專利名稱：一種自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種直流高壓發(fā)生器，特別是涉及一種自動升壓至設(shè)定 電流的直流高壓發(fā)生器，這種自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器可以用 于測量氧化鋅避雷器的漏電流的電流值。
技術(shù)背景為了安全起見，氧化鋅避雷器出廠銷售之前均需要測量其漏電電流的電流值。在操作人員的控制下，使高壓電源輸出升壓到輸出lmA電流時停止， 然后再將輸出電壓降至輸出電流為lmA時輸出電壓的75%輸出電壓，測量 此時的輸出電流，就是氧化鋅避雷器的漏電流值。目前最常用的測量氧化鋅 避雷器的直流高壓發(fā)生器需要手動調(diào)節(jié)輸出電壓至輸出lmA電流，再退回到 此輸出電壓75%的輸出電壓，比較麻煩，浪費(fèi)時間，而且精確度比較低， 經(jīng)常存在比較大的誤差。目前使用的升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器，請 參考圖l，由升壓裝置、控制電路和面板構(gòu)成，在面板上有多個不同功能的 按鍵、電流表和電壓表，按鍵為75%切換按鍵、手動升壓旋鈕、停止按鍵， 按鍵與電流表和電壓表均與控制電路連接，控制電路與升壓裝置連接，控制 電路由將信號依次進(jìn)行傳輸?shù)恼鳛V波電路、前級DC開關(guān)變換電路、后級 驅(qū)動開關(guān)變換電路、高壓變壓倍壓整流電路和比較放大器、前級PWM發(fā)生器 和后級P麗發(fā)生器構(gòu)成。這樣的測量氧化鋅避雷器的直流高壓發(fā)生器的缺點 在于當(dāng)手動調(diào)節(jié)電壓達(dá)到設(shè)定電流對應(yīng)的參考電壓后需要手動調(diào)節(jié)電壓至 75%，比較麻煩而且測量準(zhǔn)確性不高，存在較大誤差。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足而完成的，本實用新型的目的是 提供一種能夠自動升壓至輸出電流達(dá)到設(shè)定的電流值時的參考電壓后停止升 壓，并將輸出電壓切換至參考電壓的75%進(jìn)而可以測定準(zhǔn)確氧化鋅避雷器漏電 電流、操作比較簡單的自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器。本實用新型的自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器，包括升壓裝置、 控制電路和面板，所述面板上設(shè)有分別與控制電路連接的按鍵、電流表和電 壓表，所述按鍵包括切換按鍵、手動升壓旋鈕和停止按鍵，控制電路與升 壓裝置連接，所述控制電路包括信號依次傳輸?shù)恼鳛V波電路、前級DC開 關(guān)變換電路、后級驅(qū)動開關(guān)變換電路、高壓變壓倍壓整流電路、前級P麗發(fā) 生器、級P麗發(fā)生器和比較放大器，其特征在于所述高壓變壓倍壓整流電 路與一可自動升壓并保持電壓的參考電壓發(fā)生器連接，所述參考電壓發(fā)生器 與參考電壓切換器連接，所述按鍵、電流表和電壓表分別與參考電壓發(fā)生器 和所述參考電壓切換器連接，所述參考電壓切換器與所述比較放大器連接。 本實用新型的自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器還可以是 所述參考電壓切換器包括相互連接的繼電器或模擬開關(guān)和邏輯控制電路。所述參考電壓發(fā)生器包括自動升壓按鍵和運(yùn)放電路，所述比較放大器分 別與所述自動升壓按鍵和運(yùn)放電路連接。本實用新型自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器，相對于現(xiàn)有技術(shù)而 言具有的優(yōu)點為由于在其控制電路中，高壓變壓倍壓整流電路與一可自動 升壓并保持電壓的參考電壓發(fā)生器連接，使得可以自動升壓至設(shè)定電流對應(yīng) 的參考電壓。按鍵、電流表和電壓表分別與參考電壓發(fā)生器和參考電壓切換 器連接，參考電壓發(fā)生器與參考電壓切換器連接，參考電壓切換器通過比較 放大器與前級PWM發(fā)生器連接，使得電壓自動切換至參考電壓的75%，對應(yīng)電流表上顯示的電流值為氧化鋅避雷器漏電電流。這樣結(jié)構(gòu)的自動升壓至 設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器可以準(zhǔn)確測定氧化鋅避雷器漏電電流、操作比較 簡單、誤差比較小。

