专利名称：一种psm高压电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高压电源领域，尤其是一种PSM高压电源。
背景技术：
目前，在受控核聚变装置中，低混杂波电流驱动系统、电子回旋加热系统和中性束注入系统是有效的辅助加热系统，这些辅助加热系统采用速调管、回旋管和离子源等设备，通过高功率微波和中性束注入对等离子进行加热和驱动。而PSM高压电源组成的供电系统正是用来为速调管、回旋管和离子源等设备供电，且该类PSM高压电源要求输出电压调节范围较大，纹波以及调整精度较小，同时具有快速的开关响应能力，一旦发生打火击穿，要求能够在几微妙到几十微妙内切断电源，能够实现电源的快速保护，否则极易损坏速调管、回旋管和离子源等设备。PSM高压电源是由一系列相同的直流脉冲电源串联，经过一定的脉宽调制方式，在直流侧形成高压大功率脉冲电源。以往采用的PSM高压电源，输出纹波大，低电压输出时调整精度低，主回路保护器件多，成本高，笨重，不便于安装使用。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种低成本、稳定性强的PSM高压电源。为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案一种PSM高压电源，包括用于接交流电输入的软启动电路，其输出端依次通过整流滤波电路、整流电压采样电路与主开关回路的输入端相连，主开关回路的输出端分别与负载、主回路掉电快速泄放电路以及输出电压米样电路相连，输出电压米样电路、整流电压米样电路的输出端均与控制电路的输入端相连，控制电路的输出端分别与软启动电路、主开关回路的输入端相连。由上述技术方案可知，本实用新型采用软启动电路，使主开关回路在上电瞬间更加稳定可靠；在主开关回路掉电时使用主回路掉电快速泄放电路，确保掉电后的操作更加安全；控制电路使用CPLD进行逻辑控制，使得电源的开关控制、故障反应更加迅速，可靠。
图I是本实用新型的电路框图；图2是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
一种PSM高压电源，包括用于接交流电输入的软启动电路I,其输出端依次通过整流滤波电路2、整流电压采样电路3与主开关回路4的输入端相连，主开关回路4的输出端分别与负载、主回路掉电快速泄放电路6以及输出电压米样电路5相连,输出电压米样电路5、整流电压采样电路3的输出端均与控制电路7的输入端相连，控制电路7的输出端分别与软启动电路I、主开关回路4的输入端相连。如图I所示。[0010]如图2所示，所述的软启动电路I由交流接触器KM1、软启动电阻Rl以及软启动电容Cl组成，软启动电阻Rl与软启动电容Cl串联，软启动电阻Rl的另一端接交流接触器KMl的第5引脚，软启动电容Cl的另一端接交流接触器KMl的第6引脚，交流接触器KMl的第3、4引脚相连，交流接触器KMl的第5、I引脚分别通过熔断器Fl、F2接交流电，交流接触器KMl的第2、4、6引脚接整流滤波电路2的输入端；所述的整流滤波电路2由三相整流桥VI、滤波电容C2和泄放电阻R13组成，三相整流桥Vl的第1、2、3引脚分别与交流接触器KMl的第6、4、2引脚相连，三相整流桥Vl的第4、5引脚分别作为其正、负输出端，滤波电容C2跨接在该输出端上，泄放电阻Rl3并联在滤波电容C2上。如图2所示，所述的整流电压采样电路3由电阻R2、R3、R4和电容C3、C4、C5组成，电阻R2与电容C3并联，且其并联端为第一、二并联端；电阻R3与电容C4并联，且其并联端为第三、四并联端；电阻R4与电容C5并联，且其并联端为第五、六并联端；第一并联端与整流滤波电路2的正输出端相连，第二、三并联端串联，第四、五并联端串联，第六并联端与整流滤波电路2的负输出端相连，第五并联端输出采样电压VMl至控制电路7的输入端。所述的电阻R2、R3为高压电阻，所述的电容C3、C4为高压电容。如图2所示，所述的输出电压采样电路5由电阻R6、R7、R8和电容C7、C8、C9组成，电阻R6与电容C7并联，且其并联端为第一、二并联端；电阻R7与电容C8并联，且其并联端为第三、四并联端；电阻R8与电容C9并联，且其并联端为第五、六并联端；第一并联端与主开关回路4的负输出端相连，第二、三并联端串联，第四、五并联端串联，第六并联端与整流滤波电路2的负输出端相连，第五并联端输出采样电压VM2至控制电路7的输入端。所述的电阻R6、R7为高压电阻，所述的电容C7、C8为高压电容。