一种低功耗升压系统的制作方法

本发明涉及升压电路，尤其涉及一种低功耗升压系统。

背景技术：

1、在便携式核辐射探测仪表中，对x和γ射线进行探测的探测器最常用的是盖革米勒计数管和光电倍增管。这两种探测器工作时均需要施加一个反向结电压，此结电压大多在400至1000伏范围内。目前市面上常用的核辐射探测器的高压模块，工作电流都在毫安级以上。如日本滨松探测器公司的cc228p-01y高压模块。零幅输出时的待机电流就是18毫安，功率大于180毫瓦。

2、目前使用了低功耗微处理器的便携式仪表，高压模块以外的系统电流已可以控制在微安级。但大体积高功耗的高压模块限制了便携式仪表的系统整机性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低功耗升压系统。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种低功耗升压系统，包括：输入保护电路，用于对输入电压进行过压保护，所述输入保护电路的输出端与升降压电路的输入端连接；所述升降压电路用于对输入电压进行升降压，所述升降压电路的输出端与震荡电路的输入端连接；所述震荡电路用于产生固定频率的震荡脉冲信号，所述震荡电路的输出端与变压器t1的输入端连接；所述变压器t1的输出端连接倍压整流电路的输入端；所述倍压整流电路用于将变压器t1输出的脉冲转换成直流电压，所述倍压整流电路输出端连接rc滤波电路的输入端；所述rc滤波电路用于滤除输出电压纹波，所述rc滤波电路连接稳压电路；所述稳压电路用于调整输出电压，所述稳压电路连接限流电阻r9的第一端；所述限流电阻r9的第二端连接震荡电路，低功耗升压系统中所有的电阻和电容采用贴片封装。

3、优选的，所述的输入保护电路包括：瞬态电压抑制tvs管d2和第二电容c2；所述瞬态电压抑制tvs管d2的负极连接输入电压端vcc-in、第二电容c2的第一端和升降压电路，瞬态电压抑制tvs管d2的正极连接地gnd和第二电容c2的第二端。

4、优选的，所述的升降压电路包括：升降压芯片u1、第一电感l1、第一二极管d1、第三电阻r3、第五电阻r5、第三电容c3和第四电容c4；所述升降压芯片u1的vin端和en端连接输入保护电路、第一电感l1的第一端，升降压芯片u1的gnd端连接地gnd，升降压芯片u1的sw端连接第一二极管d1的正极和第一电感l1的第二端，升降压芯片u1的fb端连接第三电阻r3的第二端、第五电阻r5的第一端和第三电容c3的第二端；所述第一二极管d1的负极连接第三电阻r3的第一端、第三电容c3的第一端、第四电容c4的第一端和电源vcc；所述第五电阻r5的第二端连接地gnd；所述第四电容c4的第二端连接地gnd。

5、优选的，所述的震荡电路包括：第一电阻r1、第二电阻r2、第四电阻r4、第六电阻r6、第七电阻r7、第一电容c1、第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7、第九电容c9、第一三极管q1、第二三极管q2、和第三三极管q3；所述第九电容c9的第一端连接限流电阻r9的第二端和第三三极管q3的基极，第九电容c9的第二端连接第七电阻r7的第二端和地gnd；所述第七电阻r7的第一端连接第三三极管q3的基极；所述第三三极管q3的发射极连接地gnd，第三三极管q3的集电极连接第六电容c6的第一端、第四电阻r4的第一端和第一三极管q1的基极；所述第六电容c6的第二端连接地gnd；所述第四电阻r4的第二端连接电源vcc；所述第一三极管q1的发射极连接地gnd，第一三极管q1的集电极连接第一电阻r1的第一端；所述第一电阻r1的第二端连接第二电阻r2的第一端、第一电容c1的第一端和第二三极管q2的基极；所述第二电阻r2的第二端连接第五电容c5的第一端；所述第一电容c1的第二端连接第二三极管q2的发射极、变压器t1的输入端、第六电阻r6的第一端和第七电容c7的第一端；所述第二三极管q2的集电极连接变压器t1的输入端；所述第五电容c5的第二端连接变压器t1的输入端；所述第六电阻r6的第二端连接电源vcc；所述第七电容c7的第二端连接地gnd。

