[实用新型]一种适用于气体放电的单开关高升压比控制电路

说明书

本实用新型公开了一种适用于气体放电的单开关高升压比控制电路，包括恒流控制回路和滞环电压控制回路；恒流控制回路由采样电阻Rsubgt;s/subgt;、参考电压Vsubgt;ref/subgt;、调流电阻Rsubgt;p1/subgt;和Rsubgt;p2/subgt;组成的调流网络、跨导放大器OTA、PWM比较器COMP1以及RS触发器组成；滞环电压控制回路由分压电阻Rsubgt;1/subgt;和Rsubgt;2/subgt;组成的电压采样电路、电压跟随器VF、迟滞比较器COMP2以及开关管Ssubgt;2/subgt;组成。本实用新型采用滞环电压控制以实现击穿状态下的输出电压限幅工作特性；为实现气体击穿，可控制输出电压在3500V±300V。在放电维持状态下，可实现输出电流在15～35mA的连续可调。

技术领域

本实用新型属于直流变换器技术领域，具体涉及一种适用于气体放电的单开关高升压比控制电路。

背景技术

高电压增益(High-Voltage-Gain，HVG)直流升压变换器由于具有高升压比、高效率和高功率密度的特点，在可再生能源发电、气体放电、绝缘检测等现代工业领域得到了广泛应用。传统的非隔离型升压电路主要有Boost电路和Buck-Boost电路，这两种拓扑的升压比往往不能超过8倍，而气体放电等应用领域常往往需要变换器实现几十倍的电压增益，如果将二者用于气体放电电源，那么它们需要工作在极高的占空比下，这会将导致电路的寄生损耗相当严重。同时，由于开关器件工作在极高占空比下，其自身的导通损耗将会增大，所承受的电压应力将会更高。

为了获取更高的电压增益、改善变换器的性能，基于Boost变换器，目前已经提出了诸多新型HVG变换器拓扑，主要有以下几类：1)级联型；2)开关电容型；3)耦合电感型；4)变压器型。级联型Boost升压拓扑通过多级升压单元实现高电压增益，但使用功率器件过多，且后级器件电压应力较高。基于开关电容的升压拓扑也可使电压增益进一步提高，但需采用多个开关电容单元及电感，增加了电路的复杂性。通过结合耦合电感和二极管-电容网络，可解决上述问题，然而无法实现低压与高压的隔离限制了其在气体放电领域中的应用。本实用新型在电路前级利用开关管与升压变压器整合，可保证在获得高电压增益的同时实现低压与高压的隔离；在电路后级常采用的电压倍增单元主要包括：(1)Cockcroft-Walton电压倍增单元；(2)开关电容器类型；(3)开关电感器类型。Cockcroft-Walton电压倍增单元与后两者相比，适合用于高电压和小电流的场合，且具有体积小、结构简单、效率高的特性，在电路后级采用这种电压倍增单元可实现高效率和高功率密度，同时小体积和低成本可使本实用新型研究的变换器在高压直流电源中得到更广泛的应用。

实用新型内容

针对传统Boost电路因占空比受限而不能实现高电压增益的问题，基于隔离型升压变换器和Cockcroft-Walton(CW)电压倍增单元的高增益升压电路结构，本实用新型提供一种适用于气体放电的单开关高升压比控制电路。

本实用新型的一种适用于气体放电的单开关高升压比控制电路，包括恒流控制回路和滞环电压控制回路。恒流控制回路用于实现维持状态下15～35mA的可调输出，滞环电压控制回路用于实现击穿状态下3200～3800V的限幅输出。