[发明专利]低电流损耗的高压发生器

说明书

本发明涉及低电流损耗的高压发生器，例如粒子控测器。

从文件FR-2561778人们可以知道如何制造微微安级工作电流的粒子探测器，这种类型的探测器的电极必须置于直流高压之下，最好是1000伏至4000伏之间。

1984年10月出版的“生活电子装置制作精选”也公开了一种反应本技术领域的高压发生器，其中使用了功率三极管作原边开关。

本发明的一个目的是提供一种能给出大约1000-4000伏电压的高压发生器电路，它只需要很小的空间，并且电流损耗很低，其起始极化电压大约为100伏左右。

本发明是一种低电流损耗高压发生器，该类型发生器包括一个升压变压器和付边上的一个升压电路，其特征在于一个功率三极管对变压器的原边进行馈电，功率三极管的驱动三极管则受到一个阻容电路的控制，在原边的每个导通周期中，付边导致所说的电容极性的反相。

本发明还具有一些其它特征：

通过耦合使极性反相;

耦合属于容性耦合;

在功率三极管的导通周期内，原边电流为1A的数量级，而原边的平均电流低于100μA;

原边导通周期的时间为μs数量级，把两个连续导通周期分离开的那段时间为几个ms的数量级;

付边的高压大致上为几千状。

从参照附图所做的说明中可以看出本发明的其余特点。

图1是本发明的高压发生器，它适用于粒子探测器;

图2表示了用于图1电路中的升压电路结构的一个例子。

从图1中可以看到一个粒子探测器，它包括两个电极1和2，其中电极1被本发明的电路馈以高压，而电极2则通过一个电流计3接地。高压发生器电路基本上包括一个由电阻4和电容5组成的串联RC电路，两个三极管6、7，一个具有原边8和付边9的变压器和一个电压升压电路10。

RC电路和变压器原边8被馈以5～20伏量级的极化电压。电容5接地。RC电路的中点连到三极管6的基极，三极管6驱动功率三极管7。变压器原边与功率三极管7串联。变压器付边9被接在地和升压电路10之间，升压电路10给电极1提供高压。

在一个具体实施例中，电阻4为20MΩ的数量级，电容5为470PF数量级，原边8为大致20匝，付边为500-1000匝。图2表示一个常规升压电路的结构的例子，它包括电容11、12、13、14和二极管15、16、17、18。

在图1的实施例中，给电容5充电的RC电路的时间常数为几个ms的数量级，三极管7的强电路（1A量级）导通时间为μs数量级。

对高压产生器电路的工作的分析如下：电容5被充电几个ms，然后接在驱动三极管6基极的RC电路中点19的电势达到三级管6的导通门限，三级管6导通并触发功率三极管7的导通。三极管7开始导通，变压器原边8则被馈以电流。由于具有寄生电容，原边8的动作类似于一个振荡器，正向电流半波通过原边和三极管7。在这个持续大约1μs的半波的最后，三极管7集电极电势和基极电热变负，该三极管截止。三极管导通期间，付边9上产生了一个感应电压，其幅值取决于原边中的极化电压和付边与原边的匝数比。这个电压送入升压电路10，在原边停止导通时，具有寄生电容的付边9的动作类似于一个振荡器，一个衰减振荡电压叠加在原边感应的电压上。通过由标号20代表的耦合（例如电容耦合），该振荡电压的第一负半波引起原边RC电路中点极性的反相，它变负之后便将三极管6和7的截止状态锁定。

之后，给电容器5充电的过程重复大约10ms，直到原边三极管的导通重新被触发大至1μs左右，这样便使电极1上产生的电压积累并维持一个高电压。

应注意的是，具有寄生电容的付边9就像一个高频振荡器。付边振荡被其自身电阻衰减，该衰减作用在振荡振幅上。此外，升压电路10的漏电流为1nA数量级，这主要是因为电容11至14和二极管15至18中存在漏电流。与此电路中的漏电流对应的阻抗影响付边产生的电压的幅值。此外，电极1、2和电流计3组成的粒子探测器有一个特殊特性：粒子的出现会使电极1和2之间的电流上升，这个电流上升也会使付边产生的电压的幅值下降。因此，由耦合器20到原边的点19的负极化具有较低的幅值。结果电容5的再充电时间变短，原边的两个导通周期之间的间隔也变短，于是可以把电极1的高压维持在高电平，产生了高压自调节功能。

本发明的高压发生器电路结构简单，占用的空间小（几平方厘米），平均功率损耗低。虽然在原边导通期间的原边电流为1A量级，实际上的平均原边电流只有100μA的量级。在常规的间歇振荡器高压发生器中，原边平均电流为100mA的量级，就是说高了1000倍以上。