圖1為本實用新型現(xiàn)有技術(shù)電路框圖。圖2為本實用新型自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器實施例電路框圖。 圖3為本實用新型自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器實施例電路圖。 圖4為本實用新型自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器實施例參考電壓發(fā)生器電路圖。圖5為本實用新型自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器另一實施例參考電壓發(fā)生器電路圖。 圖6為本實用新型自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器又一實施例參考電壓發(fā)生器電路圖。 圖7為本實用新型自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器再一實施例參考電壓發(fā)生器電路圖。 圖8為本實用新型自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器實施例參考電壓切換電路器示意圖。 圖號說明1…面板 2…參考電壓切換器電路 3…參考電壓發(fā)生器電路具體實施方式
以下結(jié)合附圖1至圖8對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。具體實施例一本實用新型的自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器，請參考圖2和圖 3，包括升壓裝置、控制電路和面板1，面板1上設(shè)有分別與控制電路連接 的按鍵和狀態(tài)指示燈，按鍵包括切換按鍵、手動升壓旋鈕和停止按鍵，控制 電路與升壓裝置連接，其中切換按鍵可以為75%切換按鍵，控制電路包括 信號依次傳輸?shù)恼鳛V波電路、前級DC開關(guān)變換電路、后級驅(qū)動開關(guān)變換 電路、高壓變壓倍壓整流電路、前級P麗發(fā)生器和后級P麗發(fā)生器。同時， 高壓變壓倍壓整流電路與一可自動升壓并保持電壓的參考電壓發(fā)生器3連 接，使得可以自動升壓至設(shè)定電流對應(yīng)的參考電壓。按鍵、電流表和電壓表 分別與參考電壓發(fā)生器3和參考電壓切換器2連接，參考電壓發(fā)生器3與參 考電壓切換器2連接，參考電壓切換器2通過比較放大器與前級P麗發(fā)生器 連接，使得電壓自動切換至參考電壓的75%，對應(yīng)電流表上顯示的電流值 為氧化鋅避雷器漏電電流。這樣結(jié)構(gòu)的自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生 器可以準(zhǔn)確測定氧化鋅避雷器漏電電流、操作比較簡單、誤差比較小。觀優(yōu)氧化鋅避雷器時設(shè)定電流為lmA，應(yīng)用于其他用途時，可以改變設(shè)定電流，擴(kuò)大 其適用范圍。進(jìn)一步具體的結(jié)構(gòu)為參考電壓切換電路包括相互連接的繼電器和 邏輯控制電路，參考電壓切換電路也可以包括相互連接的模擬開關(guān)和邏輯控制電路構(gòu)成。具體請參考圖3和圖8，當(dāng)通電時，由于阻容電路RC的延遲，狀 態(tài)寄存器74LS74被設(shè)置為0，繼電器J2不吸和，VREF3為100%參考電壓。 當(dāng)按下75%按鍵時，74LS74被置1，繼電器J2吸和，VREF3為75%參考電 壓。當(dāng)按下停止按鍵時，74LS74又被設(shè)置為0，繼電器J2釋放，VREF3又 回到100%參考電壓。當(dāng)AUT0K信號為0時，為手動調(diào)節(jié)輸出，調(diào)節(jié)手動升 壓旋鈕P1對+ 5V分壓產(chǎn)生手動參考電壓。當(dāng)AUT0K信號為1時，為自動測 量，100%參考電壓被Jl切換為VREF2信號。這個VREF2信號由上述自動升 壓和保持功能的參考電壓發(fā)生器3產(chǎn)生。 