如图2所示，所述的负载为电阻R9，所述的主开关回路4包括开关管V5和续流二极管V6，续流二极管V6、电阻RlO均跨接在整流电压采样的输出端上，开关管V5与整流电压采样的负输出端相连，二极管V2与电阻RlO并联后与电容C6串联且跨接在开关管V5上，二极管V3与电阻Rll串联后与限流电感LI并联，限流电感LI的一端与电阻RlO的一端相连，另一端输出与负载电阻R9相连；所述的主回路掉电快速泄放电路6由电阻R12和可控娃V4组成，电阻R12的一端与主开关回路4的负输出端相连,另一端与可控娃V4的阳极相连，可控硅V4的阴极接地，可控硅V4的控制极与电源掉电瞬间产生的脉冲电路相连。所述的开关管V5、续流二极管V6为同一个IGBT模块的上、下半桥，该IGBT模块的上半桥作为续流二极管V6，下半桥作为开关管V5 ;二极管V2、V3均为快恢复二极管。如图2所示，所述的控制电路7由CPLD控制器、比较器、压频转换电路和IGBT驱动电路组成，CPLD控制器的输入端分别与输出电压采样电路5的采样电压VM2输出端、IGBT驱动电路的输出端、比较器的输出端相连，CPLD控制器的输出端与IGBT驱动电路、故障信号输出端相连；比较器的输入端分别接整流电压采样电路3的采样电压VMl输出端、基准电压Vref，比较器的输出端分别与CPLD控制器的输入端、压频转换电路的输入端相连，IGBT驱动电路的输出端与主开关回路4的输入端相连。也就是说，CPLD控制器的输入端接收采样电压信号VM2、IGBT信号以及比较器的输出信号VCOMP ；比较器的输入端接收采样电压信号VMl、以及基准电压Vref ;压频转换电路的频率F将从频率输出端F-OUT端送出；IGBT驱动电路输出的驱动信号与开关管V5的控制端相连。以下结合图1、2对本实用新型作进一步的说明。[0016]本实施例为输出电压为750V，输出电流为18A的PSM高压电源，该电源由AC570V供电，输出负载电阻R9的阻值为42 Q。当电路开始工作时，首先AC570V供电通过三相中的一相、软启动电路I的软启动电阻R1、软启动电容Cl、经过三相整流桥Vl对整流滤波电路2中的电容C5进行缓慢充电到DC550V左右，整流电压采样电路3输出的采样电压VMl送到比较器的输入端，比较器将采样电压VMl与基准电压Vref比较，比较后的结果VCOMP送给CPLD控制器，与此同时，输出电压采样电路输出的采样电压VM2也送给CPLD控制器，当电源模块正常软启动后，若CPLD控制器没有检测到故障信号，则会发出控制信号使软启动电路I中的交流接触器KMl吸合，然后AC570三相供电迅速经过交流接触器KMl并通过三相整流桥Vl对电容C5充电，电容C5两端电压瞬间有个跃变，从DC550V跃变到DC760V，主开关回路4正常工作。当外部IGBT信号触发设备开启IGBT信号给CPLD控制器后，控制电路7会迅速将此信号送给IGBT模块的下半桥——开关管V5使其导通。在开关管V5导通瞬间，整流滤波电路2的电容C5两端的电压会加在限流电感LI的两端，由于限流电感LI的存在，主开关回路4导通后，回路电流会缓慢上升直到稳定。当关断IGBT驱动电路时，限流电感LI中的能量会通过自身吸收电路——二极管V3、电阻Rll进行释放，开关管V5在关断瞬间会产生一个尖峰电压，为了保护IGBT模块的下半桥开关管V5，在开关管V5的两端加了 RCD吸收电路，开关管V5在断开时，尖峰电压会通过二极管V2，对电容C6进行充电，在开关管V5导通时，电容C6通过电阻R5以及导通的开关管V5进行放电。在主开关回路4掉电时，除了能够通过并联在电容C2两端的电阻R13能够放电以夕卜,另外还加了一个主回路掉电快速泄放电路6。当主开关回路4掉电时，会瞬间有一个触发脉冲送给可控硅V4，然后可控硅V4导通，电容C2两端的储能会迅速通过电阻R12、可控硅V4进行泄放。总之，本实用型采用软启动电路1，使主开关回路4在上电瞬间更加稳定可靠，采样电压均使用RC阻容采样电路，开关管V5与续流二极管V6使用一个整体的IGBT模块，更加经济实用。在主开关回路4掉电时使用主回路掉电快速泄放电路6，使得电源掉电后操作更加安全，在控制方面使用CPLD控制器进行逻辑控制，使得电源的开关控制、故障反应更加迅速，可靠。
权利要求1.一种PSM高压电源，其特征在于包括用于接交流电输入的软启动电路(I )，其输出端依次通过整流滤波电路(2)、整流电压采样电路(3)与主开关回路(4)的输入端相连，主开关回路(4)的输出端分别与负载、主回路掉电快速泄放电路(6)以及输出电压采样电路(5)相连,输出电压米样电路(5)、整流电压米样电路(3)的输出端均与控制电路(7)的输入端相连，控制电路(7)的输出端分别与软启动电路(I)、主开关回路(4)的输入端相连。
