一种三重四极杆质谱仪的供电装置的制作方法

1.本技术涉及电路技术领域，尤其涉及一种三重四极杆质谱仪的供电装置。


背景技术：

2.三重四极杆质谱仪是一种用于生物学、水产学、环境科学技术和医疗领域的检测仪器。通过将物质气化、电子轰击等手段，检测待测样品的质荷比，从而确定待测样品成分。具有高灵敏度、分析速度快、样品用量少等特点。
3.临床三重四极杆质谱仪在使用时，需要专门的供电装置对其进行供电。但由于三重四极杆质谱仪的供电装置面临多组多路供电需求，因此供电装置的设计至关重要。同时每组供电之间会面临噪声串扰问题，严重影响了电源质量。
4.为了避免供电装置的电路之间发生串扰，通常采用多组独立的装置对三重四极杆质谱仪进行供电。但采用多组独立电源，极大地增加了供电成本，并且多组供电同时上电时，会面临上电瞬间电流需求过大，无法满足后续用电器需求。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种三重四极杆质谱仪的供电装置，以解决三重四极杆质谱仪的供电装置无法满足供电需求的问题。
6.本技术提供的一种三重四极杆质谱仪的供电装置，包括：电源输入模块、序列发生器与输出控制模块，其中：
7.所述电源输入模块包括电压输入端、电压输出端与储能电路；所述电压输入端连接电源，用于接收电源的输入电压；所述储能电路通过所述电压输入端连接电源，所述储能电路通过所述电压输出端连接序列发生器和所述输出控制模块，以将所述电源的输入电压从所述电压输出端输出。
8.所述序列发生器包括单电压输入端、辅助电压输出端、继电器信号输出端、变压电路与继电器信号电路；所述单电压输入端与所述电压输出端的正极连接，所述变压电路与所述单电压输入端连接，所述变压电路用于将电压输出端的正电压转换为辅助电压，所述辅助电压低于所述电压输出端的正电压；所述变压电路与所述辅助电压输出端连接，以将所述辅助电压通过所述辅助电压输出端输出；所述继电器信号电路与所述辅助电压输出端连接，所述继电器信号电路用于将所述辅助电压转换为继电器信号；所述继电器信号电路与所述继电器信号输出端连接，以将所述继电器信号通过所述继电器信号输出端输出。
9.所述输出控制模块包括主电压输入端、辅助电压输入端、继电器信号输入端、总电压输出端与继电器控制电路；所述主电压输入端与所述电压输出端连接，所述辅助电压输入端与所述辅助电压输出端连接，所述继电器控制输入端与所述继电器信号输出端连接；所述继电器控制电路与所述继电器信号输入端连接，以根据所述继电器信号控制所述继电器控制电路的通断；所述继电器信号电路与所述辅助电压输入端连接，以使所述辅助电压为所述继电器信号电路供电；所述继电器控制电路与所述主电压输入端、所述总电压输出
端连接，以将所述电源的输入电压输出。
10.通过所述电源输入模块与所述输出控制模块连接，将电源的输入电压处理后并传输至所述输出控制模块。所述输出控制模块通过所述序列发生器的控制，将处理后的电源电压传输用电器中，从而保证了所述供电装置的供电质量。
11.可选的，所述储能电路包括第一共模电感与第一电容，所述第一共模电感与所述第一电容并联，所述第一共模电感与所述第一电容设置在所述电压输入端与电压输出端之间。通过所述第一共模电感与第一电容在所述储能电路中实现无源滤波与储能功能。
12.可选的，所述电源输入模块还包括限流电路，所述限流电路包括第一保险丝与第一二极管；所述第一二极管与所述第一保险丝并联，所述第一保险丝与所述电压输入端串联，所述第一二极管与所述第一共模电感并联。通过所述第一保险丝与第一二极管对所述储能电路进行限流保护。
13.可选的，所述变压电路包括集成电路芯片与第二电容，所述集成电路芯片与第二电容并联，所述集成电路芯片的引脚与所述单电压输入端连接，以将电源的输入电压转换为原电压的一半。
