一种小功率高压发生装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种小功率高压发生装置，其包括有一脉冲变压器，脉冲变压器初级线圈的两端分别连接有驱动电路和接地电容，驱动电路的输入端与PWM脉冲控制模块相连，脉冲变压器次级线圈的两端并联有储能电容，其输出端与PWM脉冲控制模块的输入端相连。本实用新型的输出电压可以达到35kv，电压稳定时间约为2〇ms，精度可达2%，体积只有以前的1/3,经长时间、多台仪器测试，稳定性以及性能良好。
【专利说明】一种小功率高压发生装置
【技术领域】
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[0001]本实用新型涉及高压电源【技术领域】，具体地说是涉及一种用于静电放电模拟器中的高压发生装置。
【背景技术】
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[0002]电荷若是经由放电路径而产生在不同电位之间移转现象，即称此为静电放电现象。静电放电会影响电子产品质量，是一种危害很高的自然现象。静电放电模拟器就是模拟静电放电，用于测试电子产品抗静电能力，以提高产品质量。
[0003]图1所示为IEC61000-4-2模拟人体模式放电的典型电路，放电电容Cl典型值为150pF，最高电压为30kv，静电放电的最大频率为20Hz。故电容需要功率为20*0.5*C*U*U=1.35W,除去充电损耗以及高压电源的效率，高压电源功率按照5w设计。
[0004]图2所示为现有的一种高压电源发生装置，其是通过控制脉冲变压器初级输入信号，在次级脉冲输出端经过倍压模块可产生高压，这种模式的高压电源存在以下问题:
[0005]I)体积过大:倍压模块需要两块，分别用于产生正压和负压。由于倍压模块要保证器件耐高压能力和安全距离，就会使体积变的很大，无法使用在手持式设备里；
[0006]2)升压/降压速度慢:假设倍压模块选用的是26倍压，脉冲变压器驱动频率为20kHz，可以算得最终输出稳定所需时间:
[0007]t=N/f=26/20000=l.3ms ；
[0008]3)输出效率低:根据实测,输出效率比约为50%，无功功耗太大，对于电池供电的手持式设备，效率太低。
实用新型内容:
[0009]本实用新型的目的就在于针对现有技术存在的不足之处而提供一种小型、快速、高效的小功率高压发生装置，以便用于手持式设备。
[0010]为实现上述目的，本实用新型的一种小功率高压发生装置包括有一脉冲变压器，脉冲变压器初级线圈的两端分别连接有驱动电路和接地电容，驱动电路的输入端与PWM脉冲控制模块相连，脉冲变压器次级线圈的两端并联有储能电容，其输出端与PWM脉冲控制模块的输入端相连。
[0011]作为上述技术方案的优选，所述的脉冲变压器次级线圈与储能电容之间连接有开关~■极管。
[0012]作为上述技术方案的优选，所述的脉冲变压器次级线圈的输出端连接有两个分压电阻，PWM脉冲控制模块的输入端连接在两个分压电阻之间。
[0013]作为上述技术方案的优选，所述的脉冲变压器其铁芯为非晶态合金材料铁芯。
[0014]作为上述技术方案的优选，所述的与脉冲变压器初级线圈相连的驱动电路为MOSFET或三极管。
[0015]本实用新型的有益效果在于:其输出电压可以达到35kv，电压稳定时间约为 20ms，精度可达2%，体积只有以前的1/3，经长时间、多台仪器测试，稳定性以及性能良好。
【专利附图】
【附图说明】
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[0016]下面结合附图对本实用新型做进一步的说明:
[0017]图1为模拟人体放电的电路原理图；
[0018]图2为现有的一种高压电源发生装置原理图；
[0019]图3为常规变压器驱动信号波形图；
[0020]图4为本实用新型的电路原理图；
[0021]图5为本实用新型产生的反向脉冲波形图。
【具体实施方式】
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[0022]以下结合具体实施例对上述技术方案做进一步的说明。应理解，这些实施例是用于说明本实用新型的原理而不是限定本实用新型的保护范围。
