本發(fā)明涉及一種輸出正負(fù)極性可設(shè)置±5KV高頻直流高壓發(fā)生器（最大輸出電流5MA），可應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)自動化、智能制造和機(jī)器人領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

自從上個(gè)世紀(jì)70年代開關(guān)電源出現(xiàn)以來，在各種應(yīng)用場合以其優(yōu)越的綜合性能逐漸取代了原先占主導(dǎo)地位的線性電源。 特別是近些年，伴隨著大功率器件如場效應(yīng)晶體管和絕緣柵雙極型晶體管的高速發(fā)展，得到越來越多的廣泛應(yīng)用，并逐漸成為家用電器、醫(yī)療設(shè)備，特別是工業(yè)裝備的主要電源供應(yīng)器。尤其在當(dāng)前工業(yè)4.0和智能機(jī)器人領(lǐng)域中，它的應(yīng)用面之廣，應(yīng)用數(shù)量之多是其他電力能源供給設(shè)備所無法比擬的。同時(shí)，這些領(lǐng)域也反過來對其應(yīng)用的開關(guān)電源提出越來越多的高性能的特殊要求。是否能夠滿足這些各種特殊要求直接影響到生產(chǎn)加工系統(tǒng)或機(jī)器人的智能化和高效化。其中開關(guān)電源輸出電壓極性可根據(jù)控制系統(tǒng)上位機(jī)指令和實(shí)際工況隨時(shí)轉(zhuǎn)換就是一項(xiàng)非常具有實(shí)際意義的要求。

由于開關(guān)電源輸出電壓極性自動轉(zhuǎn)換在實(shí)際生產(chǎn)過程中的需求，特別是在特殊工業(yè)場合要求的±5KV高壓直流輸出電壓。很多種方法被提出加以采用，用于制作±5KV直流輸出電壓的直流高壓發(fā)生器，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓極性的轉(zhuǎn)換。目前，幾乎大多數(shù)都采用雙直流高壓發(fā)生器方案，即是基于一臺+5KV線性或開關(guān)式直流高壓發(fā)生器和一臺-5KV線性或開關(guān)式直流高壓發(fā)生器，然后利用高壓開關(guān)來實(shí)現(xiàn)±5KV直流輸出高壓。由于目前方案主要采用的是兩臺直流高壓發(fā)生器，盡管容易實(shí)現(xiàn)，但是體積大、成本高，而且直流高壓發(fā)生器基于線性工作方式，效率低、需要大體積的散熱片。近年來由于高壓開關(guān)電源的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，已經(jīng)出現(xiàn)較多使用高壓低頻開關(guān)工作方式取代線性工作方式的方法，取得了一定的進(jìn)步。但是該方案還是有明顯的不足之處：如開關(guān)工作頻率低，功耗較大。由于還是采用雙直流高壓發(fā)生器方案，體積仍然較大，而且成本高，另外，輸出極性轉(zhuǎn)換處理技術(shù)延用之前方案，操作不靈活，與智能自動化控制系統(tǒng)對接困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)方案存在的上述問題，本發(fā)明提出了基于高頻直流高壓發(fā)生器的1+1/N集成系統(tǒng)技術(shù)思路，設(shè)計(jì)了一種輸出正負(fù)極性可設(shè)置±5KV高頻直流高壓發(fā)生器?？梢源蠓冉档腕w積，提高工作效率，同時(shí)具有極其靈活的極性設(shè)置功能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種輸出正負(fù)極性可設(shè)置±5KV高頻直流高壓發(fā)生器如附圖所示由電源機(jī)殼和電路兩大部分組成，其中電源電路部分包括功率變換電路、倍壓整流、輸出極性轉(zhuǎn)換開關(guān)、可設(shè)置輸出正負(fù)極性和控制電路等部分組成。

所述的電源機(jī)殼部分包括底殼1、中間層隔板8、上蓋7、底層散熱片10、保險(xiǎn)絲盒11、接地螺釘和安全接地蝶形螺母13，上電指示LED綠燈2和高壓輸出指示LED紅燈3。