14.可选的，所述继电器信号电路包括第二二极管、第三电容、充电电阻与至少两个第一金属氧化物半导体场效应管，至少两个所述第一金属氧化物半导体场效应管之间并联，所述第二二极管与所述充电电阻并联，所述第三电容与所述充电电阻串联，所述第一金属氧化物半导体场效应管与所述充电电阻并联。通电后，根据所述第二二极管、所述充电电阻的配合，通过所述充电电阻为所述第三电容充电。第三电阻充电后达到所述第一金属氧化物半导体场效应管的导通阈值，对应的所述输出控制模块的继电器控制电路导通。
15.可选的，所述继电器控制电路包括继电器、第三二极管与第二金属氧化物半导体场效应管，所述继电器与第二金属氧化物半导体场效应管串联，所述第三二极管与所述继电器并联，所述继电器与所述主电压输入端、所述辅助电压输入端串联，所述第二金属氧化物半导体场效应管与所述继电器信号输入端串联，所述继电器与所述总电压输出端串联，通过所述继电器控制所述输出控制模块的通断。
16.可选的，所述继电器控制电路还包括第二保险丝与第四二极管，所述第二保险丝与第四二极管并联，所述第二保险丝串联在所述继电器与所述总电压输出端之间，以保护输出的电流。
17.可选的，所述继电器控制电路还包括滤波电路，所述滤波电路包括第二共模电感、第四电容、第五电容、滤波电阻与三极管，所述滤波电阻与所述第四电容并联，所述第二共模电感与所述第二保险丝串联，所述第二共模电感与所述第四电容并联，所述三极管的集电极与所述第二共模电感连接，所述三极管的基极、集电极与所述总电压输出端连接，所述第五电容串联在所述三极管的基极与所述总电压输出端之间，以构成滤波电路。
18.可选的，每一个所述输出控制模块中的所述继电器控制电路对称设置。构成有源滤波电路，避免各路输出噪声串扰。
19.可选的，所述装置还包括绝缘外壳，所述电源输入模块、所述序列发生器与所述输出控制模块均设置于所述绝缘外壳内。从而避免漏电，提高供电装置的安全性。
20.由以上技术方案可知，本技术提供一种三重四极杆质谱仪的供电装置，包括：电源输入模块、序列发生器与输出控制模块。所述电源输入模块与电源连接，以接收所述电源的
输入电压。所述电源输入模块包括储能电路与限流电路，通过所述储能电路与所述限流电路将所述输入电压进行限流以及滤波处理，从而保护所述电源输入模块的电路并且抑制所述输入电压中干扰信号的作用。所述电源输入模块的正极输出端与所述序列发生器连接，所述序列发生器包括变压电路与继电器信号电路，以使所述序列发生器将电源的正极输出电压转换为辅助电压与继电器控制信号。所述辅助电压用于驱动后续的继电器信号电路以及为所述输出控制模块供电，所述继电器控制信号用于控制所述输出控制模块的通断。所述序列发生器与所述电源输入模块连接，以将辅助电压与继电器控制信号传输至所述输出控制模块，通过所述继电器控制信号控制所述输出控制模块的电路通断，从而实现对所述输出控制模块序列上电。所述电源输入模块与所述输出控制模块连接，以将电源的输入电压传输至所述输出控制模块。所述输出控制模块包括继电器控制电路，在所述继电器控制电路中通过有源滤波电路避免了各路之间的噪声串扰，并通过保险丝与二极管对输出的电源电压进行保护。所述输出控制模块通过所述序列发生器的控制，将处理后的电源电压给三重四极杆质谱仪的用电器件中，提高供电质量。所述装置外还设有绝缘外壳，可以避免装置在使用过程中发生触电问题，以保证所述装置的安全性。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为一种三重四极杆质谱仪的供电装置的连接结构示意图；
23.图2为本技术实施例中电源输入模块的内部电路图；
24.图3为本技术实施例中序列发生器的内部电路图；
25.图4为本技术实施例中输出控制模块的内部电路图。
26.图示说明：
27.其中，1-电压输入端，2-电压输出端，3-单电压输入端，4-辅助电压输出端，5-继电器信号输出端，6-主电压输入端，7-辅助电压输入端，8-继电器信号输入端，9-总电压输出端。
具体实施方式
