一体化正负连续线性可调高压输出电源电路的制作方法

本发明涉及一种应用于工业、科研、生物医学等领域的一体化正负连续线性可调高压输出电源电路。

背景技术：

在工业和科研领域中，一些检测仪器需要在正负两种高压下工作，市场上，能独立输出正、负高压的高压电源种类繁多，但一体化正负连续可调的高压电源较少。自动化远程控制是工业和科技发展的趋势，这也对高压电源的输出电压与控制端输入电压的线性度提出了较高的要求。线性度低，会导致后续的数据统计及结果分析出现偏差，影响测试结果，在小型集成一体化和自动化远程控制的大趋势下，对一体化正负连续线性可调高压输出电源的需求与日俱增。

技术实现要素：

鉴于目前市场的现实需求，本发明提供一种输出精度高、调节线性度好的一体化正负连续线性可调高压输出电源电路。

本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种一体化正负连续线性可调高压输出电源电路，其特征在于：包括控制电压线性转换电路、正负高压输出自动切换电路，所述控制电压线性转换电路与正负高压输出自动切换电路连接；

具体电路连接为：所述控制电压线性转换电路中，供电输入端+Vin分别连接电阻R1和电阻R2的一端，稳压二极管D1与电容C1并联，电阻R2的另一端接稳压二极管D1的负极并作为内部供电端Vcc，电阻R1的另一端分别接基准源U5的阴极1脚、电容C2的一端，并作为内部基准端Vref，基准源U5的阳极3脚分别与电容C2的另一端和稳压二极管D1的正极相连后接输入地GND，电阻R22与电容C4并联，控制电压端Vadj分别接电阻R7和R21和R22的一端、二极管D2的正极，二极管D2的负极接内部基准端Vref，电阻R22的另一端接输入地GND，电阻R21的另一端接放大器U1A的反相输入端2脚，放大器U1A的同相输入端3脚分别接电阻R3和R4的一端，电阻R4的另一端接内部基准端Vref，放大器U1A的接地端4脚与电阻R3的另一端相连后接输入地GND，放大器U1A的供电端8脚接内部供电端Vcc，放大器U1A的输出端1脚通过电阻R5接电容C3的一端，电容C3的另一端接输入地GND，电阻R7的另一端接放大器U1B的同相输入端5脚，放大器U1B的反相输入端6脚与输出端7脚相连后分别接电阻R10和R13的一端，电阻R10的另一端分别接放大器U2B的同相输入端5脚、电阻R20的一端，放大器U2B的反相输入端6脚分别接电阻R11和R15的一端，电阻R11的另一端接内部基准端Vref，放大器U2B的输出端7脚分别接电阻R9的一端、电阻R15的另一端，电阻R20和R9的另一端相连后接输入地GND，放大器U2A的反相输入端2脚分别接电阻R16的一端、电阻R13的另一端，放大器U2A的同相输入端3脚分别接电阻R12和R14的一端，电阻R14的另一端接内部基准端Vref，电阻R12的另一端接输入地GND，放大器U2A的输出端1脚分别接电阻R8的一端、电阻R16的另一端，放大器U2A的接地端4脚接输入地GND，放大器U2A的供电端8脚接内部供电端Vcc；

所述正负高压输出自动切换电路中，负高压模块电源HVPS-的供电端Vin接供电输入端+Vin，负高压模块电源HVPS-的电压控制端Vadj-接控制电压线性转换电路中放大器U2A的输出端1脚，负高压模块电源HVPS-的接地端GND接输入地GND，正高压模块电源HVPS+的供电端Vin接供电输入端+Vin，正高压模块电源HVPS+的电压控制端Vadj+接控制电压线性转换电路中放大器U2B的输出端7脚，正高压模块电源HVPS+的接地端GND接输入地GND，负高压模块电源HVPS-的高压输出-HV端接光耦高压继电器U3输出继电器的一端6脚，电容C5的一端分别接光耦高压继电器U3输出继电器的另一端4脚、光耦高压继电器U4的输出继电器的一端6脚，并作为高压输出端HVOut引出，正高压模块电源HVPS+的高压输出+HV端接光耦高压继电器U4输出继电器的另一端4脚，电容C5的另一端分别与负高压模块电源HVPS-和正高压模块电源HVPS+的输出地HGND相连后作为高压输出地HGND引出，光耦高压继电器U3的输入发光管阳极1脚通过电阻R18接供电输入端+Vin，光耦高压继电器U3的输入发光管阴极2脚接三极管T1的集电极，光耦高压继电器U4的输入发光管阳极1脚通过电阻R19接供电输入端+Vin，光耦高压继电器U4的输入发光管阴极2脚接三极管T3的集电极，三极管T3的基极分别接三极管T2的集电极、电阻R17的一端，电阻R17的另一端接供电输入端+Vin，三极管T1和T2和T3的发射极相连后接输入地GND，三极管T1和T2的基极相连后分别接电阻R6的一端、控制电压线性转换电路中电容C3的一端，电阻R6的另一端接输入地GND。

本发明的有益效果是：实现了高压输出由负到正或由正到负的连续线性可调；输出精度高，正负高压输出与外部控制端电压对应线性度好；有效地提高了远程控制的精度，以及后续数据统计和分析的准确性，满足了小型集成一体化和自动化远程控制的要求。