具體實施例二本實用新型的自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器，在具體實施例 一的基礎(chǔ)上，請參考圖4和圖7，參考電壓發(fā)生器3包括自動升壓按鍵和運(yùn) 放電路，比較放大器分別與自動升壓按鍵和電路連接。當(dāng)手動升壓旋鈕回零， HANDV信號為OV時，比較放大器LM339的針腳14為0C關(guān)斷，同時若VEN 信號為0，允許升壓時，比較放大器LM339的針腳13也為0C關(guān)斷，允許電 容C1升壓操作。這時按下S1自動升壓按鍵，由于測量輸出電流信號IT1MA 從0升高，比較放大器LM339的針腳2為0C關(guān)斷，三極管Nl導(dǎo)通，+5V 通過N1、 R2、 Sl、 R4對C1充電，使C1上的電壓逐漸升高。運(yùn)放TL082的 輸出針腳1信號VREF2與Cl上電壓相同，為直流高壓發(fā)生器提供參考電壓， 使輸出電壓逐漸同比上升。因有負(fù)載氧化鋅避雷器，輸出電流也非線性上升， 當(dāng)輸出電流達(dá)到lmA時，ITlMA信號與Pl設(shè)定的lmA設(shè)定信號可比。當(dāng)IT1MA 信號超過P1設(shè)定信號電壓時，比較放大器LM339的針腳2翻轉(zhuǎn)，輸出為O， 三極管N1關(guān)斷，停止對C1充電，電壓將不在上升；若輸出電流繼續(xù)上升， 使IT1MA信號高于LM339的針腳7電壓時，比較放大器LM339的針腳1翻轉(zhuǎn)， 輸出為O， C1上的電荷通過R4、 R3對地放電，Cl電壓下降，同時輸出電壓 和輸出電流也下降。Cl的充放電過程通過幾個周期后，由于C1和R2、 R3、R4的充放電時間常數(shù)遠(yuǎn)大于直流高壓發(fā)生器的反應(yīng)時間，最后Cl上的電壓趨于平穩(wěn)，穩(wěn)定在輸出電流lmA對應(yīng)的電壓上。在持續(xù)按下S1自動升壓按 鍵期間，無論負(fù)載、輸入電壓、直流高壓電源的變化，還是C1上的泄漏變 化，都會使IT1MA信號發(fā)生變化，本電路都會自動調(diào)節(jié)，使輸出電流穩(wěn)定在 lmA。當(dāng)切換到75%參考電壓，測量結(jié)束后，按停止按鍵使VEN信號為+ 5V， 比較放大器LM339的針腳13翻轉(zhuǎn)為0， Cl上的電荷立即被放掉，Cl上電壓 為0，使輸出電壓為0。請參考圖6，參考電壓發(fā)生器3的結(jié)構(gòu)還可以是包括脈沖發(fā)生器、分頻 器、可編程邏輯器、兩組數(shù)字電位器和運(yùn)放電路，脈沖發(fā)生器與分頻器連接， 可編程邏輯器分別與比較放大器和兩個數(shù)字電位器連接，兩個數(shù)字電位器分 別與運(yùn)放電路連接。判斷IT1MA信號電路和手動升壓旋鈕與上述方法相同。 NE555為頻率可調(diào)的脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生的時鐘信號加到CD4040分頻器時鐘 端和可編程邏輯GAL16V8的針腳1，由GAL16V8根據(jù)分頻信號和比較放大器 判斷信號，控制兩個數(shù)字電位器CTA5111的中心抽頭位置。上面的U1數(shù)字 電位器CAT5111將+ 5V電壓等分IOO份，可實現(xiàn)0 + 5V，步長0. 05V的步 進(jìn)增減，下面的U2數(shù)字電位器CAT5111的VH端由電位器P2設(shè)定在0. 05V， 將實現(xiàn)0 + 0.05V，步長0.0005V的步進(jìn)增減。Ul、 U2的輸出電壓經(jīng)過U8A 運(yùn)放相加，輸出為VREF2參考電壓。GAL16V8使U2每增減100個脈沖，對 Ul產(chǎn)生一個增減脈沖，同時產(chǎn)生上升或下降信號和U1、 U2使能信號，控制 數(shù)字電位器的操作。這樣，U1和U2的位數(shù)就產(chǎn)生了相乘效果，總的增減級 數(shù)為10000級。即控制為0.01%的精度。當(dāng)未達(dá)到輸出lmA時，GAL16V8 連續(xù)輸出上升脈沖信號，U2每上升100級，Ul就上升l級，同時U2歸零， 輸出參考電壓順序升高，VREF2逐漸上升。當(dāng)輸出達(dá)到lmA時，比較放大器 翻轉(zhuǎn)，同時跟蹤輸出電流的變化，穩(wěn)定在輸出lmA， GAL16V8經(jīng)過增減脈沖 后停止計數(shù)，保持?jǐn)?shù)字電位器的阻值，也就保持了輸出參考電壓。