28.下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的系统和方法的示例。
29.临床三重四极杆质谱仪在使用时，需要专门的供电装置对其进行供电。但由于三重四极杆质谱仪的供电装置面临多组多路供电需求，因此供电装置的设计至关重要。同时每组供电之间会面临噪声串扰问题，严重影响了电源质量。
30.为了避免供电装置的电路之间发生串扰，通常采用多组独立的装置对三重四极杆质谱仪进行供电。但采用多组独立电源，极大地增加了供电成本。并且多组供电同时上电时，会面临上电瞬间电流需求过大，无法满足后续用电器需求。此外，在需要正负电源同时
上电的用电设备中，正负电源供给时间差异过大，可能会造成用电设备损坏。
31.为了解决以上问题，参见图1，本技术提供一种三重四极杆质谱仪的供电装置，包括：电源输入模块、序列发生器与输出控制模块，其中：
32.所述电源输入模块包括电压输入端1、电压输出端2与储能电路。所述电压输入端1连接电源，用于接收电源的输入电压；所述储能电路通过电压输入端1连接电源，所述储能电路通过电压输出端2连接序列发生器和输出控制模块，以将电源的输入电压从所述电压输出端2输出。如图1所示，图1中两个电压输出端2靠上的为正极，靠下的为负极。
33.例如：电压输入端1连接24v的电源，则图1中上下两个电压输入端1分别接入
±
24v的电压。
±
24v的电压经过储能电路处理后，再从图1中上下两个电压输出端2输出
±
24v的电压。
34.由于三重四极杆仪器对电源纹波和瞬态响应同时有较高要求，若使用开关电源滤波能力和瞬态响应存在矛盾，若使用线性电源，其体积过大，不适合应用于临床三重四极杆仪器。因此，在一些实施例中，所述储能电路包括第一共模电感与第一电容，第一共模电感与第一电容并联，第一共模电感与第一电容设置在电压输入端1与电压输出端之间。在电子线路中，电感线圈对交流有限流作用，结合下述电感的感抗公式：
35.xl＝2πfl
36.式中，xl为感抗，f为频率，l为电感。
37.由电感的感抗公式可知,电感l越大，频率f越高，感抗xl就越大。因此电感线圈有通低频,阻高频的作用,这就是电感的滤波原理。电感在电路最常见的作用就是与电容一起，组成lc滤波电路。电容具有“阻直流，通交流”的特点，而电感则有“通直流，阻交流,通低频,阻高频”的特点。
38.例如：如图2所示，把伴有干扰信号的直流电(+u)通过fl1与c1构成的滤波电路，交流干扰信号大部分被共模电感fl1阻止吸收变成磁感和热能,剩下的大部分被第一电容c1旁路引导到接地,从而抑制干扰信号的作用,在电压输出端2就可以输出比较纯净的直流电流。
39.在一些实施例中，所述电源输入模块还包括限流电路，所述限流电路包括第一保险丝与第一二极管；第一二极管与第一保险丝并联，第一保险丝与电压输入端1串联，第一二极管与第一共模电感并联。例如：如图2所示，由第一保险丝f1与第一二极管d1构成限流电路。第一保险丝f1与二极管d1具有防反接功能，当直流电源的极性未接错时，直流电压(+u)通过保险丝加至负载两端，由于第一保险丝f1的直流电阻很小，所以对直流电压的损耗也很小，可以忽略不计。当直流电源正负极接反时，第一二极管d1导通，此时负载两端的电压被钳位在d1的正向压降附近，流过第一保险丝f1电流很大，第一保险丝f1熔断，从而保护了负载。如果第一保险丝f1为自恢复保险丝，此时第一保险丝f1的电阻变得很大，使流过负载的电流极小，也可以保护负载。电流在通过保险丝f1后会起到一个限流的作用，从而保护电路。
40.如图2所示，图2中的p1为电压输入端1，a为电压输入端1的正极，d为电压输入端1的负极，b、c分别为接地端；e、f分别为电压输出端2的正极输出端与负极输出端；其中，正极的电路回路与负极的电路回路相同。例如：以正极的回路为例，p1接入的为24v的电源，则a端输入+24v的电压，+24v的电压通过限流电路与储能电路处理，在电压输出端2的e端输出