附图说明

图1为本发明的电源电路连接框图；

图2为本发明的电源电路原理图。

具体实施方式

如图1、2所示，一体化正负连续线性可调高压输出电源电路，包括控制电压线性转换电路、正负高压输出自动切换电路。

控制电压线性转换电路与正负高压输出自动切换电路连接。

上述控制电压线性转换电路中，供电输入端+Vin分别连接电阻R1和电阻R2的一端，稳压二极管D1与电容C1并联，电阻R2的另一端接稳压二极管D1的负极并作为内部供电端Vcc，电阻R1的另一端分别接基准源U5的阴极1脚、电容C2的一端，并作为内部基准端Vref，基准源U5的阳极3脚分别与电容C2的另一端和稳压二极管D1的正极相连后接输入地GND，电阻R22与电容C4并联，控制电压端Vadj分别接电阻R7和R21和R22的一端、二极管D2的正极，二极管D2的负极接内部基准端Vref，电阻R22的另一端接输入地GND，电阻R21的另一端接放大器U1A的反相输入端2脚，放大器U1A的同相输入端3脚分别接电阻R3和R4的一端，电阻R4的另一端接内部基准端Vref，放大器U1A的接地端4脚与电阻R3的另一端相连后接输入地GND，放大器U1A的供电端8脚接内部供电端Vcc，放大器U1A的输出端1脚通过电阻R5接电容C3的一端，电容C3的另一端接输入地GND，电阻R7的另一端接放大器U1B的同相输入端5脚，放大器U1B的反相输入端6脚与输出端7脚相连后分别接电阻R10和R13的一端，电阻R10的另一端分别接放大器U2B的同相输入端5脚、电阻R20的一端，放大器U2B的反相输入端6脚分别接电阻R11和R15的一端，电阻R11的另一端接内部基准端Vref，放大器U2B的输出端7脚分别接电阻R9的一端、电阻R15的另一端，电阻R20和R9的另一端相连后接输入地GND，放大器U2A的反相输入端2脚分别接电阻R16的一端、电阻R13的另一端，放大器U2A的同相输入端3脚分别接电阻R12和R14的一端，电阻R14的另一端接内部基准端Vref，电阻R12的另一端接输入地GND，放大器U2A的输出端1脚分别接电阻R8的一端、电阻R16的另一端，放大器U2A的接地端4脚接输入地GND，放大器U2A的供电端8脚接内部供电端Vcc。

上述正负高压输出自动切换电路中，负高压模块电源HVPS-的供电端Vin接供电输入端+Vin，负高压模块电源HVPS-的电压控制端Vadj-接控制电压线性转换电路中放大器U2A的输出端1脚，负高压模块电源HVPS-的接地端GND接输入地GND，正高压模块电源HVPS+的供电端Vin接供电输入端+Vin，正高压模块电源HVPS+的电压控制端Vadj+接控制电压线性转换电路中放大器U2B的输出端7脚，正高压模块电源HVPS+的接地端GND接输入地GND，负高压模块电源HVPS-的高压输出-HV端接光耦高压继电器U3输出继电器的一端6脚，电容C5的一端分别接光耦高压继电器U3输出继电器的另一端4脚、光耦高压继电器U4的输出继电器的一端6脚，并作为高压输出端HVOut引出，正高压模块电源HVPS+的高压输出+HV端接光耦高压继电器U4输出继电器的另一端4脚，电容C5的另一端分别与负高压模块电源HVPS-和正高压模块电源HVPS+的输出地HGND相连后作为高压输出地HGND引出，光耦高压继电器U3的输入发光管阳极1脚通过电阻R18接供电输入端+Vin，光耦高压继电器U3的输入发光管阴极2脚接三极管T1的集电极，光耦高压继电器U4的输入发光管阳极1脚通过电阻R19接供电输入端+Vin，光耦高压继电器U4的输入发光管阴极2脚接三极管T3的集电极，三极管T3的基极分别接三极管T2的集电极、电阻R17的一端，电阻R17的另一端接供电输入端+Vin，三极管T1和T2和T3的发射极相连后接输入地GND，三极管T1和T2的基极相连后分别接电阻R6的一端、控制电压线性转换电路中电容C3的一端，电阻R6的另一端接输入地GND。

放大器U1、U2的型号为：17358 ；

光耦高压继电器U3、U4的型号为：AD6C010。

为保证输出电压和控制信号的高线性度，电阻R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R20等需选用0.1%精度，且阻值完全相同的电阻。

光耦高压继电器选用时，应考虑其开关速度、导通电阻及隔离耐压要求。

工作原理

外控电压信号Vadi从0V到+5V调节，外控电压和放大器同相输入端电压一起，控制放大器U1A的输出，进而控制光耦继电器U3和光耦继电器U4的开断。

外控信号经放大器U1B放大后分别进放大器U2A的反相输入端和放大器U2B的同相输入端，外控信号与放大器U2A的同相输入端电压一起控制放大器U2A的输出，进而控制负高压电源的输出电压。外控信号和放大器U2B的反相输入端电压一起，控制放大器U2B的输出，进而控制正高压电路的输出电压。

当外控电压信号调节至Vadj的一半时，高压输出为0，外控电压信号继续改变时，光耦继电器U3和光耦继电器U4的开断状态翻转，电源输出高压极性反转。在极性未翻转前，输出电压的大小受外控信号的控制呈线性变化。