交流高壓發(fā)生電路

4 軟件編程

　　采取瑞薩8位單片機R8C/2L, R8C/2L采用R8C CPU內核，最高工作頻率為20 MHz。單片機具備以下功能：

　　● 采用8位預定標器(定時(shí)器RA和RB)的8位多功能定時(shí)器：2通道;

　　● 輸入捕捉/輸出比較定時(shí)器(定時(shí)器RC、RD)：16位 x 3通道;

　　● UART/時(shí)鐘同步串行接口：2通道;

　　● LIN模塊：1通道(定時(shí)器RA、UART0);

　　● 10位A/D轉換器：9通道;

　　● 檢測定時(shí)器;

　　● 時(shí)鐘生成電路：XIN時(shí)鐘生成電路、片上振蕩器(高/低速);

　　● 振蕩停止檢測功能;

　　● 電壓檢測電路;

　　● 上電復位電路;

　　● I/O端口：25(包括LED驅動(dòng)端口);

　　● 外部中斷引腳：7;

　　● 數據閃存：2 KB。

　　使用定時(shí)器TB作為系統時(shí)鐘，每距0.1ms中斷一次，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，通過(guò)中斷服務(wù)程序內部設置不同的計數變量以形成不同的時(shí)間間距標志，作為系統不同功能程序的運行時(shí)間，定時(shí)器TA設置為PWM輸出模式，作為高壓發(fā)生電路的PWM驅動(dòng)信號，單片機中斷口INT1設置為下降沿觸發(fā)，用于高頻升壓變壓器初級頻率檢測。單片機AD采樣口A(yíng)N7用于高頻升壓變壓器電壓值檢測。芯片其它I/O口作為產(chǎn)品其它功能的輸入輸出接口，如風(fēng)扇轉速控制、電源過(guò)零信號檢測等。

　　高壓輸出啟動(dòng)，定時(shí)器TA發(fā)出啟動(dòng)脈沖，脈沖關(guān)斷時(shí)間固定在 16.5μs逐步加大脈沖的導通時(shí)間，當導通時(shí)間達到 3.5μs時(shí)，每間距10ms計算一次中斷口檢測到的脈沖個(gè)數，當脈沖個(gè)數為300-700之間時(shí)，相應的頻率為40KHz左右，判斷為輸出負載正常條件，否則視為負載較輕或者負載斷路情況，重復判斷，累計判斷正常負載20次，則進(jìn)入正常運行，脈沖關(guān)斷時(shí)間固定在16.5μs，導通時(shí)間根據輸出電壓要求逐步加大，在正常運行狀態(tài)下，實(shí)時(shí)判斷高頻升壓變壓器初級的頻率變化，如檢測到負載較輕或斷路情況，將導通時(shí)間降低至3.5μs，重新進(jìn)入啟動(dòng)判斷循環(huán)，以保證電路的可靠運行。實(shí)時(shí)檢測輸出高壓的電壓變化，如檢測到電壓偏離合理范圍，進(jìn)入保護狀態(tài)，關(guān)閉脈沖信號輸出。

5 電路性能參數

　　輸入電壓：直流12V低電壓輸入;輸出電壓：1KV-4KV交流電壓可調;頻率：關(guān)斷時(shí)間固定在16.5μs，開(kāi)啟時(shí)間3.5μs-9μs，頻率范圍：40KHz-50KHz，輸出功率15W。

6 電路驗證

　　通過(guò)產(chǎn)品整機性能驗證，使用同一規格的臭氧陶瓷片，使用此電路相比線(xiàn)性升壓變壓器方式，臭氧量提升100%以上，通過(guò)長(cháng)期運行，電路運行穩定，并能智能檢測臭氧陶瓷片斷路或短路等情形，MOS管溫升在20K以下，高頻變壓器溫升控制在30K左右，電路長(cháng)期運行可靠。

7 注意事項

　　MOS管除了剛啟動(dòng)時(shí)無(wú)法避免沖擊電流的產(chǎn)生外，后面連續脈沖的開(kāi)通時(shí)段需保證在MOS管漏極電壓較低的位置。以控制MOS的沖擊電流，減少MOS管的熱損耗。根據負載情況調節關(guān)斷時(shí)間可達到此目的。

　　高壓電路啟動(dòng)時(shí)，需給MOS管一個(gè)小的導通信號，使電路振蕩起來(lái)后，再慢慢增加導通時(shí)間，以避免剛導通時(shí)沖擊電流持續時(shí)間過(guò)長(cháng)對MOS造成損壞。

　　需根據負載的不同，選擇不同的關(guān)斷時(shí)間，并在運行當中實(shí)時(shí)檢測判斷負載的變化，以避免MOS管漏極電壓超過(guò)限值，導致MOS的電壓擊穿。

　　由于電路運行頻率在40KHz-50KHz左右，為保證電路的穩定性，需注意元器件的選型，特別是開(kāi)通、關(guān)斷速度的要求。

　　根據輸出電壓的要求不同，需對高頻升壓變壓器的初級與次級的絕緣耐壓進(jìn)行充分的評估，以避免高壓串接到初級線(xiàn)圈，導致元器件的損壞。如快速光耦，在電路調試過(guò)程中，由于高頻升壓變壓器的選型問(wèn)題，多次導致光耦的擊穿。

8 電路其它應用

　　本電路主要產(chǎn)生交流高壓輸出，如需要直流并且更高電壓輸出，可在電路后端增加倍壓電路，如離子風(fēng)空氣凈化器一般需要1萬(wàn)伏以上的直流高壓輸出。為實(shí)現更高直流電壓的輸出，需增加倍壓電路，其原理圖如圖6所示：二極管需采取快速恢復高壓二極管，如UHVM8L，電容可根據電容及負載能力選擇相應耐壓值及容量的規格。

9 總結

　　通過(guò)分析高壓發(fā)生電路的原理，提出一種交流發(fā)生電路，以滿(mǎn)足臭氧產(chǎn)生的高壓電路要求，并通過(guò)實(shí)驗驗證，臭氧發(fā)生量比采取線(xiàn)性變壓器升壓的方式有了較為明顯的提升，該電路通過(guò)在后端增加倍壓電路的方式可達到更高壓輸出，可應用于離子風(fēng)空氣凈化器的高壓模塊中去，具備良好的應用前景。

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