干扰信号较少的+24v的电压。同理，负极的回路最终在电压输出端2的f端输出干扰信号较少的-24v的电压。
41.所述电压输出端2的正极与所述序列发生器连接。参见图1，所述序列发生器包括单电压输入端3、辅助电压输出端4、继电器信号输出端5、变压电路与继电器控制电路。其中，单电压输入端3与电压输出端2的正极连接，变压电路与单电压输入端3连接，变压电路用于将电压输出端的正电压转换为辅助电压。其中，辅助电压低于所述电压输出端2的正电压。例如：电源输入模块接入24v的电源，电源经过电源输入模块的处理后，在电压输出端2的正极输入+24v的电压；电压输出端2的正极与序列发生器的单电压输入端3连接，单电压输入端3将+24v的电压导入到序列发生器中；+24v的电压在经过变压电路后，被转换为低于+24v的辅助正电压，以驱动后续电路。
42.在一些实施例中，参见图3，所述变压电路包括集成电路芯片与第二电容，集成电路芯片与第二电容并联，集成电路芯片的引脚与单电压输入端3连接。例如，集成电路芯片可以采用lm7812，lm7812是三段稳压集成电路ic芯片元器件，适用于各种电源稳压电路，具有输出稳定性好、使用方便、输出过流以及过热自动保护等优点。如图3所示，第二电容为c1、c2，+u为电源输入模块输出的正电压，+u为经过变压电路转换的电压。例如：电源输入模块接入24v的电源，则+u为+24v；c1与c2均为1μf，则图3的电路中，+u的数值为+u的一半，即辅助电压+u的电压值为+12v。
43.变压电路与辅助电压输出端4连接，从而将辅助电压通过辅助电压输出端4输出。继电器信号电路与辅助电压输出端4连接，继电器信号电路用于将辅助电压转换为继电器信号。
44.在一些实施例中，参见图3，所述继电器信号电路包括第二二极管、第三电容、充电电阻与至少两个第一金属氧化物半导体场效应管。其中，至少两个第一金属氧化物半导体场效应管之间并联，第二二极管与充电电阻并联，第三电容与充电电阻串联，第一金属氧化物半导体场效应管与充电电阻并联。金属氧化物半导体场效应管又称为mos管(metal oxide semiconductor field effect transistor)，属于场效应管中的绝缘栅型。因此，mos管有时被称为绝缘栅场效应管，通常被用于放大电路或开关电路。如图3所示，relay-ctln为继电器信号电路输出的继电器信号，每个继电器信号电路可以输出一组继电器信号，继电器信号电路的数量与输出控制模块的数量相等。例如：以relay-ctl1对应的继电器信号电路为例，r7为10mω，r1与r4均为1kω，c3为1μf，q1与q2均采用ao3400a，辅助电压为+12v；图3中第二二极管d1与充电电阻r7并联，接入+12v的辅助电压后，c3两端的初始电压为0，二极管d1截止，约1s后c3两端电压达到q1的导通阈值，此时q2的栅极低电平；q2截止后，relay-ctl1为高电平。同理，relay-ctl1通过r8为c4充电，经过相同的电路，在relay-ctl1导通后随即relay-ctl2被导通，并依次级联至relay-ctln。在供电装置对其他用电器供电后，c3、c4、c5通过d1、d2、d3放电，恢复至初始状态。继电器控制电路与继电器信号输出端5连接，以将继电器信号relay-ctln通过继电器信号输出端5输出至输出控制模块。
45.所述输出控制模块包括主电压输入端6、辅助电压输入端7、继电器信号输入端8、总电压输出端9与继电器控制电路。参见图1，主电压输入端6与电压输出端2连接，辅助电压输入端7与辅助电压输出端4连接，继电器信号输入端8与继电器信号输出端5连接。继电器控制电路与继电器信号输入端8连接，以根据继电器信号控制继电器控制电路的通断。继电
器控制电路与辅助电压输入端7连接，以使辅助电压为所述继电器控制电路供电。继电器控制电路与主电压输入端6、总电压输出端9连接，以将电源的输入电压输出。
