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1、数字化小功率高压电源设计(DOC)目录前言.11.传统的高压电源升压方式21.1变压器升压原理22系统整体设计.42.1高压电源的整体设计53各模块单元设计.53.1.功率场效应管的驱动控制53.2功率MOSFET的工作原理63.3单片机的选择63.4单片机时钟电路设计83.5单片机复位电路设计93.6键盘输入模块设计103.7显示模块设计103.8功率整流二极管113.9过载采样.123.10报警指示133.11A/D变换.13/I3.12高压发生电路设计.133.13串行接口通信.144.数字化小功率高压电源的电路原理图及软硬件设计.154.1数字化小功率高压电源整体电路图及各部分接线图.
2、154.2高压逆变硬件设计.164.3单片机软件设计.185主回路仿真切验.185.1仿真软件介绍.185.2数字化小功率高压电源系统仿真.196总结.217.道谢.21参照文件.21附录.22数字化小功率高压电源设计纲要:高压直流电源在科学和工业生产中有着广泛的应用，光学仪器，医疗设施，质谱剖析，静电喷涂，激光器，x射线衍射仪和其余有些剖析成像射线类仪器中很重要零件。传统的高压电源好多都采纳线性技术，弊端是这种构造形式使电源变换损失功率增加，体积大，重量沉，操作和维修都不方便。因为电源技术的迅速发展，人们对于高压电源的智能化和数字化程度、变换的效率和带负载能力提出了更高的要求。设计了一种以单
3、片机技术为基础的智能化小型高压电源。该电源由单片AT89C51机控制，利用黑白电视机中的高压包和一些简单易购的元件来制作高压发生器实现升压输出直流，该电源源拥有通用性强、输出可调范围宽、制性能优秀等特色。重点词：高压电源；数字控制；单片机Digitallow-powerhigh-voltagepowersupplydesignABSTRACTHighvoltageDCpowersupplyinthescientificandindustrialproductionhasabroadapplication,Opticalinstruments,medicalequipment,massspect
4、rometry,electrostaticspraying,laser,Xraydiffractionandsomeotheranalysisimagingrayinstrumentinanimportantandindispensablecomponent.Thetraditionalhighvoltagepowersupplywithlineartechnique,thestructurecausingthepowertransformefficiencyislow,largevolume,heavyweight,inconvenientrepairoperation.Withthepow
5、eroftechnologydevelopment,peopleonthehigh-voltagepowersupplyintelligentdegree,conversionefficiencyandloadabilityraisedtallerrequirement.Designofamicrocontrollerbasedintelligentminiaturehighvoltagepowersupply.ThepowersupplyiscomposedofSTC89C51singlechipmicrocomputercontrol,UseofFBTandsomesimplecompon
6、entstomakeavailablehighvoltagegeneratortoachievestep-upDCoutput.Thehighvoltagepowersupplywithhighuniversality,adjustableoutputrange,highprecision,goodcontrolperformancecharacteristics.Keyword:Highvoltagepowersupply;digitalcontrol;MCU前言小体积高压电源在高能离子能量剖析器和小功率X光管供电等方面有重要的应用,这些应用对高压电源提出特别要求:(1) 输出电压值高,一般
7、在+30+50kV；(2) 高压的稳固性好,一般要求输出颠簸的范围是千分之几；(3) 输出高压范围比较宽,并且能连续可调；(4) 体积小、输入功率较低,合适野外操作等；依据这四点要求,文中使用全集成化的电路设计出稳固并且靠谱的新式数字化高压电源,该电源具有功率消耗低、体积小、重量轻、绝缘性能强等特色,并且输出的高压能连续可调,稳固性好。此刻的研1究现状是20世纪70年月世界的电源史上出现了一场革命，即20kHz的开关频次交融脉宽调制技术(PWM)在电源市场的应用。到此刻为止，电源频次已经能达到数百赫兹，使用先进的准谐振技术几乎能达到兆赫兹水平。以减少构造体积和性能要求高电压变压器，滤波电容器，
8、电抗器，高压电容器等电子元件，使高压电源体积减少。高频电源，高压电源体积轻，便于携带，适用性和易用性，大大减少并有显然改良。世界正在鼎力开发新的高压高频电源供给，包含电力新理论，新的模块化电路，新式电子设施，以知足电子设施的小型化，高效率和高性能的发展要求，当前，外国高压直流电源已经比较成熟，已生产出小型，高效，智能高压直流电源斯佩尔曼，像Classman高电压电源企业。在20世纪70年月开始，美国有些企业将直流电直接逆变为500Hz的中频方波送给高压发生器，进而减少了尺寸和重量。日本国家开始使用开关电源技术，将电流整流逆变到3kHz范围的中频电流，而后升压。到了20世纪80年月，高压电源技术
9、的的大幅度发展，西门子企业研究了手机镜头大功率的晶体管开关元件，电源开关频次在20kHz以上。并且将干式变压器技术正在实现用于高频高压电源，省去了高压变压器油箱，使变压器的系统体积减小。我国高压开关电源的技术固然已获得了很大的进步，但跟外国一些技术特别没得比的，特别是大功率高压开关电源技术仍处研究和开放中。固然高频高压电源的研发工作已经获得了好多的进展，可是在电压恒定、纹波系数等指标方面仍旧与理想中有很大的差异，与外国同类技术水平也有不小的差距，我们仍需要增添科研力度来促使更宽泛的高频高压电源的使用，在工业，农业，医疗，环保等领域特别重要。1. 传统的高压电源升压方式1.1变压器升压原理从工频
10、沟通电源获取沟通供电，而后经过高压隔绝升压变压器升压后，获取高电压沟通电，再经过整流滤波最后输出直流高电压。它有好多接线方式比方半波整流、全波整流、桥式整流、倍压整流、多相整流等。1全波倍压电路全波倍压电路原理如图1。图1全波整流电压电路（a）正半周（b）负半周(1)正半周时，D1导通，D2截止，电容器C1充电到Vm，其电流路径及电容C1的极性如上图（a）所示。负半周时，D1截止，D2导通，电容器C2充电到Vm，其电流路径及电容C2的极性如上图（b）所示。(2)因为C1与C2串连，故输出直流电压，V0=Vm。假如没有自电路抽取负载电流的话，电容器C1及C2上的电压是2Vm。假如自电路抽取负载电
11、流的话，电容器C1及C2上的电压是与由全波整流电路馈送的一个电容器上的电压相同的。不一样之处是，实效电容为C1及C2的串连电容，这比C1及C2独自的都要小。这种较低的电容值将会使它的滤波作用不及单电容滤波电路的好。优弊端：这种整流电路长处是接线简单，弊端是所用设施、组件的电压较高，体积、重量和占地面积大，一般只好作为试验室内使用。最大缺点就是带负载能力差，带负载后电压掉得厉害2. N倍压电路半波倍压电路的推行形式，它能产生输入峰值的的三倍或四倍的电压。依据线路接法的发式可看出，假如在接上额外的二极管与电容器将使输出电压变为基本峰值（Vm）的五、六、七、甚至更多倍。（即N倍）原理如图2。图2N倍压的工作原理(1)负半周时，D1导通，其余二极管皆截止，电容器C1充电到Vm，其电流路径及电容器的极性如图（a）所示。(2)正半周时，D2导通，其余二极管皆截止，电容器C2充电到2Vm，其电流路径及电容器的极性如上图（b）所示。(3)负半周时，D3导通，其余二极管皆截止，电容器C3充电到2Vm，其电流路径及电容器的极性如上图（c）所示。(4)正半周时，D4导通，其余二极管皆截止，电容器C4充电到2Vm，
