盖革米勒探测器用的低功耗高压电源模块的制作方法

本发明涉及盖革米勒探测器用的高压电源技术领域，尤其涉及一种盖革米勒探测器用的低功耗高压电源模块。

背景技术：

目前，行业内使用的盖革米勒探测器的高压电源绝大部分都是采用现有的高压电源模块。如图1所示，该模块主要结构包括罗耶谐振电路11、高频变压器12、倍压整流电路13和取样反馈电路14等。其工作原理：输入工作电压vi给罗耶谐振电路11，罗耶谐振电路11将输入的电压vi转换为高频的类似正弦波的电压到高频变压器12的初级线圈，经由高频变压器12进行第一次升压，再经由高频变压器12的次级线圈输出给倍压整流电路13，经过倍压整流电路13对电压进行二次升压得到需要的高压。最后，经由反馈电路14将高压反馈至罗耶谐振电路11，改变高频变压器12的初级电压，从而使高压达到稳定。现有的高压电源模块由于采用高频变压器12，体积较大，成本偏高，并且电流至少为ma级别，对于便携式设备来说，功耗太大，导致便携式设备不能持续长时间工作。

现有的高压电源模块优点在于控制简单、电压稳定、电流输出能力强，但是同时存在电路复杂、成本高、功耗大且体积大等缺陷。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的高压电源模块存在电路复杂、成本高、功耗大且体积大等缺陷，目的在于提供一种结构简单、体积小、成本低且功耗极低的盖革米勒探测器用的低功耗高压电源模块。

实现上述目的的技术方案是：

本发明的盖革米勒探测器用的低功耗高压电源模块，具有一供电单元，所述高压电源模块具有依次串联的一pwm控制单元、一经由所述pwm控制单元控制闭合的功率开关管，和一与所述pwm控制单元和所述功率开关管配合作用实现储存电能和释放电能的电感。

所述pwm控制单元具有一pwm控制器、与所述pwm控制器串联电连接的电阻r8，和一端与电阻r8串联电连接且另一端与接地端连接的电阻r9。

所述功率开关管的栅极分别与电阻r8和电阻r9电连接，源极与接地端电连接，漏极与所述电感电连接。

所述高压电源模块具有一与所述功率开关管串联电连接的由二极管与电容构成的整流滤波器。

所述整流滤波器具有一分别与所述功率开关管和所述电感电连接的二极管，和一与所述二极串联电连接的电容。

所述高压电源模块具有一串联在所述整流滤波器和所述pwm控制单元之间的反馈电路。

所述反馈电路包括电阻r10、r11、r12和r13，电阻r10一端与所述电容电连接，另一端依次与电阻r11、r12电连接，电阻r13一端与电阻r12和pwm控制器连接，另一端与接地端连接。

所述功率开关管为cmos开关管。

本发明的积极进步效果在于：

1)通过采用pwm控制器低频率升压，保证高压输出可控、极其稳定且不用连续输出，从而提高了高压的使用效率，高压的使用效率达80％以上；

2)易调试、结构简单、体积小且成本低；

3)功耗降低至80ua以下，且纹波噪声小于5％，将功耗下降了一个数量级，实现了ua级别的功耗，极大的延长了设备工作时间，其他硬件条件相同的情况下，使用本发明的低功耗高压电源模块连续工作时间增长了16.5倍；

4)可根据盖革米勒探测器对不同高压的需求，对高压灵活调整输出。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1为现有的塑料闪烁体探测器的原理结构示意图；

图2为本发明的盖革米勒探测器用的低功耗高压电源模块的原理结构示意图；

图3为本发明的盖革米勒探测器用的低功耗高压电源模块的电路原理图。

具体实施方式

下面举出较佳实施例，并结合附图2和图3来更清楚完整地说明本发明。

如图2所示，为本实施例的盖革米勒探测器用的低功耗高压电源模块。本实施例的盖革米勒探测器用的低功耗高压电源模块具有供电单元21、与供电单元依次串联电连接的pwm控制单元22、经由pwm控制单元22控制闭合的功率开关管u1，和与pwm控制器22和功率开关管u1配合作用实现储存电能和释放电能的电感l1、整流滤波器23，和串联电连接在整流滤波器23和pwm控制器21之间的反馈电路24。

如图3所示，输入电压为vi，输出电压为v0。供电单元21为3.7v锂电池，即输入电压vi为3.7v。电容c8用于滤出输入电压的纹波。pwm控制单元22具有pwm控制器221、与pwm控制器串联电连接的电阻r8，和一端与电阻r8串联电连接且另一端与接地端连接的电阻r9。

功率开关管u1为cmos开关管。功率开关管u1的栅极分别与电阻r8和电阻r9电连接，源极与接地端电连接，漏极与电感电连接。

整流滤波器23具有分别与功率开关管u1和电感l1电连接的二极管d1，和一与二极管串联d1电连接的电容c9。电容c9一端与二极管d1输出端连接，另一端与接地端连接。电感l1一端与供电单元21连接，另一端分别与功率开关管u1和二极管d1连接。反馈电路24具有电阻r10、r11、r12和r13。电阻r10一端与电容c9电连接，另一端依次与电阻r11、r12电连接，电阻r13一端与电阻r12电连接，另一端与接地端连接。

本发明的盖革米勒探测器用的低功耗高压电源模块工作原理为：

如图3所示，输入电压vi为pwm控制器22提供工作电压，同时用于实现升压变换。pwm控制器22根据设定的频率周期实现对功率开关管u1的闭合控制，从而实现电感l1的储存电能和释放电能。当功率开关管u1导通时，电感l1的储存电能和释放电能。以vi/l(l为电感l1对应的电感值)的速度充电，把能量储存在电感l1的储存电能和释放电能中。当功率开关管u1截止时，电感l1产生反向感应电压，通过二极管d1把储存的电能(v0-vi)/l的速度释放输出到电容c9中。输出电压v0大小由传递给电容c9能量决定，而传递的能量多少通过电感l1的电流峰值来控制。

整个升压过程采用闭环控制，即通过r10、r11、r12、r13电阻构成的分压电路作为整个系统的反馈电路。反馈电路采用多个电阻分压的原因是由于是高压电路，电阻阻值较大，单个大电阻的精度差且温飘较大，多个电阻串联可以有效提高精度且降低温飘系数。分压电路将输出电压进行分压后，将r13电阻分得的电压反馈给pwm控制器。

r6、r7用于限制gm管电流与滤波作用，先由pwm控制器22采集r13电阻两端的电压，获得输出电流，进而可换算得到输出电压v0的大小是否达到设定的电压值。其中，上电后，pwm控制器22先输出一定时间的pwm波，使高压瞬间上升，当输出电压v0的大小达到设定的电压值时，再关闭pwm控制器22的pwm波的输出。

由于盖革米勒探测器内阻很大，工作电流一般为pa级别，当输出电压v0达到工作电压后，pwm控制器22将处于休眠状态。当盖革米勒探测器检测到的输出电压v0小于设定值电压值，则由盖革米勒探测器输出脉冲或定时器唤醒pwm控制器22，pwm控制器22输出一定数量的pwm波脉冲，使电压达到设定值，反之，当盖革米勒探测器检测到的输出电压v0不小于设定值电压值，则pwm不输出，继续处于休眠状态。由于盖革米勒探测器本身对高压纹波的抗干扰性比较强，因此高压适当的变化对测量结果不会产生任何影响。本实施例的盖革米勒探测器用的低功耗高压电源模块解决了电路输出能力小，纹波较大，反应速度较慢的问题，具有结构简单，体积小，成本低，功耗极低等优点。

以上详细描述了本发明的各较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。