上電時或 AUEN不允許輸出時，連續(xù)對Ul、 U2產(chǎn)生100個下降脈沖信號，使Ul、 U2 歸零。由于數(shù)字電位器不存在像電容的泄漏放電現(xiàn)象，因此可以穩(wěn)定輸出電 壓。請參考圖5，參考電壓發(fā)生器3還可以是包括微處理器、分析對比系統(tǒng)、AD轉(zhuǎn)換器和DA轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器與微處理器連接，微處理器讀取所述AD 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)后傳輸至與微處理器連接的分析對比系統(tǒng)，分析對比系 統(tǒng)與將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號的DA轉(zhuǎn)換器連接。本實現(xiàn)方法是用微處理器和 分析對比系統(tǒng)全數(shù)字化判斷，微處理器89C2051通過型號為TLC2543的AD 轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，由微處理器讀取，經(jīng)分析對比系統(tǒng)計算、判 斷后，輸出數(shù)據(jù)到TLC5618型DA轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成模擬電壓VREF2。 TLC2543 是12位的AD轉(zhuǎn)換器，TLC5618是10位的DA轉(zhuǎn)換器，輸入判斷為4096級， 判斷精度為0.025%，輸出控制為1024級，精度為O. 1%，均滿足使用要求。 由于微處理器和分析對比系統(tǒng)也不存在像電容的泄漏放電現(xiàn)象，因此可以穩(wěn) 定輸出電流。在停止輸出時，只需要由微處理器89C2051對DA寫0就可以 了，比較簡單。微處理器、AD轉(zhuǎn)換器、DA轉(zhuǎn)換器可以使用滿足上述條件的 任何型號，而分析對比系統(tǒng)可以是通用的分析對比系統(tǒng)，只要是能夠?qū)?shù)據(jù) 進(jìn)行分析對比即可。 具體實施例三本實用新型的自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器，在具體實施例一 和具體實施例二的基礎(chǔ)上還可以是在面板1上按鍵還設(shè)置一個自動測量按 鍵。具體操作為當(dāng)手動升壓旋鈕回零，按住自動測量按鍵不放，參考電壓 自動上升，使輸出電壓自動上升，當(dāng)輸出電流達(dá)到lmA時，參考電壓保持不 變，使輸出電流穩(wěn)定在lmA。抬起自動測量按鍵，參考電壓切換到剛才保持 的參考電壓的75%值，使輸出電壓也同比例下降到剛才輸出電壓的75%， 這時輸出電流表顯示的值就是我們要測量的氧化鋅避雷器的漏電流，同時 75%狀態(tài)指示燈亮，表示在75%狀態(tài)。點按停止按鍵回零。面板1上按鍵的結(jié)構(gòu)還可以是另外設(shè)置一個自動升壓按鍵、 一個切換按 鍵。具體操作一種為為當(dāng)手動升壓旋鈕回零，按住自動升壓按鍵不放，參考 電壓自動上升，使輸出電壓自動上升，當(dāng)輸出電流達(dá)到lmA時，參考電壓保 持，使輸出電流穩(wěn)定在lmA。點按75%切換按鍵，參考電壓切換到剛才保持 的參考電壓的75%值，使輸出電壓也同比例下降到剛才輸出電壓的75%，這時輸出電流表顯示的值就是我們要測量的氧化鋅避雷器的漏電流，同時 75%狀態(tài)指示燈亮，表示在75%狀態(tài)。點按停止按鍵回零。另一種操作方 式當(dāng)手動升壓旋鈕回零，點按自動升壓按鍵，參考電壓自動上升，使輸出電壓自動上升，當(dāng)輸出電流達(dá)到lmA時，參考電壓保持不變，使輸出電流自 動穩(wěn)定在lmA。點按75%切換按鍵，參考電壓切換到剛才保持的參考電壓的 75%值，使輸出電壓也同比例下降到剛才輸出電壓的75%，這時輸出電流 表顯示的值就是我們要測量的氧化鋅避雷器的漏電流，同時75%的狀態(tài)指 示燈亮，表示在75%狀態(tài)。點按停止按鍵回零。