所述機(jī)殼底殼1分別與中間層隔板8和上蓋7采用螺釘連接固定，控制電路板6通過螺釘連接固定在中間層隔板8，功率電路板4通過螺釘連接固定在底殼1底面，功率電路板4和輸出極性轉(zhuǎn)換開關(guān)電路板9通過堆疊和嵌入焊接連接固定在一起，底殼1起到總體的支承作用。所述底層散熱片110與功率電路板4通過螺釘和焊接的功率管共同連接固定。電源機(jī)殼通體采用鋁合金表面拉絲和陽極氧化處理，所有控制電路板功率器件通過螺釘連接固定在機(jī)殼表面之上，通過機(jī)殼表面進(jìn)行散熱，同時(shí)，電源機(jī)殼所有組件通過螺釘連接固定從而保證電氣連接，通過機(jī)殼接大地。電源底殼1前面板通過螺釘連接固定保險(xiǎn)絲盒11，電源底殼1前面板預(yù)留長方形孔，探出焊接在控制電路板6上的輸入8腳接插件接線端子5，上電指示LED綠燈2、高壓輸出指示LED紅燈3通過螺釘連接固定在底殼1前面板上。電源底殼1后面板通過螺釘連接固定高壓電纜保護(hù)護(hù)套管12，同時(shí)輸出焊接在極性轉(zhuǎn)換電路板上的高壓電纜線。底殼1后面板預(yù)埋螺釘13，其上通過蝶形螺母將大地線固定其上，從而保證電壓機(jī)殼全身和內(nèi)部電路安全連接大地。

所述的電源電路部分由三塊電路板組成：控制電路板6、功率電路板4和輸出極性轉(zhuǎn)換開關(guān)電路板9。所述控制電路包括高壓輸出啟停部分，穩(wěn)壓調(diào)節(jié)部分、限流調(diào)節(jié)部分、電壓測量部分、電流測量部分、給定電壓部分、過壓保護(hù)自鎖部分、過流保護(hù)自鎖部分、電壓輸出顯示部分、電流輸出顯示部分、PWM控制部分和輸出極性設(shè)置控制部分。功率電路板包括單端功率變換部分、功率變壓器部分、輸出倍壓整流部分、輸出直流高壓采樣部分、輸出直流電流采樣部分。輸出極性轉(zhuǎn)換開關(guān)電路板包括四組高壓轉(zhuǎn)換開關(guān)和短路過載保護(hù)單元。

輸出直流高壓和電流由功率電路板上采樣電路部分采集反饋直流電壓值和電流值，輸入到電壓測量部分和電流測量部分進(jìn)行電壓變換歸一化處理，一部送到電壓輸出顯示部分和電流輸出顯示部分，用于輸出電壓和電流的監(jiān)測和顯示；另一部分輸入到調(diào)壓穩(wěn)壓部分和穩(wěn)流部分再經(jīng)過PWM控制部分進(jìn)行輸出電壓和電流的穩(wěn)定性調(diào)節(jié)。PWM控制部分產(chǎn)生的占空比可變的方波信號去控制功率管驅(qū)動功率變壓器，經(jīng)過單端功率變換部分、功率變壓器部分、輸出倍壓整流部分、輸出根據(jù)需要設(shè)置的直流高壓值。除去這些功率流的主回路部分，其它的輔助電路包括DC12V送電，電源上電指示綠色LED燈點(diǎn)亮，高壓輸出啟停信號控制電源工作輸出高壓啟動，高電平控制高壓指示燈紅色LED燈點(diǎn)亮，開始高壓輸出。低電平控制高壓指示燈紅色LED燈熄滅，停止高壓輸出。極性選擇P/N信號，高電壓輸出正高壓，低電平輸出低電壓。同時(shí)，高壓輸出啟停信號為低電平時(shí)才能夠通過設(shè)置極性選擇P/N信號來轉(zhuǎn)換極性。高壓輸出啟停信號為低電平時(shí)輸出電壓極性轉(zhuǎn)換開關(guān)才能進(jìn)行切換動作。

