一种直流高压电源的正压采样控制电路的制作方法

1.本实用新型涉及高压直流电源控制领域内的正压采样控制电路。


背景技术：

2.直流高压电源，它是由交流市电或三相电输入，数千伏以上或数万伏以上直流电压输出的电源，输出功率数百瓦至数千瓦，一般可稳压或稳流。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。但是，现有技术中，直流高压电源在输出电压时，会因为过压、过流或者过热等因素，使得输出的电压高于额定电压，进而造成某些器件的烧坏，甚至更大的危险。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种直流高压电源的正压采样控制电路，能够很好地控制电源输出稳定的电压，避免造成器件的烧坏。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了一种直流高压电源的正压采样控制电路，包括直流开关电源，直流开关电源与直流高压电源相连，直流高压电源与采样电路相连，采样电路与前滤波电路相连，前滤波电路与前电压跟随电路相连，前电压跟随电路与单片机相连，单片机与后滤波电路相连，后滤波电路与后电压跟随电路相连，后电压跟随电路与直流开关电源相连。
5.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于，利用采样电路对电源的高压输出端正极进行采样，采样信号经过前滤波电路和电压跟随电路后输出至单片机，由单片机根据采样信号的大小做出判断，通过控制pwm（占空比）控制一个0-5v的输出信号，经过后滤波电路和后电压跟随电路，输送至直流开关电源，由直流开关电源根据该信号的大小输出控制电压，该控制电压则与输出至直流高压电源，控制其输出的高压大小，确保不超过额定电压，从而保护负载电路，本实用新型可以用于直流高压电源电路。
6.作为本实用新型的进一步改进，采样电路包括高压测量电阻r1和假负载电阻r2，高压测量电阻r1一端与直流高压电源负极相连，另一端与微安表的负极相连，微安表的正极与直流高压电源正极相连，假负载电阻r2的一端与直流高压电源负极相连，另一端与毫安表的负极相连，毫安表的正极与直流高压电源正极相连，微安表的正极与采样电阻r3的一端相连并且与前滤波电路相连，毫安表的正极与采样电阻r3的另一端相连并且接地。
7.这样实现在高压电源的输出端通过采样电阻r3进行电压采样，并且通过微安表和毫安表测量对应的电流，作为验证采样电压的准确性，并最终将采样电阻对应的采样电压输送给前滤波电路。
8.作为本实用新型的进一步改进，前滤波电路包括电阻r4,和电容c1，电阻r4一端与采样电阻r3的一端相连，电阻r4另一端与电容c1的一端相连，电容c1的一端与前电压跟随
电路相连，电容c1的另一端接地。
9.这样通过电阻r4和电容c1的配合实现电压信号的滤波处理，进而将电压信号更精确地输出。
10.作为本实用新型的进一步改进，前电压跟随电路包括双运算放大器u1，双运算放大器u1的3号脚与电容c1的一端相连，双运算放大器u1的1号脚和2号脚相连并与可变电阻r4的一端相连，双运算放大器u1的4号脚接12v电源的负极，双运算放大器u1的8号脚接12v电源的正极，可变电阻r4调节端与其另一端相连并与电阻r5的一端相连，电阻r5的另一端分别与电阻r7的一端和电阻r6的一端相连，电阻r7的另一端经电容c2与电阻r6的另一端相连，电阻r6的另一端接地，电阻r7的另一端还与单片机的p1.2接口相连。
11.这样由于采样信号的电流小，因此需要在输出至单片机进行判断前对其采取放大处理，可以双运算放大器进行处理，其输入端为3号脚，1号脚为输出端，正相输入（3号脚）和反相输入端（2号脚）为等电位，将反相输入端（2号脚）与输出端（1号脚）相连，则可认为输入端（3号脚）和输出端（1号脚）电压相等，能够起到隔离缓冲和电流方法作用，再经过后续的电阻和电容的降噪滤波，将放大后的采样信号输入至单片机。
12.作为本实用新型的进一步改进，后滤波电路包括电阻r10，电阻r10的一端与单片机的p3.7接口相连，电阻r10的另一端与电容c3的一端相连，电容c3的一端与电容c4的一端相连，电阻r10的一端与电容c3的另一端之间连接有电阻r8，电容c3的的另一端与电容c4的另一端之间连接有电阻r9，电容c4的另一端与后电压跟随电路相连，电容c4的一端接地。
13.这样通过电阻r8、电阻r10、电容c3、电阻r9以及电容c4组成二级rc滤波电路，滤除单片机处理后的信号中的文波，使直流电压中的交流成分消除，输出的电压波形更为平滑，从而获得稳定的直流电压信号。
14.作为本实用新型的进一步改进，后电压跟随电路包括双运算放大器u2，双运算放大器u2的1号脚和2号脚相连并且分别与电阻r13的一端以及直流开关电源的控制端相连，电阻r13的另一端与电容c4的一端相连并接地，双运算放大器u2的3号脚与电阻r11的一端相连，电阻r11的另一端分别与电容c4的另一端以及电阻r12的一端相连，电阻r12的另一端与双运算放大器u2的5号脚相连，双运算放大器u2的4号脚接12v电源的负极，双运算放大器u2的8号脚接12v电源的正极。