6、优选的，所述的变压器t1是包括初级线圈和次级线圈的升压变压器；初级线圈和次级线圈比例固定在1:50。

7、优选的，所述的倍压整流电路包括：第八电容c8、第一整流芯片d3、第二整流芯片d4、第十一电容c11；所述第一整流芯片d3包括第一整流二极管、第二整流二极管和第十电容c10；所述第二整流芯片d4包括第三整流二极管、第四整流二极管和第十二电容c12；所述第八电容c8的第一端连接变压器t1的输出端，第八电容c8的第二端连接第一整流二极管的负极、第二整流二极管的正极和第十一电容c11的第一端；所述第一整流二极管的正极连接地gnd和第十电容c10的第一端；所述第十电容c10的第二端连接第二整流二极管的负极、第三整流二极管的正极和第十二电容c12的第一端；所述第十一电容c11的第二端连接第三整流二极管的负极和第四整流二极管的正极；所述第十二电容c12的第二端连接第四整流二极管的负极和rc滤波电路的输入端。

8、优选的，所述的rc滤波电路包括：第八电阻r8和第十三电容c13；所述第八电阻r8的第一端连接倍压整流电路，第八电阻r8的第二端连接第十三电容c13的第一端、稳压电路和输出电压端hv-out；所述第十三电容c13的第二端连接地gnd。

9、优选的，所述的稳压电路包括第五二极管d5、第六二极管d6和第七二极管d7；所述第七二极管d7的负极连接rc滤波电路和输出电压端hv-out，第七二极管d7的正极连接第六二极管d6的负极；所述第六二极管d6的正极连接第五二极管d5的负极；所述第五二极管d5的正极连接限流电阻r9的第一端。

10、本发明的有益效果是：

11、1）在满足探测器正常工作状态下的系统功耗小于300微瓦，远低于现在世面上核辐射探测用高压模块的毫瓦级系统功率。提高了便携式核辐射仪表的工作时间。

12、2）所有电阻电容均采用贴片封装，缩小了设计电路的体积。

技术特征：

1.一种低功耗升压系统，其特征在于：包括：输入保护电路，用于对输入电压进行过压保护，所述输入保护电路的输出端与升降压电路的输入端连接；所述升降压电路用于对输入电压进行升降压，所述升降压电路的输出端与震荡电路的输入端连接；所述震荡电路用于产生固定频率的震荡脉冲信号，所述震荡电路的输出端与变压器t1的输入端连接；所述变压器t1的输出端连接倍压整流电路的输入端；所述倍压整流电路用于将变压器t1输出的脉冲转换成直流电压，所述倍压整流电路输出端连接rc滤波电路的输入端；所述rc滤波电路用于滤除输出电压纹波，所述rc滤波电路连接稳压电路；所述稳压电路用于调整输出电压，所述稳压电路连接限流电阻r9的第一端；所述限流电阻r9的第二端连接震荡电路，低功耗升压系统中所有的电阻和电容采用贴片封装。

2.根据权利要求1所述的低功耗升压系统，其特征在于：所述的输入保护电路包括：瞬态电压抑制tvs管d2和第二电容c2；所述瞬态电压抑制tvs管d2的负极连接输入电压端vcc-in、第二电容c2的第一端和升降压电路，瞬态电压抑制tvs管d2的正极连接地gnd和第二电容c2的第二端。

3.根据权利要求1所述的低功耗升压系统，其特征在于：所述的升降压电路包括：升降压芯片u1、第一电感l1、第一二极管d1、第三电阻r3、第五电阻r5、第三电容c3和第四电容c4；所述升降压芯片u1的vin端和en端连接输入保护电路、第一电感l1的第一端，升降压芯片u1的gnd端连接地gnd，升降压芯片u1的sw端连接第一二极管d1的正极和第一电感l1的第二端，升降压芯片u1的fb端连接第三电阻r3的第二端、第五电阻r5的第一端和第三电容c3的第二端；所述第一二极管d1的负极连接第三电阻r3的第一端、第三电容c3的第一端、第四电容c4的第一端和电源vcc；所述第五电阻r5的第二端连接地gnd；所述第四电容c4的第二端连接地gnd。