本發(fā)明工作時(shí)，各組成部分的工作原理如下：

接上DC24V電源，通過其上的保險(xiǎn)絲給電源內(nèi)部電路供電，電源上電指示綠色LED燈亮。這時(shí)才可以進(jìn)行電源功能操作。輸入的DC24V電源經(jīng)過反轉(zhuǎn)開關(guān)穩(wěn)壓電路產(chǎn)生-15V，與此同時(shí)，輸入的DC24V電源又經(jīng)過內(nèi)部穩(wěn)壓電路產(chǎn)生+10V的基準(zhǔn)電源和用于控制TTL電路的+5V電源，而產(chǎn)生的±15V則形成內(nèi)部控制電路工作所需的輔助電源。

高壓輸出啟停信號控制電源工作輸出高壓，在待機(jī)停止工作期間，該端口被設(shè)置為低電平，這時(shí)高壓指示燈紅色LED燈熄滅，停止高壓輸出。

根據(jù)實(shí)際應(yīng)用設(shè)置好輸出電源的正負(fù)極性，然后根據(jù)實(shí)際應(yīng)用設(shè)置給定電壓，其中給定電壓0~10V對應(yīng)輸出直流電壓0~±5KV。

將高壓輸出啟停信號設(shè)置為高電平，開始高壓輸出，這時(shí)高壓指示燈紅色LED燈點(diǎn)亮，同時(shí)開始輸出直流高壓，高壓指示燈紅色LED燈的亮度會隨著輸出電壓的升高而變得越來越亮。

輸出的直流高壓電壓通過電壓采樣電路進(jìn)行采樣；輸出的直流電流通過電流采樣電路進(jìn)行采樣。電壓采樣值通過電壓轉(zhuǎn)換電路處理生成電壓采樣歸一化電壓值，0~±5KV對應(yīng)0~10V，電流采樣值通過電壓轉(zhuǎn)換電路處理生成電流采樣歸一化電壓值，0~5MA對應(yīng)0~10V。電壓采樣歸一化電壓值輸入到輸出電壓顯示電路進(jìn)行放大提高帶載能力，驅(qū)動后級的電壓顯示監(jiān)測電路；電流采樣歸一化電壓值輸入到輸出電流顯示電路進(jìn)行放大提高帶載能力，驅(qū)動后級的電流顯示監(jiān)測電路。

同時(shí)電壓采樣歸一化電壓值輸入穩(wěn)壓調(diào)節(jié)環(huán)路；電流采樣歸一化電壓值輸入電限流調(diào)節(jié)定環(huán)路，進(jìn)行共同調(diào)整處理，輸入到PWM調(diào)節(jié)電路，輸出占空比可調(diào)的控制方波，來驅(qū)動控制功率管，控制功率管帶動功率變壓器初級工作，進(jìn)行能量變送，輸出到變壓器次級，在變壓器輸出次級得到的高壓波形通過后級的倍壓整流濾波生成直流高壓波形，再經(jīng)過通過輸出電壓極性轉(zhuǎn)換開關(guān)，最終通過高壓電纜輸出到負(fù)載上。

穩(wěn)壓調(diào)節(jié)環(huán)路可以根據(jù)輸入的設(shè)定電壓0~10V與電壓采樣電路得到的電壓值進(jìn)行比較，對輸出的直流電壓進(jìn)行控制，從而保證在輸入電壓和負(fù)載變化的情況下，仍然可以保持穩(wěn)定輸出的高壓直流電壓。而且，可以通過改變設(shè)定電壓0~10V，任意設(shè)定輸出的高壓直流電壓0~±5KV。限流調(diào)節(jié)環(huán)路可以根據(jù)輸入的內(nèi)部參考電壓10V與電流采樣電路得到的電壓值進(jìn)行比較，對輸出的直流電流進(jìn)行控制，從而保證在輸入電壓和負(fù)載變化的情況下，特別是惡劣和極端的工作情況下，如過載和短路時(shí)，限制電源輸出的直流電流在5MA。保護(hù)電源不會因?yàn)檫^載和短路而燒毀。

