基于TL494的高壓放電設(shè)計(jì)

曹 鵬

（1.電子信息測(cè)試技術(shù)安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 蚌埠 233010；2.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所，安徽 蚌埠 233010）

文章介紹的高壓放電是以集成電路T蘊(yùn)494為核心構(gòu)成的，輸出特性好，電壓穩(wěn)定可調(diào)、調(diào)試方便，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

1 脈寬調(diào)制推挽電路

文章選用T蘊(yùn)494集成電路芯片作為高壓發(fā)生電路的核心元器件，可以實(shí)現(xiàn)雙端推挽方式輸出，為高壓放電產(chǎn)生電路的升壓變壓器初級(jí)提供穩(wěn)定的直流電壓。T蘊(yùn)494是一個(gè)電壓驅(qū)動(dòng)型脈沖寬度調(diào)制控制集成電路，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 TL494內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

各引腳說(shuō)明如下：1.IN1+內(nèi)部1#誤差放大器同相輸入端；2.IN1-內(nèi)部1#誤差放大器反相輸入端；3.VO內(nèi)部?jī)烧`差放大器的輸出端；4.RD死區(qū)時(shí)間設(shè)置端；5，6.CT、RT設(shè)定振蕩器頻率用電容與電阻接端；7.GND工作參考地；8，11.P+、P-正脈沖輸出端和負(fù)脈沖輸出端；9.GND+對(duì)應(yīng)引腳8輸出脈沖參考地端；10.GND-對(duì)應(yīng)引腳11輸出脈沖參考地端；12.VCC工作電源連接端；13.C工作方式選擇端；14.VREF基準(zhǔn)電壓輸出端；15，16.IN2-、IN2+內(nèi)部2#誤差放大器反相與同相輸入端

2 Boost變換器電路

Boost變換器（Boost Converter）基本原理如圖2所示。

圖2 Boost變換器原理圖

充電時(shí)，電感吸收能量，放電時(shí)電感放出能量。如果電容量足夠大，那么該電路就可以在放電過(guò)程中保持一個(gè)持續(xù)的電流。如果這個(gè)通斷的過(guò)程不斷重復(fù)，就可以在電容兩端得到高于輸入電壓的電壓。Boost電路的升壓過(guò)程就是一個(gè)電感的能量傳遞過(guò)程。

文章所使用的Boost變換器為連續(xù)電流輸出模式，即在晶體管開(kāi)關(guān) 截止期間，電感中的電流不為零，且在截止期間的剩余時(shí)間內(nèi)電感中存儲(chǔ)的能量也不為零，輸出端的負(fù)載就會(huì)有連續(xù)不斷的電流流過(guò)。

3 倍壓整流電路

Boost升壓電路輸出電壓到變壓器的初級(jí)端后，通過(guò)變壓器升壓電路將電壓升高，從而實(shí)現(xiàn)高壓放電，一般采用倍壓整流進(jìn)行升壓。圖3是一個(gè)二倍壓整流電路。

圖3 二倍壓整流電路示意圖

在變壓器負(fù)半周，變壓器次級(jí)上端為負(fù)下端為正，截止，導(dǎo)通，此時(shí)通過(guò)充電，充電后兩端的電壓接近兩端的電壓與變壓器次級(jí)峰值電壓之和，其上端為負(fù)，下端為正；在變壓器正半周，變壓器次級(jí)上端為正下端為負(fù)，導(dǎo)通，截止，通過(guò)充電，充電后的兩端電壓接近變壓器次級(jí)電壓峰值，其左端為正，右端為負(fù)，由于負(fù)載與電容并聯(lián)，當(dāng)負(fù)載足夠大時(shí)，其兩端的電壓接近于變壓器次級(jí)電壓的兩倍。

4 放電控制系統(tǒng)

高壓放電產(chǎn)生的電壓（電弧）大小受控于一個(gè)自動(dòng)控制電路。為了穩(wěn)定目標(biāo)放電電壓值與負(fù)載電壓變化（放電強(qiáng)弱）引起的不平衡，需要引入一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)高壓放電進(jìn)行采樣反饋，再通過(guò)誤差放大器和參考值進(jìn)行比較，產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)對(duì)高壓尖端放電進(jìn)行控制。原理圖如圖4所示。

圖4 高壓放電控制電路原理框圖

在整個(gè)的閉環(huán)回路中，輸出（放電）電壓經(jīng)過(guò)采樣電路與給定的基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行比較，并將誤差信號(hào)放大，引入到脈寬調(diào)制電路T蘊(yùn)494的中，從而通過(guò)比較器輸出信號(hào)控制T蘊(yùn)494的輸出，進(jìn)而穩(wěn)定放電電壓。

5 結(jié)語(yǔ)

文章對(duì)高壓放電控制技術(shù)進(jìn)行了研究，并給出了一種實(shí)現(xiàn)方案。該放電控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的工作，能夠?qū)崿F(xiàn)放電能量的自動(dòng)控制。

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