专利名称：一种高压直流电源的制作方法
技术领域：
本实用新型属于高压控制领域，更具体地说是一种高压直流电源。
背景技术：
早先的直流高压电源是将交流市电或三相电由工频高压变压器升压变成交流高压电，然后整流滤波得到直流高压电。由于频率低，电源的体积和重量都比较大，转换效率和稳定度差。随着开关电源技术的发展与成熟，采用高频开关变换技术结合高压电源的特点而研制的直流高压电源成为主流。传统的高压直流电源利用电位器调节电压，虽然该方式操作简单，但是调压精度不准确且电位器寿命短。
实用新型内容本实用新型解决的技术问题为提供一种主要用于给电磁脉冲模拟器提供初级能源的高压直流电源。为解决上述技术问题，本实用新型一种高压直流电源，包括依次相连的整流滤波稳压电路、逆变电路、脉冲变压器、倍压整流电路和单片机控制电路，所述单片机控制电路还与整流滤波稳压电路相连；所述单片机控制电路包括控制芯片和BTS驱动电路；所述逆变电路为全桥逆变电路包括隔离芯片和控制开关管的脉冲发生芯片。进一步地，本实用新型高压直流电源中，所述控制芯片为STC89C52单片机。进一步地，本实用新型高压直流电源中，所述隔离芯片为IR2110，所述脉冲发生芯片为 SG3525。进一步地，本实用新型高压直流电源中，所述脉冲变压器为高频脉冲变压器，PC40作为主体，原边绕50匝，副边绕2500匝。进一步地，本实用新型高压直流电源中，所述倍压整流电路为四倍压整流电路，包括耐高压电容和整流硅堆。本实用新型与现有技术相比，具有以下显著的进步:该电源可为电磁脉冲模拟器提供初级能量，而且调压精度高，定位准确，使用寿命长，系统运行稳定。因为采用高频升压，变压器的体积也大大减小，为后续工作提供了良好的保障。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的描述；
图1为本实用新型的系统结构框图；图2为本实用新型中低压侧输出电压与占空比的关系；图3为本实用新型中全桥逆变电路的原理图；图4 Ca)为一个二倍压整流电路的原理图；图4 (b)为二倍压整流电路的工作示意图；[0017]图4 (C)为二倍压整流电路的另一种工作示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种高压直流电源，包括依次相连的整流滤波稳压电路、逆变电路、脉冲变压器、倍压整流电路和单片机控制电路，所述单片机控制电路还与整流滤波稳压电路相连；所述单片机控制电路包括控制芯片和BTS7960驱动电路；所述逆变电路为全桥逆变电路，包括隔离芯片和控制开关管的脉冲发生芯片。所述控制芯片为STC89C52单片机，所述隔离芯片为IR2110，所述脉冲发生芯片为SG3525.所述脉冲变压器为高频脉冲变压器选用EC49，PC40作为主体，原边绕50匝，副边绕2500匝，构成一个一比五十的高频变压器。所述倍压整流电路为二倍压整流电路或四倍压整流电路，其中四倍压整流电路包括耐高压电容和整流硅堆。工频交流电经过降压整流滤波等环节，变成稳定的低压直流电，输入脉宽调制环节，通过单片机发出的占空比改变信号，调节输出的直流电压的大小。BTS7960驱动电路输出的是只有正值的矩形脉冲，所以在其后还连接有整流滤波电路，以保证流入逆变器的是稳定的直流电。直流电经全桥逆变成高频方波，将此高频方波用高频脉冲变压器进行升压。全桥逆变环节采用M0SFET，将直流电逆变成20kHz的高频方波交流电。将经过高频脉冲变压器升压的交流电作为倍压整流电路的输入电压，最后得出设计需要的高压直流电源。在电路输出端采用单片机电压反馈控制，由单片机编程来实现。BTS7960驱动电路带有一个P沟道的高边M0SFET，一个N沟道的低边MOSFET和一个驱动1C。