輸出正負(fù)極性可設(shè)置控制部分與高壓輸出啟?？刂菩盘柌糠只ユi控制，當(dāng)高壓輸出啟?？刂菩盘栐O(shè)置為高電平時(shí)，高壓輸出啟動，這時(shí)輸出正負(fù)極性可設(shè)置控制部分閉鎖，無法改變直流高壓輸出正負(fù)極性；當(dāng)高壓輸出啟?？刂菩盘栐O(shè)置為低電平時(shí)，高壓輸出停止，這時(shí)輸出正負(fù)極性可設(shè)置控制部分解鎖，這是可以通過正負(fù)極性設(shè)置信號的高低實(shí)現(xiàn)直流高壓輸出正負(fù)極性轉(zhuǎn)換，由正極轉(zhuǎn)換為負(fù)極性輸出或由負(fù)極轉(zhuǎn)換為正極性輸出。正負(fù)極性設(shè)置控制信號為高電平時(shí)，直流高壓輸出為正極性；正負(fù)極性設(shè)置控制信號的為低電平時(shí)，直流高壓輸出為負(fù)極性；

輸出正負(fù)極性轉(zhuǎn)換由開關(guān)1、開關(guān)2、開關(guān)3和開關(guān)4四只開關(guān)組成，其中的兩只開關(guān)1和開關(guān)2連接功率變壓器的次級的一端；另外兩只開關(guān)3和開關(guān)4連接輸出電壓整流濾波電路的輸出端。開關(guān)1、開關(guān)3組成聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān)組1，開關(guān)2、開關(guān)4組成聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān)組2，通過輸出正負(fù)極性可設(shè)置控制部分驅(qū)動聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān)組1和聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān)組2分別動作來切換輸出高壓的正負(fù)極性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下改進(jìn)效果：

1、由于本發(fā)明提出了基于高頻直流高壓發(fā)生器的1+1/N集成系統(tǒng)技術(shù)思路，即集成一套控制電路和功率變換電路和兩套倍壓整流濾波電路基礎(chǔ)之上所設(shè)計(jì)的，而以往常用的方案是采用一套正直流電源和一套負(fù)直流進(jìn)行選擇性極性轉(zhuǎn)換。因此本設(shè)計(jì)相比之前的其他實(shí)現(xiàn)方案，在體積小、效率高等方面有明顯的改進(jìn)。

2、本發(fā)明電源采用全鋁密封機(jī)殼，表面進(jìn)行拉絲氧化處理，外觀漂亮，耐用。直接將功率器件固定接觸在鋁機(jī)殼表面進(jìn)行散熱，省去使用常規(guī)的散熱片結(jié)構(gòu)，節(jié)省了體積，降低了成本。同時(shí)利用鋁機(jī)殼全身導(dǎo)電性能，實(shí)現(xiàn)了方便的接地，而且很好的解決了抗干擾問題。

3、本發(fā)明的所有電路板密封于全鋁機(jī)殼之內(nèi)，輕松解決了EMI抗干擾的問題。電路板在機(jī)殼之中采用了堆疊和嵌入式布局和擺放固定方式。

4、本發(fā)明的直流高壓輸出極性轉(zhuǎn)換控制電路采用互鎖控制電路，在電源工作輸出高壓時(shí)自鎖保持；在電源待機(jī)輸出高壓停止時(shí)，可以進(jìn)行電位反轉(zhuǎn)設(shè)置極性，驅(qū)動切換開關(guān)的動作。有效地避免了在高壓輸出情況下進(jìn)行極性切換所帶來的打火放電的危險(xiǎn)性。

