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高压直流电源怎样设计成数字化可调式

前往列表 泉源:君威铭科技 阅读: 公布日期:2018-04-09 15:42:56【

   高压直流电源是核辐射探测仪器中不行短少的一局部,供应核辐射探测器件(如:反比计数管、GM计数管、光电倍增管以及半导体探测器等)高压,共同其 它仪器做能谱剖析或放射性强度丈量之用。别的,直流电源也普遍使用于各行各业,农业范畴也有使用,比方农业情况静电除尘,静电喷雾杀虫,农业物料静电 喷涂包裹,农产物加工中的静电植绒、农业生物静电效应研讨、静电杀菌、农业种子静电处置等等。

 
  现在发生高压直流电源的办法大抵分为两种:一种是模仿办法,另一种是数字办法。前者的稳压电路、调理电路和表现电路均接纳模仿电路控制,然后者则是 经过数字电路停止主动控制。传统的高压直流电源普通经过调解十圈电位器和波段开关预置所需电压,电压值由电压表头指示,这种手工控制和指示方法有许多缺陷:调 整费事,不克不及很快取得所需电压,指针读数不准确,也不克不及在大负载和其他非常状况下主动监测和本身维护。别的,实行室中的仪器或设置装备摆设,有些同窗不免会乱动旋 钮和开关,形成下次开机时因电压过高而破坏仪器。本文所引见的数字零碎接纳键盘输出、顺序控制、数码表现,可以很好的处理以上题目。

  1 直流电源硬件电路的设计
 
  依据设计要求,接纳数模联合, 智能控制方案完成数字式高压直流稳压电源的设计。零碎可分为数字和模仿两局部,数字局部发扬单片机警能控制功用,并联合表现模块、按键控制模块、APD转 换模块、DPA转换模块,使其完成对零碎的智能控制,到达能主动控制电源输入电压的巨细,及时丈量电压并表现。模仿局部包罗波形发生电路,倍压整流电路, 取样电路,控制电路及核心元件构成。零碎控制接纳单片机完成,单片机联合软件编程完成LED表现、DPA转换、APD转换、键盘控制、及时电压丈量等。单 片机接纳Atmal公司的AT89C52芯片,软件编程使用汇编言语。
 
  方案的原理与零碎框图如图1所示。电路由两个PNP型三极管组成推挽型开关电路,波形发作电路发生两个幅度相称、相位相反的方波,辨别加在两个 开关管的基极,使得两个三极管轮番导通。当开关管导通的霎时在Q、C、T构成的回路中发生一个很大的电流,依据楞次定律,由于电感两头电流不克不及渐变,使变 压器次极发生感到电压,如许低级的能量经过变压器传送到了次极,由于变压器是升压型,如许次极电压高于低级,经倍压整流到达设计所要求的电压。取样电路和 键盘输出数据经过单片机处置后,经DPA转换调理电压控制电路,使变压器低级电压巨细发作变革,从而使得输入电压也相应的发作变革,到达所需求的电压值。
 
  1.1 振荡电路
 
  振荡电路的原理图如图2所示,电路接纳555定时器接成的多谐振荡器来发生所需肯定巨细的方波信号。从图中可以看到:R2、R3、C2是振荡电路的定时元件,调理它们可以失掉差别的振荡频率;C1的作用是避免搅扰电压对电路的影响。
 
直流电源电路
 
  1.2 断绝与驱动电路的设计
 
  由于高压直流电源电路开关管与升压变压器任务于振荡形态,因而电路中会发生少量的高频高次谐波,为了避免这些无害的搅扰影响振荡电路和单片机的任务,必需接纳严厉的断绝和滤波。
 
  断绝的方法有很多种,此中结果较为分明的次要有两种,一种是变压器断绝,一种是光电断绝。联合本零碎,前者的长处是可以作为开关管的前级推进变 压器,使开关管取得充足的推进功率,从而可以减小开关管的消耗,但是,由于其体积较大,市场上很难买到契合要求的变压器,相比之下,后者体积小,价钱便 宜,因此失掉了普遍的使用。本零碎接纳光电断绝技能,实验证明,光耦断绝可以无效的避免搅扰脉冲影响振荡电路的任务。
 
  电路接纳电压比拟器作为驱动电路,它能发生一组幅度相称、相位相反的脉冲信号,辨别加到两个开关管基极,很好的满意电路的要求。这种方法具有电 路复杂、驱动功率大、输入波形好的特点,从而防止了接纳体积较大而轻巧且绕制繁琐的变压器驱动。断绝与驱动电路原理图如图3所示。
 
  在图2中,在振荡器与开关管之直接入一光耦元件TLP601,它能无效的断绝高频搅扰脉冲,包管振荡电路能正常任务。光耦随着三极管的导通而发 光,从而使阁下的光敏三级管导通。电阻R33与R77分压,使得A点电位为2V左右,当Q1导通时,U3的③脚与U4的②脚电位简直与电源电压VCC相 等,因而,U3⑦脚输入为零电平,U4⑦脚输入为高电平,而且现两者的输入幅度相称。R66和R88是上拉电阻,它能无效的改进电压比拟器的输入波形。
 
  1.3 开关升压电路的设计
 
  次要思索的有两点,一是开关频率,二是开关管参数的选择。开关管选择的适当与否间接影响到整个电路的任务。
 
  开关管的选择与最大允许集电极电流Icm、集电极最大耗散功率Pcm、三极管的最大反向耐压有关。
 
  变更器振荡频率f,普通可在几千赫兹几十千赫兹范畴内选择。联合本电路,作为室内运用仪器的供电电源,综合思索频率上下的优缺陷,思索到变压器的绕制上的困难(首次制造,经历缺乏),决议选用十千赫兹左右。
 
直流电源
 
  1.4 倍压整流电路的设计
 
  倍压整流电路实用于输入直流高电压、小电流的小功率整流。倍压整流有半波倍压整流和全波倍压整流。根椐本电路的设计要求,接纳了图4所示的电路。  它是由高压整流堆D1、D2、D3、D4及倍压电容C5、C6、C7、C8组成的四倍压整流电路。
 
  1.5 控制电路的设计
 
  图5为89C52单片机零碎框图,单片机经过APD采样直流高压输入电压值,CPU对此值与预值电压比拟,调解相应DPA转换,使实践输入电压与预值电压相反。
 
  2 软件设计
 
  顺序设计次要包罗键盘处置顺序模块、APD转换顺序设计模块、DPA转换顺序设计模块、偏差处置顺序设计模块、报警形态输入模块等等。

  3 总结
 
  差别范例的探测器,所需求的供电高压的巨细差别。比方闪耀探测器光电倍增管的供电高压普通在几百伏到1500伏的范畴。而反比计数器GM计数管 所需求的高压则多在1500伏以上,因而为了使仪用具有通用性,高压直流电源输入电压应能在相称大的范畴内延续调理,经测试本零碎高压延续调理的范畴为 300~ 3000伏,到达了设计要求。
 
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