本专利正是利用了 BTS的开关特性，根据单片机发出的PWM占空比改变信号，改变输入到BTS的驱动板的直流电压的大小从而改变输出电压的大小，再利用低通滤波器将其转变成电压值与PWM占空比相关的直流输出，即实现了调压。 BTS驱动电路:驱动板采用大功率驱动芯片BTS7960组成的全H桥驱动模块，驱动板上的PWM接口就是接单片机发出的PWM信号，OUT接口接到其后的高频逆变电路。如图2所示，低 压侧输出电压与占空比的关系，图中实线为仿真出的关系曲线，虚线为实测曲线。如图3所示，采用全桥作为电路的拓扑结构。其中开关管的选择尤为重要，关系到逆变的成败与效率，本设计中选取IRFP 460作为主开关管，其脉冲由SG3525提供。驱动电路是电力电子器件主电路和控制电路之间的接口，良好的驱动电路设计对系统的运行效率、可靠性和安全性都有重要意义。对于数字控制系统而言，功率电路的开关干扰非常大，如果使用非隔离驱动电路，干扰信号可能影响控制系统的正常运行，本设计采取IR2110作为隔离芯片，IR公司的2110芯片，将用于驱动全桥的功率开关管的功能集成在一起，只要加上少量外围器件，就可提供高达数百千赫兹的驱动信号。图4 (a)为一个二倍压整流电路的原理图。图4 (b)和图4 (C)分别标示出了电路的工作原理。为了使电路工作状态更加简洁明了的呈现，我们假设变压器的瞬时极性如图4 (b)，在这一时刻，电路正处在交流电压的负半周，也就是说在这一时刻，变压器的下端为正电压，而变压器的上端为负电压，此时二极管Db导通，也就是近似于短路(在这一时刻二极管久截止)，在此时，电容G处于充电状态，达到变压器输出的峰值电压2 电容充电时极性为右正左负。当交流电压处于正半周的时侯，二极管Db截止，久导通，与此同时开始向电容器C2充电。此刻加在电容器C2上的电压就应该是交流峰值电压与电容C1上存储电压的和，也就是2仏，如图4 (c)所示。可以看出这个电压也加在二极管DbI，而此时二极管Db是截止的。所以Db所承受的反向峰值电压就为2 /Μ。在交流电压转变为下一个负半周时亥IJ，二极管Da截止，Db导通，此时电容C7j上存储电压为2UV因此久承受的反相峰值电压是
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权利要求1.一种高压直流电源，其特征在于:包括依次相连的整流滤波稳压电路、逆变电路、脉冲变压器、倍压整流电路和单片机控制电路，所述单片机控制电路还与整流滤波稳压电路相连；该单片机控制电路包括控制芯片和BTS驱动电路；所述逆变电路为全桥逆变电路，其包括隔离芯片和控制开关管的脉冲发生芯片。
2.根据权利要求1所述的高压直流电源，其特征在于:所述控制芯片为STC89C52单片机。
3.根据权利要求1所述的高压直流电源，其特征在于:所述隔离芯片为IR2110，所述脉冲发生芯片为SG3525。
4.根据权利要求1所述的高压直流电源，其特征在于:所述脉冲变压器为高频脉冲变压器，PC40作为主体，原边绕50匝，副边绕2500匝。
5.根据权利要求1所述的高压直流电源，其特征在于:所述倍压整流电路为二倍压整流电路。
6.根据权利要求1所述的高压直流电源，其特征在于:所述倍压整流电路为四倍压整流电路，包括耐高压电容和整流硅堆。
专利摘要本实用新型一种高压直流电源，包括依次相连的整流滤波稳压电路、逆变电路、脉冲变压器、倍压整流电路和单片机控制电路，所述单片机控制电路包括控制芯片和BTS驱动电路；所述逆变电路为全桥逆变电路,其包括隔离芯片和控制开关管的脉冲发生芯片。该电源可为电磁脉冲模拟器提供初级能量，而且调压精度高，定位准确，使用寿命长，系统运行稳定。
文档编号H02M7/217GK203039606SQ20132000476
公开日2013年7月3日 申请日期2013年1月6日 优先权日2013年1月6日
发明者陈炜峰, 周旺平, 刘云平, 景希 申请人:南京信息工程大学