5、本發(fā)明的直流高壓輸出轉(zhuǎn)換開關(guān)電路采用輸出功率變壓器次級輸出一端和倍壓整流濾波電路一端兩節(jié)點(diǎn)四開關(guān)同時(shí)切換反轉(zhuǎn)輸出極性?？梢宰詈喕街挥玫揭惶卓刂齐娐泛凸β孰娐芳觾商妆秹赫鳛V波電路即可實(shí)現(xiàn)直流高壓輸出極性轉(zhuǎn)換。

6、本發(fā)明所設(shè)計(jì)的電源輸出電壓高達(dá)5KV，為了保證電源安全可靠的運(yùn)行，設(shè)計(jì)了特殊的輸出極性轉(zhuǎn)換開關(guān)，電路板進(jìn)行了特殊的絕緣處理布線，從而使得在5KV輸出高壓情況下，可以安全、可靠、穩(wěn)定地進(jìn)行連續(xù)工作。

7、本發(fā)明采用的高壓功率變壓器采取了特殊的絕緣技術(shù)處理，保證高壓不打火，同時(shí)，為了簡化功率變壓器的制作工藝復(fù)雜性，降低了功率變壓器次級輸出電壓值，后級利用倍壓整流濾波電路實(shí)現(xiàn)輸出電壓地提升。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1中：1、底殼、2、上電指示LED綠燈、3、高壓輸出指示LED紅燈、4、功率電路板、5、輸入8腳接插件接線端子、6、控制電路板、7、上蓋、8、中間層隔板、9、輸出極性轉(zhuǎn)換開關(guān)電路板、10、底層散熱片、11、保險(xiǎn)絲盒、12、高壓電纜保護(hù)護(hù)套管、13、接地螺釘及安全接地蝶形螺母。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