15.这样将单片机的控制信号再经过双运算放大器u2的处理，将信号进行放大和降噪处理后，送至直流开关电源的控制端，使得直流开关电源通过这个控制电压大小来输出对应的电压，在经过变压器和整流滤波后输出高压直流电供给负载。
附图说明
16.图1为本实用新型原理框图。
17.图2为本实用新型电路图。
18.图3为本实用新型应用框图。
具体实施方式
19.下面结合附图对本实用新型进一步说明：
20.如图1-2所示的一种直流高压电源的正压采样控制电路，包括直流开关电源，直流
开关电源与直流高压电源相连，直流高压电源与采样电路相连，采样电路与前滤波电路相连，前滤波电路与前电压跟随电路相连，前电压跟随电路与单片机相连，单片机与后滤波电路相连，后滤波电路与后电压跟随电路相连，后电压跟随电路与直流开关电源相连。
21.采样电路包括高压测量电阻r1和假负载电阻r2，高压测量电阻r1一端与直流高压电源负极相连，另一端与微安表的负极相连，微安表的正极与直流高压电源正极相连，假负载电阻r2的一端与直流高压电源负极相连，另一端与毫安表的负极相连，毫安表的正极与直流高压电源正极相连，微安表的正极与采样电阻r3的一端相连并且与前滤波电路相连，毫安表的正极与采样电阻r3的另一端相连并且接地。
22.前滤波电路包括电阻r4,和电容c1，电阻r4一端与采样电阻r3的一端相连，电阻r4另一端与电容c1的一端相连，电容c1的一端与前电压跟随电路相连，电容c1的另一端接地。
23.前电压跟随电路包括双运算放大器u1，双运算放大器u1的3号脚与电容c1的一端相连，双运算放大器u1的1号脚和2号脚相连并与可变电阻r4的一端相连，双运算放大器u1的4号脚接12v电源的负极，双运算放大器u1的8号脚接12v电源的正极，可变电阻r4调节端与其另一端相连并与电阻r5的一端相连，电阻r5的另一端分别与电阻r7的一端和电阻r6的一端相连，电阻r7的另一端经电容c2与电阻r6的另一端相连，电阻r6的另一端接地，电阻r7的另一端还与单片机的p1.2接口相连。
24.后滤波电路包括电阻r10，电阻r10的一端与单片机的p3.7接口相连，电阻r10的另一端与电容c3的一端相连，电容c3的一端与电容c4的一端相连，电阻r10的一端与电容c3的另一端之间连接有电阻r8，电容c3的的另一端与电容c4的另一端之间连接有电阻r9，电容c4的另一端与后电压跟随电路相连，电容c4的一端接地。
25.后电压跟随电路包括双运算放大器u2，双运算放大器u2的1号脚和2号脚相连并且分别与电阻r13的一端以及直流开关电源的控制端相连，电阻r13的另一端与电容c4的一端相连并接地，双运算放大器u2的3号脚与电阻r11的一端相连，电阻r11的另一端分别与电容c4的另一端以及电阻r12的一端相连，电阻r12的另一端与双运算放大器u2的5号脚相连，双运算放大器u2的4号脚接12v电源的负极，双运算放大器u2的8号脚接12v电源的正极。
26.本实用新型中，采样控制电路包括采样电路、滤波电路、电压跟随电路以及单片机，核心就是将采样信号与单片机的控制信号输出保持一一对应。
27.由于高压电源侧两端输出电压为高压，整个电路想要实现闭环控制，必须要在高压测量端采样，在采样电路中设置假负载电路r2，能够承受一定的功率同时又能满足电路设计要求的负载，在空载时由于输出电压不稳定，接入假负载能够使电源稳定，除了有负载作用同时还兼有泄放电阻的作用，在断电时候把残留的电放掉，起到保护整个电路的作用。
28.前滤波电路和后滤波电路均采用电阻和电容组成，其作用分别是滤除采样电压信号和单片机输出的控制信号的纹波，使得信号更加平滑，从而得到稳定的直流电压信号和控制信号。
29.由于采样信号和控制信号的电流小，因此需要进行放大处理，并且确保信号的不受后级电路的影响，使得采样信号能够被单片机接收并进行判断处理，而控制信号则能够被开关电源识别。
30.单片机通过采样信号控制调节高压输出，使得整个控制电路处于闭环状态，大大提高了电路的稳定性和智能性，其中p1.2接口为a/d采样端，而p3.7接口为pwm输出端。
31.工作时，电路首先进行采样，通过采样电阻r3在高压电源的输出端进行采样，采样信号经过前滤波电路和前电压跟随电路处理后输出至单片机的a/d端，即p1.2接口，单片机根据采样信号的大小做出判断，通过控制pwm（占空比）控制一个0-5v的信号输出，此控制信号经过后滤波电路和后电压跟随电路处理后，被传至直流开关电源的控制端，而直流开关电源根据此控制信号的大小输出电压，该电压的输出范围为0-48v，单片机输出的控制信号与直流开关电源的输出电压一一对应。
32.如图3所示，开关电源输出的电压经过滤波整流后由逆变单元转化为交流电，并经高频变压器和倍压电路的处理输出直流高压给负载使用。
33.本实用新型由于采样控制电路和高压电源以及开关电源构成一个闭合回路，因此能够很好地控制高压电源输出稳定的高压。
34.本实用新型不局限于上述实施例，在本公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。