2.根据权利要求I所述的PSM高压电源，其特征在于所述的软启动电路(I)由交流接触器KMl、软启动电阻Rl以及软启动电容Cl组成，软启动电阻Rl与软启动电容Cl串联，软启动电阻Rl的另一端接交流接触器KMl的第5引脚，软启动电容Cl的另一端接交流接触器KMl的第6引脚，交流接触器KMl的第3、4引脚相连，交流接触器KMl的第5、1引脚分别通过熔断器FI、F2接交流电，交流接触器KMl的第2、4、6引脚接整流滤波电路(2)的输入端；所述的整流滤波电路(2 )由三相整流桥VI、滤波电容C2和泄放电阻Rl3组成，三相整流桥Vl的第1、2、3引脚分别与交流接触器KMl的第6、4、2引脚相连，三相整流桥Vl的第4、5引脚分别作为其正、负输出端，滤波电容C2跨接在该输出端上，泄放电阻R13并联在滤波电容C2上。
3.根据权利要求I所述的PSM高压电源，其特征在于所述的整流电压采样电路(3)由电阻R2、R3、R4和电容C3、C4、C5组成，电阻R2与电容C3并联，且其并联端为第一、二并联端；电阻R3与电容C4并联，且其并联端为第三、四并联端；电阻R4与电容C5并联，且其并联端为第五、六并联端；第一并联端与整流滤波电路(2)的正输出端相连，第二、三并联端串联，第四、五并联端串联，第六并联端与整流滤波电路(2)的负输出端相连，第五并联端输出采样电压VMl至控制电路(7)的输入端。
4.根据权利要求I所述的PSM高压电源，其特征在于所述的输出电压采样电路(5)由电阻R6、R7、R8和电容C7、C8、C9组成，电阻R6与电容C7并联，且其并联端为第一、二并联端；电阻R7与电容C8并联，且其并联端为第三、四并联端；电阻R8与电容C9并联，且其并联端为第五、六并联端；第一并联端与主开关回路(4)的负输出端相连，第二、三并联端串联，第四、五并联端串联，第六并联端与整流滤波电路(2)的负输出端相连，第五并联端输出采样电压VM2至控制电路(7 )的输入端。
5.根据权利要求I所述的PSM高压电源，其特征在于所述的负载为电阻R9，所述的主开关回路(4)包括开关管V5和续流二极管V6，续流二极管V6、电阻RlO均跨接在整流电压米样的输出端上，开关管V5与整流电压米样的负输出端相连,二极管V2与电阻RlO并联后与电容C6串联且跨接在开关管V5上,二极管V3与电阻Rll串联后与限流电感LI并联,限流电感LI的一端与电阻RlO的一端相连,另一端输出与负载电阻R9相连；所述的主回路掉电快速泄放电路(6)由电阻R12和可控硅V4组成，电阻R12的一端与主开关回路(4)的负输出端相连，另一端与可控硅V4的阳极相连，可控硅V4的阴极接地，可控硅V4的控制极与电源掉电瞬间产生的脉冲电路相连。
6.根据权利要求I所述的PSM高压电源，其特征在于所述的控制电路(7)由CPLD控制器、比较器、压频转换电路和IGBT驱动电路组成，CPLD控制器的输入端分别与输出电压采样电路(5)的采样电压VM2输出端、IGBT驱动电路的输出端、比较器的输出端相连，CPLD控制器的输出端与IGBT驱动电路、故障信号输出端相连；比较器的输入端分别接整流电压采样电路(3)的采样电压VMl输出端、基准电压Vref，比较器的输出端分别与CPLD控制器的输入端、压频转换电路的输入端相连，IGBT驱动电路的输出端与主开关回路(4)的输入端相连。
7.根据权利要求3所述的PSM高压电源，其特征在于所述的电阻R2、R3为高压电阻，所述的电容C3、C4为高压电容。
8.根据权利要求3所述的PSM高压电源，其特征在于所述的电阻R6、R7为高压电阻，所述的电容C7、C8为高压电容。
9.根据权利要求5所述的PSM高压电源，其特征在于所述的开关管V5、续流二极管V6为同一个IGBT模块的上、下半桥，该IGBT模块的上半桥作为续流二极管V6，下半桥作为开关管V5 ;二极管V2、V3均为快恢复二极管。
专利摘要本实用新型涉及一种PSM高压电源，包括用于接交流电输入的软启动电路，其输出端依次通过整流滤波电路、整流电压采样电路与主开关回路的输入端相连，主开关回路的输出端分别与负载、主回路掉电快速泄放电路以及输出电压采样电路相连，输出电压采样电路、整流电压采样电路的输出端均与控制电路的输入端相连，控制电路的输出端分别与软启动电路、主开关回路的输入端相连。本实用新型采用软启动电路，使主开关回路在上电瞬间更加稳定可靠；在主开关回路掉电时使用主回路掉电快速泄放电路，确保掉电后的操作更加安全；控制电路使用CPLD进行逻辑控制，使得电源的开关控制、故障反应更加迅速，可靠。
文档编号H02M1/32GK202818134SQ20122047468
公开日2013年3月20日 申请日期2012年9月18日 优先权日2012年9月18日
发明者杨荣, 李运海 申请人:合肥雷科电子科技有限公司