[0023]图3所示为常规脉冲变压器驱动信号，为标准方波或类似方波信号。假设脉冲变压器变比为1:100，方波信号幅度为12v，则脉冲变压器输出的脉冲幅度为1200V左右，如果需要输出30kv，则要26倍压。根据前述计算的数据，高压电源效率、体积等是无法满足要求的。
[0024]如果按照常规脉冲变压器驱动模式升压，并且不用倍压，输入12v输出30kv，那么脉冲变压器变比应为12:30000=1:2500,如果初级10匝，次级就要25000匝，小型的磁芯无法绕下这么多匝线。
[0025]本实用新型的小功率高压发生装置参数为:输入12v输出30kv，脉冲变压器变比应为10:1000，即初级10圈，次级1000圈，且没有倍压。
[0026]见图4所示:本实用新型的一种小功率高压发生装置包括有一脉冲变压器T3，脉冲变压器T3初级线圈的两端分别连接有驱动电路Q4和接地电容Cl，驱动电路Q4的输入端与PWM脉冲控制模块相连，脉冲变压器T3次级线圈的两端并联有储能电容C17，脉冲变压器T3次级线圈的输出端连接有两个分压电阻Rl、R2，PWM脉冲控制模块的输入端连接在两个分压电阻Rl和R2之间。
[0027]脉冲变压器T3的次级线圈与储能电容C17之间连接有开关二极管Dl。与脉冲变压器T3初级线圈相连的驱动电路Q4为MOSFET或三极管，在本实施例中，驱动电路Q4为三极管。
[0028]本实用新型利用脉冲变压器T3初级线圈作为储能电感，关断后产生反向电动势(见图5)，根据公式u=Ldi/dt，调整电感量和开通关断时间，就会得到相应幅度的脉冲值U)，脉冲变压器次级输出的高压脉冲和u成正比。在电感量固定的情况下，只要调整初级线圈储能时间，就可以调整高压值。
[0029]铁芯的确定:电感作用王要取决于铁芯。娃钢材料的铁芯电感量太小，在初级Bi数一定的前提下，产生的电动势(U)太小，无法满足产生高压的条件；铁氧体铁芯电感量足够，但磁饱和时间太短(〈100US)，电感储能不够，同样无法满足产生高压的条件；非晶态合金材料的铁芯具有电阻率高，饱和磁感应强度低，铁芯比损耗小等优点，故选择非晶态合金材料的铁芯。
[0030]电压稳定:普通高压电源实现稳压是靠给定与采样不停比较，再反馈到脉冲变压器的给定，是纯模拟方式实现的。本实用新型是数字方式实现稳压的。普通电源需要实时保证电压稳定，而静电放电模拟器所用高压电源只要保证在放电前电压稳定就可以了。根据静电放电模拟工器作特性，最快需要30ms稳定电压。为了确保电压精确度，在每一次触发脉冲变压器后都要测量储能电容C17电压，然后根据本次提供的电荷量计算下次驱动脉冲的时间。时间计算由MCU内置的PWM模块完成。
[0031]上述实例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种小功率高压发生装置，其特征在于:它包括有一脉冲变压器，脉冲变压器初级线圈的两端分别连接有驱动电路和接地电容，驱动电路的输入端与PWM脉冲控制模块相连，脉冲变压器次级线圈的两端并联有储能电容，其输出端与PWM脉冲控制模块的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的小功率高压发生装置，其特征在于:所述的脉冲变压器次级线圈与储能电容之间连接有开关二极管。
3.根据权利要求2所述的小功率高压发生装置，其特征在于:所述的脉冲变压器次级线圈的输出端连接有两个分压电阻，PWM脉冲控制模块的输入端连接在两个分压电阻之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的小功率高压发生装置，其特征在于:所述的脉冲变压器其铁芯为非晶态合金材料铁芯。
5.根据权利要求4所述的小功率高压发生装置，其特征在于:所述的与脉冲变压器初级线圈相连的驱动电路为MOSFET或三极管。
【文档编号】H02M5/458GK204030972SQ201320699228
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2013年11月6日
【发明者】黄学军, 孙正, 汤海波 申请人:苏州泰思特电子科技有限公司