一種輸出正負(fù)極性可設(shè)置±5KV高頻直流高壓發(fā)生器如附圖所示由電源機(jī)殼和電路兩大部分組成，其中電源電路部分包括功率變換電路、倍壓整流、輸出極性轉(zhuǎn)換開關(guān)、可設(shè)置輸出正負(fù)極性和控制電路等部分組成。所述的電源機(jī)殼部分包括底殼1、中間層隔板8、上蓋7、底層散熱片10、保險(xiǎn)絲盒11、接地螺釘和安全接地蝶形螺母13，上電指示LED綠燈2和高壓輸出指示LED紅燈3。所述機(jī)殼底殼1分別與中間層隔板8和上蓋7采用螺釘連接固定，控制電路板6通過螺釘連接固定在中間層隔板8，功率電路板4通過螺釘連接固定在底殼1底面，功率電路板4和輸出極性轉(zhuǎn)換開關(guān)電路板9通過堆疊和嵌入焊接連接固定在一起，底殼1起到總體的支承作用。所述底層散熱片110與功率電路板4通過螺釘和焊接的功率管共同連接固定。電源機(jī)殼通體采用鋁合金表面拉絲和陽極氧化處理，所有控制電路板功率器件通過螺釘連接固定在機(jī)殼表面之上，通過機(jī)殼表面進(jìn)行散熱，同時(shí)，電源機(jī)殼所有組件通過螺釘連接固定從而保證電氣連接，通過機(jī)殼接大地。電源底殼1前面板通過螺釘連接固定保險(xiǎn)絲盒11，電源底殼1前面板預(yù)留長方形孔，探出焊接在控制電路板6上的輸入8腳接插件接線端子5，上電指示LED綠燈2、高壓輸出指示LED紅燈3通過螺釘連接固定在底殼1前面板上。電源底殼1后面板通過螺釘連接固定高壓電纜保護(hù)護(hù)套管12，同時(shí)輸出焊接在極性轉(zhuǎn)換電路板上的高壓電纜線。底殼1后面板預(yù)埋螺釘13，其上通過蝶形螺母將大地線固定其上，從而保證電壓機(jī)殼全身和內(nèi)部電路安全連接大地。所述的電源電路部分由三塊電路板組成：控制電路板6、功率電路板4和輸出極性轉(zhuǎn)換開關(guān)電路板9。所述控制電路包括高壓輸出啟停部分，穩(wěn)壓調(diào)節(jié)部分、限流調(diào)節(jié)部分、電壓測量部分、電流測量部分、給定電壓部分、過壓保護(hù)自鎖部分、過流保護(hù)自鎖部分、電壓輸出顯示部分、電流輸出顯示部分、PWM控制部分和輸出極性設(shè)置控制部分。功率電路板包括單端功率變換部分、功率變壓器部分、輸出倍壓整流部分、輸出直流高壓采樣部分、輸出直流電流采樣部分。輸出極性轉(zhuǎn)換開關(guān)電路板包括四組高壓轉(zhuǎn)換開關(guān)和短路過載保護(hù)單元。輸出直流高壓和電流由功率電路板上采樣電路部分采集反饋直流電壓值和電流值，輸入到電壓測量部分和電流測量部分進(jìn)行電壓變換歸一化處理，一部送到電壓輸出顯示部分和電流輸出顯示部分，用于輸出電壓和電流的監(jiān)測和顯示；另一部分輸入到調(diào)壓穩(wěn)壓部分和穩(wěn)流部分再經(jīng)過PWM控制部分進(jìn)行輸出電壓和電流的穩(wěn)定性調(diào)節(jié)。PWM控制部分產(chǎn)生的占空比可變的方波信號去控制功率管驅(qū)動功率變壓器，經(jīng)過單端功率變換部分、功率變壓器部分、輸出倍壓整流部分、輸出根據(jù)需要設(shè)置的直流高壓值。除去這些功率流的主回路部分，其它的輔助電路包括DC12V送電，電源上電指示綠色LED燈點(diǎn)亮，高壓輸出啟停信號控制電源工作輸出高壓啟動，高電平控制高壓指示燈紅色LED燈點(diǎn)亮，開始高壓輸出。低電平控制高壓指示燈紅色LED燈熄滅，停止高壓輸出。極性選擇P/N信號，高電壓輸出正高壓，低電平輸出低電壓。同時(shí)，高壓輸出啟停信號為低電平時(shí)才能夠通過設(shè)置極性選擇P/N信號來轉(zhuǎn)換極性。高壓輸出啟停信號為低電平時(shí)輸出電壓極性轉(zhuǎn)換開關(guān)才能進(jìn)行切換動作。本發(fā)明工作時(shí)，各組成部分的工作原理如下：接上DC24V電源，通過其上的保險(xiǎn)絲給電源內(nèi)部電路供電，電源上電指示綠色LED燈亮。這時(shí)才可以進(jìn)行電源功能操作。輸入的DC24V電源經(jīng)過反轉(zhuǎn)開關(guān)穩(wěn)壓電路產(chǎn)生-15V，與此同時(shí)，輸入的DC24V電源又經(jīng)過內(nèi)部穩(wěn)壓電路產(chǎn)生+10V的基準(zhǔn)電源和用于控制TTL電路的+5V電源，而產(chǎn)生的±15V則形成內(nèi)部控制電路工作所需的輔助電源。高壓輸出啟停信號控制電源工作輸出高壓，在待機(jī)停止工作期間，該端口被設(shè)置為低電平，這時(shí)高壓指示燈紅色LED燈熄滅，停止高壓輸出。