[发明专利]一种双端输出双极性电源

说明书

技术领域

本发明涉及直流电源领域，尤其涉及一种双端输出双极性电源。

背景技术

直流电源是一种电力电子设备，其作用是将输入电能变为直流电能，供给直流用电设备。一般应用于工业生产或科研实验领域。例如，电解电镀系统、同步电机励磁、通信发射系统、质谱分析仪器等等。

现有的直流电源一般可以分为两类：

第一类是输出电压信号可调的电源，但是只能输出一种极性的电压信号。目前已经公开了一些这类电源的实现方式，其中一种实现方式是通过使用倍压整流技术，实现了负载电流0-20mA变化的情况下输出电压0-15KV连续可调。该装置虽然实现了电压的连续可调，但却只有一个输出端，且只能输出正电压信号。

第二类是输出电压信号不可调的电源，可输出两种极性的电压信号。这类电源的一些实现方式也已经公开，其中一种实现方式的电路中包括二极管、直流电源以及电子开关。采用这种实现方式的电源虽然能够输出双极性电压，但却只有一个输出端，并不能够同时输出正负电压，并且输出电压固定。

目前在工业生产或者科研实验中使用的系统中经常需要用到输出的电压信号可以连续调节的电源。例如，在质谱分析仪器中，需要直流电源实现对离子束飞行路径的控制和聚焦，受限于仪器高分辨率和高自动化的要求，所用的直流电源必须具有输出电压信号连续可调的功能。质谱分析仪中的偏转板用于产生电场，使离子束在该电场中发生偏转，从而控制离子束的飞行路径。该实验系统由极板1、极板2、极板3和极板4组成。在实验中，在极板1上加载+200V的电压，极板2上加载-200V的电压，通过调节极板3和极板4上的加载的电压来控制离子束的飞行路径，从而研究极板3和极板4上的加载的电压对离子束性能的影响。图1a和图1b是利用离子仿真软件模拟在极板3和极板4上加载不同的电压信号时，离子束的飞行路径。图1a是模拟在极板3上加载+400V电压、极板4接地时的离子束偏转路径的示意图，其中虚线为电场的等势线，带箭头的实线为离子运动轨迹，箭头方向为离子运动方向。此时由于模拟的是在极板1上加载+200V的电压，在极板上加载-200V的电压，因此极板1和极板2中间位置的电位为0V，而极板3和极板4中间位置的电位为+200V，从而使得相邻极板组轴线附近的电位不同，等势线和轴线不平行，由于离子的受力方向垂直于等势线的切线方向，因此离子在极板轴线附近所受的电场力在平行于轴线方向上会有一个分量，方向由离子所带电荷极性决定，因此增大了离子束能量发散程度，对极细束流控制带来很大的影响。图1b是模拟在极板3上加载+200V电压、在极板4上加载-200V电压时离子束偏转路径的示意图，其中虚线为电场的等势线，带箭头的实线为离子运动轨迹，箭头方向为离子运动方向。如果对称地调节极板3和极板4上的电压，可以控制离子束的偏转路径。此时，由于模拟的是在极板1上加载+200V的电压，在极板上加载-200V的电压，因此极板1和极板2中间位置的电位为0V，而极板3和极板4中间位置的电位也为0，因此相邻极板组轴线附近的电位是相同的，极板轴线附近的等势线和轴线平行，离子在轴线附近运动的过程中只会受到垂直于轴线方向的电场力，因此这不会导致离子束的发散程度的进一步增大，这对极细束流的控制很有利。通过仿真得到的结果可以看出，和一般单极性电源相比，双端输出双极性电源在控制离子束飞行的过程中，可以减小离子束能量的发散。

综上所述，现有的直流电源不能同时输出连续可调的双极性的电压信号，因此无法满足需要使用连续可调的双极性双端输出的电源的场合的需求。

发明内容

本发明实施例提供了一种双端输出双极性电源，用以解决现有的直流电源不能同时输出连续可调的双极性的电压信号，从而导致无法满足需要使用连续可调的双极性双端输出的电源的场合的需求的问题。

基于上述问题，本发明实施例提供的一种双端输出双极性电源，包括：控制信号电路、两个放大电路和反相电路；

所述控制信号电路的输出端分别与所述两个放大电路中的一个放大电路的输入端和所述反相电路的输入端连接，所述反相电路的输出端与所述两个放大电路中的另一个放大电路的输入端连接；

所述控制信号电路，用于将输入信号转换成控制信号，并输出所述控制信号；

所述反相电路，用于将输入的所述控制信号进行反相处理，并输出反相处理后的控制信号；

与所述控制信号电路连接的所述放大电路，用于根据收到的所述控制信号电路输出的控制信号，对输入的固定的直流电压信号进行调节并输出；