一种数字反激式激光陀螺高压电源的制作方法

1.本实用新型涉及高压电源，更具体地，涉及一种数字反激式激光陀螺高压电源。


背景技术：

2.激光陀螺高压电源是具有特殊功能的电源，它需要为陀螺提供放电用的高压，且能够在陀螺点燃后提供一恒定的维持高压，维持陀螺在某一小电流下正常工作，陀螺稳定工作的电压一般在2500v
‑
3000v之间。
3.现有的激光陀螺高压电源都是通过准谐振控制芯片产生pwm信号控制变压器充放电。例如，实用新型专利cn103630128 a提供的方案使用的使l6565准谐振控制芯片产生pwm波。实用新型专利cn206891448 u提供的方案是在起辉控制电路使能的状态下，准谐振控制芯片输出pwm波给变压器整流滤波电路中的变压器进行倍压处理。微处理器芯片仅用于使能准谐振控制芯片。准谐振控制芯片产生的pwm信号频率恒定，使开关电源的工作模式多为连续的工作模式，即高频变压器非零状态开启。器件常常在高电压下开通，在大电流下关断，这样会存在稳定性差、射频干扰以及电磁干扰大、开关损耗大、器件安全工作区窄以及电路对分布参数比较敏感等缺点。


技术实现要素：

4.针对背景技术中的问题，本实用新型提出一种数字反激式激光陀螺高压电源，包括：mcu控制模块，其为数字芯片；变换电路，其在mcu控制模块控制下充放电，产生高压电压，其中与变换电路的充电时长相关的第一反馈信号被输入到mcu控制模块；比较器，其将变换电路的输出电压与阈值相比较，产生第二反馈信号，第二反馈信号被输入到mcu控制模块；其中，mcu控制模块根据第一反馈信号和第二反馈信号来控制所述变换电路的充放电。
5.优选地，所述比较器为过零比较器，用于将变换电路的等比缩小后的输出电压与地相比较以产生所述第二反馈信号。
6.优选地，所述变换电路还包括：mos管驱动器、反激式变压器和mos管，所述mcu控制模块通过所述mos管驱动器来驱动所述mos管的开和关，所述 mos管为控制所述反激式变压器的充放电的开关。
7.优选地，所述mos管的源极的电压作为第一反馈信号，连接到所述mcu 控制模块，所述过零比较器的输出作为第二反馈信号输入到所述mcu控制模块。
8.优选地，所述mcu控制模块为stm32f407芯片。
9.优选地，还包括滤除变压器产生的高次交流信号以及输出稳定的直流电压的输出电路，所述输出电路为低通电路。
10.优选地，所述mcu控制模块输出pwm信号，pwm信号能够改变所述变换电路的充放电状态，其中，pwm信号的频率和占空比与第一反馈信号和第二反馈信号有关。
11.优选地，当过零比较器的输出为低电平时，mcu控制模块判断所述变换电路放电完成，mcu控制模块输出高电平，此时所述变换电路变压器充电。
12.优选地，当mos管的源极的电压高于阈值时，mcu控制模块判断所述变换电路充电完成，mcu控制模块输出低电平，此时所述变换电路变压器放电。
13.优选地，反激式变压器的副边接二极管以防止反应电流回流，反激式变压器的原边连接所述mos管。
14.本实用新型的有益效果为：
15.1.控制部分为全数字芯片，数字芯片能监控当前变压器的状态，改变生成的pwm信号的频率和占空比。
16.2.使用频率和占空比均可变的pwm控制变压器的充放电，确保变压器在零电压状态开启，可以有效减小电源的发热，且稳定性好。
17.3.减少了准谐振控制芯片的使用，可以使电源的尺寸减小在实现小体积、小功率高压电源上有很大的优势。
附图说明
18.为了更容易理解本实用新型，将通过参照附图中示出的具体实施方式更详细地描述本实用新型。这些附图只描绘了本实用新型的典型实施方式，不应认为对本实用新型保护范围的限制。
19.图1为本实用新型的电源的原理图。
20.图2为本实用新型的电源的一个实施方式的电路图。
21.图3为图2所示的电源的信号测试波形图。
具体实施方式
22.下面参照附图描述本实用新型的实施方式，以便于本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所列举的实施例不作为本实用新型的限定，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，其中相同的部件用相同的附图标记表示。
23.如图1所示，本实用新型的数字反激式激光陀螺高压电源包括：mcu控制模块、变换电路和过零比较器。
24.变换电路在mcu控制模块控制下频繁充电放电，产生高压电压。mcu控制模块为数字芯片。其中与变换电路的输入电压相关的第一反馈信号被反馈到 mcu控制模块。变换电路包括反激式变压器。