上述僅對本實用新型中的幾種具體實施例加以說明，但并不能作為本實 用新型的保護(hù)范圍，凡是依據(jù)本實用新型中的設(shè)計精神所做出的等效變化或 修飾，均應(yīng)認(rèn)為落入本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器，包括升壓裝置、控制電路和面板，所述面板(1)上設(shè)有分別與控制電路連接的按鍵、電流表和電壓表，所述按鍵包括切換按鍵、手動升壓旋鈕和停止按鍵，控制電路與升壓裝置連接，所述控制電路包括信號依次傳輸?shù)恼鳛V波電路、前級DC開關(guān)變換電路、后級驅(qū)動開關(guān)變換電路、高壓變壓倍壓整流電路、前級PWM發(fā)生器、級PWM發(fā)生器和比較放大器，其特征在于所述高壓變壓倍壓整流電路與一可自動升壓并保持電壓的參考電壓發(fā)生器(3)連接，所述參考電壓發(fā)生器(3)與參考電壓切換器(2)連接，所述按鍵、電流表和電壓表分別與參考電壓發(fā)生器(3)和所述參考電壓切換器(2)連接，所述參考電壓切換器(2)與所述比較放大器連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器，其 特征在于所述參考電壓切換器(2)包括相互連接的繼電器或模擬開關(guān)和 邏輯控制電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器，其 特征在于所述參考電壓發(fā)生器(3)包括自動升壓按鍵和運(yùn)放電路，所述 比較放大器分別與所述自動升壓按鍵和運(yùn)放電路連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器，其 特征在于所述參考電壓發(fā)生器(3)包括脈沖發(fā)生器、分頻器、可編程邏 輯器、兩組數(shù)字電位器和運(yùn)放電路，所述脈沖發(fā)生器與分頻器連接，所述可 編程邏輯器分別與比較放大器和兩個數(shù)字電位器連接，所述兩個數(shù)字電位器 分別與運(yùn)放電路連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器，其 特征在于所述參考電壓發(fā)生器(3)包括微處理器、分析對比系統(tǒng)、AD轉(zhuǎn) 換器和DA轉(zhuǎn)換器，所述AD轉(zhuǎn)換器與所述微處理器連接，所述微處理器讀取 所述AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)后傳輸至與所述微處理器連接的分析對比系 統(tǒng)，所述分析對比系統(tǒng)與將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號的所述DA轉(zhuǎn)換器連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一權(quán)利要求所述的自動升壓至設(shè)定電流 的直流高壓發(fā)生器，其特征在于所述面板(1)上所述按鍵還設(shè)置一個自 動測量按鍵。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一權(quán)利要求所述的自動升壓至設(shè)定電流 的直流高壓發(fā)生器，其特征在于所述面板(1)上所述按鍵還設(shè)置一個自 動升壓按鍵和一個狀態(tài)指示燈。
專利摘要一種自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器，包括升壓裝置、控制電路和面板，面板上設(shè)有按鍵、電流表和電壓表，控制電路與升壓裝置連接，控制電路包括信號依次傳輸?shù)恼鳛V波電路、前級DC開關(guān)變換電路、后級驅(qū)動開關(guān)變換電路、高壓變壓倍壓整流電路、前級PWM發(fā)生器、后級PWM發(fā)生器和比較放大器，高壓變壓倍壓整流電路與一可自動升壓并保持電壓的參考電壓發(fā)生器連接，參考電壓發(fā)生器與參考電壓切換器連接，按鍵、電流表和電壓表分別與參考電壓發(fā)生器和參考電壓切換器連接，參考電壓切換器與比較放大器連接。本實用新型的自動升壓至設(shè)定電流的直流高壓發(fā)生器可以測定準(zhǔn)確氧化鋅避雷器漏電電流、且操作比較簡單、誤差較小。
文檔編號H02M3/335GK201097444SQ20072017781
公開日2008年8月6日 申請日期2007年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日
發(fā)明者梅 董 申請人:梅 董