46.在一些实施例中，参见图4，所述继电器控制电路包括继电器、第三二极管与第二金属氧化物半导体场效应管。其中，继电器与第二金属氧化物半导体场效应管串联，第三二极管与继电器并联，继电器与主电压输入端6、辅助电压输入端7串联，第二金属氧化物半导体场效应管与继电器信号输入端8串联，继电器与总电压输出端9串联。输出控制模块为多个，每一个输出控制模块中的继电器控制电路对称设置。继电器是一种电控制器件，是当输入量的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。继电器具有控制系统和被控制系统，通常应用于自动化的控制电路中，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。如图4所示，第二金属氧化物半导体场效应管q1与q4控制继电器，并通过继电器完成电源的输入电压输出的开关控制。在图4中，p1为总电压输出端9。当relay-ctl1为高电平时，对应的继电器就会被导通，电源的输入电压(+u)就会被p1端输出，p1端连接三重四极杆质谱仪，以使供电装置完成对三重四极杆质谱仪的供电。
47.在一些实施例中，参见图4，所述继电器控制电路还包括第二保险丝与第四二极管，所述第二保险丝与第四二极管并联，所述第二保险丝串联在所述继电器与所述总电压输出端9之间。如图4所示，第二保险丝f1、f2与第四二极管d2、d3构成保护电路，对输出的电流进行保护。
48.在一些实施例中，所述继电器控制电路还包括滤波电路。其中，所述滤波电路包括第二共模电感、第四电容、第五电容、滤波电阻与三极管，滤波电阻与第四电容并联，第二共模电感与第二保险丝串联，第二共模电感与第四电容并联，三极管的集电极与所述第二共模电感连接，三极管的基极、集电极与总电压输出端9连接，第五电容串联在三极管的基极与总电压输出端9之间。如图4所示，第二共模电感、第四电容构成无源滤波电路，r3、r4、c3、c2、q2、q3构成有源滤波电路，从而避免了各路之间噪声串扰。
49.为了保证供电装置的安全性，在一些实施例中，所述装置还包括绝缘外壳，电源输入模块、序列发生器与输出控制模块均设置于绝缘外壳内。利用绝缘外壳的绝缘特性，可以避免供电装置在使用过程中发生触电现象。其中，绝缘外壳可采用abs、hips、pp、pe、pvc和pu等塑料材料。
50.由以上技术方案可知，本技术提供一种三重四极杆质谱仪的供电装置，包括：电源输入模块、序列发生器与输出控制模块。所述电源输入模块与电源连接，所述电源输入模块的正极输出端与所述序列发生器连接，以使所述序列发生器将电源的正极输出电压转换为辅助电压与继电器控制信号。所述序列发生器与所述电源输入模块连接，以将辅助电压与继电器控制信号传输至所述输出控制模块，从而控制所述输出控制模块的通断，实现对所述输出控制模块序列上电。所述电源输入模块与所述输出控制模块连接，以将电源的输入电压传输至所述输出控制模块。所述输出控制模块通过所述序列发生器的控制，将处理后的电源电压传输给三重四极杆质谱仪的用电器件中，提高供电质量。
51.本技术提供的三重四极杆质谱仪的供电装置，可以满足多组多路供电需求，同时避免每组供电之间噪声串扰，以保证供电质量；同时通过序列上电可以避免单电源的多路电源同时供电带来的上电时间差异问题，具有供电质量高、安全性高等优点。
52.本技术提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只
是本技术总的构思下的几个示例，并不构成本技术保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本技术方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本技术的保护范围。