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用設(shè)置好輸出電源的正負(fù)極性，然后根據(jù)實(shí)際應(yīng)用設(shè)置給定電壓，其中給定電壓0~10V對應(yīng)輸出直流電壓0~±5KV。將高壓輸出啟停信號設(shè)置為高電平，開始高壓輸出，這時(shí)高壓指示燈紅色LED燈點(diǎn)亮，同時(shí)開始輸出直流高壓，高壓指示燈紅色LED燈的亮度會隨著輸出電壓的升高而變得越來越亮。輸出的直流高壓電壓通過電壓采樣電路進(jìn)行采樣；輸出的直流電流通過電流采樣電路進(jìn)行采樣。電壓采樣值通過電壓轉(zhuǎn)換電路處理生成電壓采樣歸一化電壓值，0~±5KV對應(yīng)0~10V，電流采樣值通過電壓轉(zhuǎn)換電路處理生成電流采樣歸一化電壓值，0~5MA對應(yīng)0~10V。電壓采樣歸一化電壓值輸入到輸出電壓顯示電路進(jìn)行放大提高帶載能力，驅(qū)動后級的電壓顯示監(jiān)測電路；電流采樣歸一化電壓值輸入到輸出電流顯示電路進(jìn)行放大提高帶載能力，驅(qū)動后級的電流顯示監(jiān)測電路。同時(shí)電壓采樣歸一化電壓值輸入穩(wěn)壓調(diào)節(jié)環(huán)路；電流采樣歸一化電壓值輸入電限流調(diào)節(jié)定環(huán)路，進(jìn)行共同調(diào)整處理，輸入到PWM調(diào)節(jié)電路，輸出占空比可調(diào)的控制方波，來驅(qū)動控制功率管，控制功率管帶動功率變壓器初級工作，進(jìn)行能量變送，輸出到變壓器次級，在變壓器輸出次級得到的高壓波形通過后級的倍壓整流濾波生成直流高壓波形，再經(jīng)過通過輸出電壓極性轉(zhuǎn)換開關(guān)，最終通過高壓電纜輸出到負(fù)載上。穩(wěn)壓調(diào)節(jié)環(huán)路可以根據(jù)輸入的設(shè)定電壓0~10V與電壓采樣電路得到的電壓值進(jìn)行比較，對輸出的直流電壓進(jìn)行控制，從而保證在輸入電壓和負(fù)載變化的情況下，仍然可以保持穩(wěn)定輸出的高壓直流電壓。而且，可以通過改變設(shè)定電壓0~10V，任意設(shè)定輸出的高壓直流電壓0~±5KV。限流調(diào)節(jié)環(huán)路可以根據(jù)輸入的內(nèi)部參考電壓10V與電流采樣電路得到的電壓值進(jìn)行比較，對輸出的直流電流進(jìn)行控制，從而保證在輸入電壓和負(fù)載變化的情況下，特別是惡劣和極端的工作情況下，如過載和短路時(shí)，限制電源輸出的直流電流在5MA。保護(hù)電源不會因?yàn)檫^載和短路而燒毀。輸出正負(fù)極性可設(shè)置控制部分與高壓輸出啟?？刂菩盘柌糠只ユi控制，當(dāng)高壓輸出啟?？刂菩盘栐O(shè)置為高電平時(shí)，高壓輸出啟動，這時(shí)輸出正負(fù)極性可設(shè)置控制部分閉鎖，無法改變直流高壓輸出正負(fù)極性；當(dāng)高壓輸出啟?？刂菩盘栐O(shè)置為低電平時(shí)，高壓輸出停止，這時(shí)輸出正負(fù)極性可設(shè)置控制部分解鎖，這是可以通過正負(fù)極性設(shè)置信號的高低實(shí)現(xiàn)直流高壓輸出正負(fù)極性轉(zhuǎn)換，由正極轉(zhuǎn)換為負(fù)極性輸出或由負(fù)極轉(zhuǎn)換為正極性輸出。正負(fù)極性設(shè)置控制信號為高電平時(shí)，直流高壓輸出為正極性；正負(fù)極性設(shè)置控制信號的為低電平時(shí)，直流高壓輸出為負(fù)極性；輸出正負(fù)極性轉(zhuǎn)換由開關(guān)1、開關(guān)2、開關(guān)3和開關(guān)4四只開關(guān)組成，其中的兩只開關(guān)1和開關(guān)2連接功率變壓器的次級的一端；另外兩只開關(guān)3和開關(guān)4連接輸出電壓整流濾波電路的輸出端。開關(guān)1、開關(guān)3組成聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān)組1，開關(guān)2、開關(guān)4組成聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān)組2，通過輸出正負(fù)極性可設(shè)置控制部分驅(qū)動聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān)組1和聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān)組2分別動作來切換輸出高壓的正負(fù)極性。