[发明专利]宽输入电压范围高负载调整率的小电流输出高压电源电路

说明书

技术领域

本发明属于功率电子学领域，具体涉及一种实现宽电压输入、高负载调整率的适用于小电流输出的高压电源电路。

背景技术

高能物理设备、真空电子设备等，大多要求高电压、小电流供电，工作电流为微安培数量级，瞬间最大电流为毫安培数量级。这些高能物理、真空电子设备所需的高压电源的工作电流变化范围达到2个数量级；要求宽范围输入电压下能够正常工作，输入电压最高值高达最低值的2倍，如此宽范围的输出电流、输入电压，使得高压电源的输出稳定性受到极大挑战。

本发明是为了满足空间高能物理设备、真空电子设备等应用研制的高压电源电路，该电路需要输出高压小电流，通常滤波都是LC均值滤波，但对于高压小电流来说，高压会导致电感L两端承受过大的电压，使其不能实现滤波；小电流导致设计的电感值过大，不能实现；因此LC滤波不适用于高压小电流。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种实现宽电压输入、高负载调整率的适用于小电流输出的高压电源电路，能够提高高压电源的输出稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种实现宽电压输入、高负载调整率的适用于小电流输出的高压电源电路，其特征在于，包括：输入滤波电路、Buck电流馈电推挽功率变换电路、消幅电路、Cockcroft-Walton倍压整流滤波电路、控制电路和第二稳压采样电路；

输入滤波电路对输入电压Vin进行滤波；

Buck电流馈电推挽功率变换电路，将经输入滤波电路处理的输入电压Vin’变换成幅值不变、频率为设定频率、占空比为设定值的交流脉冲电压，完成DC/AC变换；

消幅电路，根据来自控制电路的控制信号，将功率变换电路输出的交流脉冲电压进行消幅；

Cockcroft-Walton倍压整流滤波电路，将经消幅处理的交流脉冲电压整流成高压输出，完成AC/DC变换；

第二稳压采样电路，采集Cockcroft-Walton倍压整流滤波电路的高压输出V_O，将表征高压输出的幅值的电压信号V₁传递给控制电路；

控制电路，根据所述电压信号V₁，产生控制信号；控制信号表征电压信号V₁的大小；电压信号V₁越大，消幅电路的消幅幅度越大，使得输出的高压电源的幅度满足设定的高压输出要求。

优选地，所述消幅电路包括二极管D22～二极管D25、MOS管VM6，定义消幅电路的输入端为A1和A2，输出端为B1和B2；A1和A2通过变压器耦合方式从Buck电流馈电推挽功率变换电路获取交流脉冲电压，B1和B2通过变压器耦合方式向Cockcroft-Walton倍压整流滤波电路输出经消幅处理的交流脉冲电压；

二极管D22～二极管D25连接成桥式电路，二极管D22和二极管D24串联、二极管D23和二极管D25串联，串联后的二极管组并联；其中二极管D22和二极管D23的阳极连接在一起；二极管D22和二极管D24的连接处连接其中一个输入端A2，二极管D23和二极管D25的连接处连接其中一个输出端B2，另一输入端A1直接引出作为另一输出端B1；二极管D24与二极管D25的连接处接入MOS管VM6的漏极，二极管D22与二极管D23的连接处接入MOS管VM6的源极并接地，MOS管VM6的栅极接控制电路输出的控制信号。

优选地，所述控制电路包括运算放大器N2A、供电单元、基准电压提供单元和闭环参数补偿单元；

供电单元由整流滤波单元和稳压单元组成；整流滤波单元通过变压器耦合方式从Buck电流馈电推挽功率变换电路获取交流脉冲电压，采用整流二极管D2对交流脉冲电压进行整流后采用陶瓷电容器C50进行滤波，然后输入到稳压单元和基准电压提供单元；稳压单元采用稳压二极管DZ6对输入信号进行稳压处理后，输入到运算放大器N2A的供电端；

基准电压提供单元采用电压基准二极管DZ7对输入信号进行稳压处理后，输入到运算放大器N2A的正输入端，作为运算放大器N2A的比较阈值；

闭环参数补偿单元由电阻R82*～R84*、电容C54*～C56*组成；电阻R83*串联电容C54*的串联电路与电阻R82*并联，获得的并联电路一端连接电压信号V₁，另一端连接运算放大器N2A的负输入端；同时，电阻R84*串联电容C56*的串联电路与电容C55*并联，获得的并联电路作为反馈线路一端作为连接运算放大器N2A的输出端，另一端连接运算放大器N2A的负输入端；