25.变换电路的反激式变压器的输出工作电压经过等比缩小后输入到过零比较器，由过零比较器将缩小后的所述输出工作电压与地相比较，产生第二反馈信号。
26.mcu控制模块输出pwm信号，pwm信号能够改变所述变换电路的充放电状态。其中，pwm信号的频率和占空比与第一反馈信号和第二反馈信号有关。也就是说，第一反馈信号和第二反馈信号能够影响mcu控制模块的输出。
27.进一步，所述数字反激式激光陀螺高压电源还包括输出电路，输出电路为低通电路，滤除变压器产生的高次交流信号，使电源输出稳定的直流电压。
28.图2显示了本实用新型的一个实施方式的结构图。其中，mcu控制模块u2 为stm32f407芯片，该芯片为数字芯片，方便控制。mcu控制模块u2用于控制变换电路。
29.变换电路包括：mos驱动器u1、mos管q1和反激式变压器t1。mos驱动器u1保证了数字芯片mcu控制模块u2的输出引脚output能驱动mos 管q1，在需要的时候使mos管q1导通。
30.mos管q1为反激式变压器t1充放电的开关，mcu控制模块u2的输出引脚output输出为高电平时，mos管q1导通，反激式变压器t1原边短路，反激式变压器t1的副边接二极管d1，在反激式变压器t1原边短路时，电感的楞次定律使副边电路的感应电流向上，二极管d1不导通，因反激式此变压器t1 的副边断路，此时变压器t1充电。
31.也就是说，mos管q1的主要作用是一个开关，控制变压器原边电路的导通和关断。变压器的充电时间越长，原边电路的电流就越大，那么图2中电阻r3 的电压，也就是源极处的电压也越大。mcu控制模块监控的是电阻r3的电压。
32.同理，mcu控制模块u2的输出引脚output输出为低电平时，mos管 q1关断，反激式变压器t1原边断路且副边短路，使得反激式变压器t1放电，反激式变压器t1在放电瞬间产生的电压与变压器的充电时间有关，并且原边断路，没有电流流通，反激式变压器t1的副边电路的感应电流小。
33.如此，频繁控制mos管a1的导通和关断的时间就能使电路产生稳定的高压，供激光陀螺的起辉和稳定工作使用。mcu控制模块u2的adc采集引脚adcint与mos管q1的源极相连，采集mos管q1源极的电压，当mos管 q1的电压高于额定电压时，mcu控制模块u2的output引脚输出低电平，此时变压器t1放电。
34.进一步，因为高压电源的输出端工作电压过高，不便于监控其工作电压，所以将变压器t1的另一同向端连接到过零比较器u3，将工作电压的等比缩小的电压vzvs与地相比较。过零比较器u3与mcu控制模块u2的exitint脚相连，当过零比较器u3的输出为低电平时，控制模块认为变压器放电完成，mcu控制模块u2的output引脚输出高电平，此时变压器充电。
35.mcu控制模块u2根据adcint和exitint引脚的反馈依次控制output 引脚生成高低电平，产生的pwm信号频率和占空比不是恒定的，达到使反激式变压器t1在零电压状态开启的目的。可以有效减小电源的发热并且电源的稳定性好。
36.输出电路包括电阻r1、电容c3和c4，输出电路为低通电路，用于滤除变压器产生的高次交流信号，使电源输出稳定的直流电压。
37.本实用新型电源的控制模块为全数字芯片，无模拟器件，实现简单，操作方便。
38.用于控制变压器充放电的pwm波频率和占空比均可变，可以根据变压器的实际情况控制变压器的充放电，使变压器在零电压开启，工作在不连续模式，并且状态稳定。变压器在这种模式下具有励磁电感小，响应快等优点，这样可以降低电源的功耗，减小谐波的产生，产生的电压稳定性很高。
39.本实用新型的电源中减少了准谐振控制芯片的使用，可以使电源的尺寸减小在实现小体积、小功率高压电源上有很大的优势。
40.图3显示了图2所示的本实用新型的电源的测试波形图。从各点的信号波形看，产生的电源电压vo
‑
是非常稳定的。其中u
a
指的是mcu控制模块u2的 exintnt引脚的电压，u
cs
指的是mcu控制模块u2的adcntnt引脚的电压。
41.以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式，本说明书使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可
指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。