4.根据权利要求1所述的低功耗升压系统，其特征在于：所述的震荡电路包括：第一电阻r1、第二电阻r2、第四电阻r4、第六电阻r6、第七电阻r7、第一电容c1、第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7、第九电容c9、第一三极管q1、第二三极管q2、和第三三极管q3；所述第九电容c9的第一端连接限流电阻r9的第二端和第三三极管q3的基极，第九电容c9的第二端连接第七电阻r7的第二端和地gnd；所述第七电阻r7的第一端连接第三三极管q3的基极；所述第三三极管q3的发射极连接地gnd，第三三极管q3的集电极连接第六电容c6的第一端、第四电阻r4的第一端和第一三极管q1的基极；所述第六电容c6的第二端连接地gnd；所述第四电阻r4的第二端连接电源vcc；所述第一三极管q1的发射极连接地gnd，第一三极管q1的集电极连接第一电阻r1的第一端；所述第一电阻r1的第二端连接第二电阻r2的第一端、第一电容c1的第一端和第二三极管q2的基极；所述第二电阻r2的第二端连接第五电容c5的第一端；所述第一电容c1的第二端连接第二三极管q2的发射极、变压器t1的输入端、第六电阻r6的第一端和第七电容c7的第一端；所述第二三极管q2的集电极连接变压器t1的输入端；所述第五电容c5的第二端连接变压器t1的输入端；所述第六电阻r6的第二端连接电源vcc；所述第七电容c7的第二端连接地gnd。

5.根据权利要求1所述的低功耗升压系统，其特征在于：所述的变压器t1是包括初级线圈和次级线圈的升压变压器；初级线圈和次级线圈比例固定在1:50。

6.根据权利要求1所述的低功耗升压系统，其特征在于：所述的倍压整流电路包括：第八电容c8、第一整流芯片d3、第二整流芯片d4、第十一电容c11；所述第一整流芯片d3包括第一整流二极管、第二整流二极管和第十电容c10；所述第二整流芯片d4包括第三整流二极管、第四整流二极管和第十二电容c12；所述第八电容c8的第一端连接变压器t1的输出端，第八电容c8的第二端连接第一整流二极管的负极、第二整流二极管的正极和第十一电容c11的第一端；所述第一整流二极管的正极连接地gnd和第十电容c10的第一端；所述第十电容c10的第二端连接第二整流二极管的负极、第三整流二极管的正极和第十二电容c12的第一端；所述第十一电容c11的第二端连接第三整流二极管的负极和第四整流二极管的正极；所述第十二电容c12的第二端连接第四整流二极管的负极和rc滤波电路的输入端。

7.根据权利要求1所述的低功耗升压系统，其特征在于：所述的rc滤波电路包括：第八电阻r8和第十三电容c13；所述第八电阻r8的第一端连接倍压整流电路，第八电阻r8的第二端连接第十三电容c13的第一端、稳压电路和输出电压端hv-out；所述第十三电容c13的第二端连接地gnd。

8.根据权利要求1所述的低功耗升压系统，其特征在于：所述的稳压电路包括第五二极管d5、第六二极管d6和第七二极管d7；所述第七二极管d7的负极连接rc滤波电路和输出电压端hv-out，第七二极管d7的正极连接第六二极管d6的负极；所述第六二极管d6的正极连接第五二极管d5的负极；所述第五二极管d5的正极连接限流电阻r9的第一端。

技术总结
本发明公开了一种低功耗升压系统，属于升压电路技术领域。包括：包括输入保护电路用于对输入电压进行过压保护﹑升降压电路用于对输入电压进行升降压﹑震荡电路用于产生固定频率的震荡脉冲信号﹑变压器﹑倍压整流电路用于将变压器输出的脉冲转换成直流电压﹑限流电阻﹑稳压电路用于调整输出电压、RC滤波电路用于滤除输出电压纹波。通过变压器进行升压。升压后的脉冲信号进一步通过整流倍压转换成直流电压。经过限流后的高压通过改变稳压二极管稳压值的方式来控制系统输出电压。低功耗升压系统工作电流低于100微安，功耗低于300微瓦，远低于现在世面上核辐射探测用高压模块的毫瓦级功率。

技术研发人员：付学智,王波
受保护的技术使用者：成都麦特斯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24