推，第M-I三极管的集电极连接到第M三极管的发射极，第M三极管的集电极连接高压输出端；而所述并联调压环节采用N个PNP型三极管串联组成，连接关系为第一三极管的发射极连接运算放大器的电压输出端，其集电极连接第二三极管的发射极，第二三极管的集电极连接第三三极管的发射极，以此类推，第N-I三极管的集电极连接第N三极管的发射极，第N三极管的集电极连接到高压输出端；当进行正高压调节时正好相反，串联调压环节采用M个PNP型三极管按上述的连接关系串联组成，并联调压环节采用N个NPN型三极管按上述连接关系串联组成。关于串联调压环节串联的三极管的个数M与并联调压环节中串联的三极管的个数N，则根据所需调节电压的高低与每个三极管安全工作的电压要求来决定。本实用新型相比现有技术具有以下优点及有益效果I、本实用新型采用串联调压环节与并联调压环节两种方式协同工作的调压方法，可实现较宽的调压范围，可降低输入电压，有效地提高效率。2、采用光耦控制串联调压环节与并联调压环节，可实现隔离控制，在输出电压较高的场合，低成本及高效率的优势更加明显。
[0024]图I所示为现有高压调压技术的串联调压方式的电路图图2所示为现有高压调压技术的并联调压方式的电路图图3所示为本实用新型的高压调压电路的框架图图4所示为本实用新型的高压调压电路实施例的电路图
具体实施方式下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。见图3，为所述高压调压电路的电路框架图，包括运算放大器10、控制元件11、串联调压环节12、并联调压环节13、反馈电路14以及滤波单元15 ;PWM控制信号经滤波单元15输入至运算放大器10的输入端，运算放大器10的输出端分别与串联调压环节12和并联调压环节13相连，其中运算放大器10与串联调压环节12之间还连接一控制元件11 ;基准高压源输入端连接串联调压环节12，所述串联调压环节12与并联调压环节13均连接高压输出端，所述高压输出端还通过一反馈电路14连接运算放大器10。输入的PWM控制信号经滤波单元15滤波后，进入运算放大器10反相输入端，从运算放大器10的输出端分别进入串联调压环节12和并联调压环节13，所述串联调压环节12和并联调压环节13根据运算放大器10处理后的PWM控制信号对基准输入电压进行线性调压，调压后的输出高压供至高压输出端，输出高压通过反馈电路14控制输出使输出高压稳定，实现PWM控制信号对输出电压的控制。实施例见图4，是本实用新型所述高压调压电路的电路图，本实施例中的滤波单元15由电阻R201、电阻R204、电阻R206、可调电阻VR200、电容C200、电容C201和电容C202组成。控制元件11则由TVS管Z201、TVS管Z202和TVS管Z203串联组成。PWM控制信号输入端(K-Drpwm)经过滤波单元15连接到运算放大器U200A的反相输入端(PIN2)，所述运算放大器U200A的正相输入端(PIN3)接地，其输出端(PIN1) 一方面通过电阻R224和TVS管Z205连接并联调压环节；另一方面通过控制元件11连接串联调压环节12，具体为运算放大器U200A的输出端(PINl)连接二极管Z204的阴极，二极管Z204的阳极通过电阻R215连接三极管Q205的基极，三极管Q205的发射极通过电阻R202连接18V电压，其集电极通过电阻R213连接TVS管Z203的阴极，TVS管Z203的阳极连接TVS管Z202的阴极，TVS管Z202的阳极连接TVS管Z201的阴极，TVS管Z201的阳极一方面通过电阻R205连接-1350高压输入端，另一方面连接串联调压环节12 ；在串联调压环节12与-1350高压输入端之间还串联有TVS管Z200，在运算放大器U200A的输出端与并联调压环节13之间还串联有TVS管Z205 ；本实施例中的反馈电路14包括串联的电阻R200与电阻R216，电阻R200与电阻R216的一端连接运算放大器U200A的反相输入端，电阻R216的另一端接地。在整机上电后，从控制信号输入端(K-Drp丽O输入一个幅度为5V的PWM控制信号，如果PWM控制信号的占空比加大，则经滤波后输入至运算放大器U200A的反相输入端(PIN2)的电压也越高，其输出端(PINl)所得到的输出电压就越低，由于运放U200A的输出电压降低，三级管Q205的基极电流变大，其导通程度变大，则通过反向导通的TVS管Z203、Z202、Z20的电流变大，从而三极管Q200的基极电流增大，其导通程度加大，从而与其串联的三极管Q201、三极管Q202、三极管Q203和三极管Q204的导通程度也加大，所以每个三极管的CE极两端电压减小，使得输出高压端的电位与基准电压源(-1350V)接近；当三极管完全导通(相当于电阻为O)时，其输出电压最高；另一方面，由于运算放大器U200A输出端(PINl)的输出电压降低，流经TVS管Z205的电流变小，三极管Q209的导通程度变小，三极管Q209的CE极电压升高，从而与三极管Q208串联的三极管Q208，三极管Q206，三极管Q207的CE极电压升高，使得输出高压值向基准电压源(-1350)接近。相反地，如果PWM控制信号占空比减少，电路将是一个相反的工作过程，具体工作原理在此不再论述。由上述可知，本实施例中输出电压值与控制信号的占空比成线性关系Vo=Vmax XD( Vo为输出电压值，D为占空比，Vmax为根据不同的应用而设定的最大电压值)。需要说明的是，上述实施例只说明了本实用新型用于负高压调节时的结构与工作原理，由于本实用新型也适用于正高压调节，当用于正高压调节时，串联调压环节采用PNP型三极管的集电极与发射极串联组成，并联调压环节则采用NPN型三极管的集电极与发射极串联组成，同时实施例中的TVS管需极性反转连接，高压调压电路的反馈信号接入运算放大器的同相输入端，其他结构连接、工作原理均与上述实施例相同。上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种高压调压电路，其特征在于包括运算放大器、控制元件、串联调压环节以及并联调压环节；PWM控制信号输入到运算放大器的输入端，运算放大器的输出端分别与串联调压环节和并联调压环节相连，其中运算放大器与串联调压环节之间还连接一控制元件来对串联调压环节进行导通控制；基准高压源输入端输出基准输入电压至串联调压环节，所述串联调压环节与并联调压环节均连接高压输出端。
2.根据权利要求I所述的高压调压电路，其特征在于本高压调压电路还包括一反馈电路，所述反馈电路介接在高压输出端与运算放大器输入端之间。
3.根据权利要求2所述的高压调压电路，其特征在于本高压调压电路还包括一滤波单元，所述滤波单元与运算放大器输入端相连接，输入的PWM控制信号经滤波单元输入到运算放大器输入端。
4.根据权利要求3所述的高压调压电路，其特征在于所述控制元件包括串联的K个TVS管，所述K个TVS管的阳极和阴极相互串联；运算放大器的输出端连接一二极管的阴极，所述二极管的阳极通过一电阻连接一三极管的基极，所述三极管的集电极连接第一个TVS管，所述第K个TVS管连接串联调压环节。
5.根据权利要求4所述的高压调压电路，其特征在于所述反馈电路包括两个电阻，两电阻组成串联支路，支路的一端连接至高压输出端，另一端接地，同时，两电阻之间的支路节点连接到运算放大器。
6.根据权利要求5所述的高压调压电路，其特征在于所述串联调压环节与并联调压环节分别由M个三极管和N个三极管组成，所述M个三极管的集电极与发射极相互串联，N个三极管的集电极与发射极相互串联，所述串联调压环节的M个三极管串联后介接在基准高压源输入端和高压输出端之间，与高压输出端所接的负载相串联；所述并联调压环节的N个三极管并联接在接地端和高压输出端之间，与高压输出端所接的负载相并联。
专利摘要本实用新型公开了一种高压调压电路，包括运算放大器、控制元件、串联调压环节以及并联调压环节；PWM控制信号输入到运算放大器的输入端，运算放大器的输出端分别与串联调压环节和并联调压环节相连，其中运算放大器与串联调压环节之间还连接一控制元件来对串联调压环节进行导通控制；基准高压源输入端输出基准输入电压至串联调压环节，所述串联调压环节与并联调压环节均连接高压输出端，控制元件由串联的多个TVS管组成。本实用新型采用串联调压环节与并联调压环节两种方式协同工作的调压方法，可实现较宽的调压范围，可降低输入电压，有效地提高效率，而且控制元件由串联的多个TVS管，降低了成本。
文档编号G05F1/618GK202512465SQ20122002147
公开日2012年10月31日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者张世桐, 李建明, 林儿, 沈桥荣 申请人:惠州三华工业有限公司