基于离子风枪的高压发生器设计

论文摘要

离子风枪是一种手持式静电除尘器。可产生大量带有正负电荷的离子流，被压缩气高速吹出，可将物体上所带的电荷中和掉，达到消除静电的目的。广泛用于塑料压制形成的产品除电、除尘，电子、集成芯片等电子产品生产的除电、除尘，以及汽车、船舶、FRP等的除电、除尘。本课题主要设计可用于离子风枪的外置高压电源，完成功能包括输入电压24V，输出电压为7KV，输出电流2mA。为实现该高压发生器的设计，采用了高频变压器、整流电路技术、逆变电路技术、PWM控制技术等。通过将直流逆变为高频的交流输出后，通过高频变压器进行升压，之后再经过倍压整流电路进行整流和进一步升压，最后得出所需的高电压低电流输出。本论文首先对于课题的背景进行了分析，包括离子风枪的工作原理，对于离子风枪电源的要求。并对离子风枪电源的研究现状和未来发展进行了阐述。接下来分析了高压发生器电路的最主要部分高频变压器的工作原理和各种特性，主要包括了高频变压器的磁芯绕组等特性。然后对于电路的其他部分进行了原理介绍。其中包括了逆变电路的原理和种类分析、PWM波形调制、倍压整流电路的工作原理及参数特性、变压器的过电流保护和过电压保护、电路的EMI滤波工作原理和电路选择、采样反馈电路的工作原理和差分放大器的工作原理。在理论基础之上，进行了电路的具体制作，包括每个模块的芯片、元器件选择、芯片的工作原理和引脚、电路原理图的绘制、PCB板的绘制布线和制作。之后对已有的电路原理图和PCB板进行了仿真和调试，根据调试结果分析该高压发生器的工作情况。最后是本课题的总结和结语。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 离子风枪
• 1.2.1 离子风枪的工作原理
• 1.2.2 离子风枪的供电电源
• 1.3 离子风枪高压发生器的现状和展望
• 1.4 本章小结
• 第二章 高压发生器的高频变压器原理分析
• 2.1 变压器基本原理
• 2.1.1 变压器工作原理
• 2.1.2 变压器的种类和选择
• 2.2 高频变压器的磁芯特性
• 2.2.1 磁芯的基本特性
• 2.2.2 磁芯的材料特性
• 2.2.3 磁芯的几何特性
• 2.3 高频变压器的绕组特性
• 2.3.1 高频变压器的绕组材料特性
• 2.3.2 高频变压器的绕组绕制
• 2.4 本章小结
• 第三章 高压发生器的其他电路原理分析
• 3.1 电压逆变电路
• 3.1.1 逆变电路的工作原理
• 3.1.2 H 桥逆变电路
• 3.2 PWM 控制
• 3.2.1 PWM 控制的基本原理
• 3.2.2 PWM 波形的调制
• 3.3 倍压整流电路
• 3.3.1 二倍压整流电路的工作原理
• 3.3.2 多级倍压整流电路的工作原理
• 3.3.3 倍压电路的计算
• 3.4 EMI 滤波原理
• 3.4.1 EMI 滤波技术概述
• 3.4.2 低通滤波器
• 3.4.3 高通滤波器
• 3.5 保护电路
• 3.5.1 变压器的过电流
• 3.5.2 变压器的过电压
• 3.6 采样反馈电路
• 3.7 本章小结
• 第四章 高压发生器电路设计
• 4.1 主电路设计
• 4.2 高频变压器设计
• 4.2.1 高频变压器参数计算
• 4.2.2 高频变压器选择
• 4.3 逆变电路设计
• 4.3.1 芯片选择
• 4.3.2 逆变电路电路原理图
• 4.4 PWM 控制
• 4.4.1 芯片选择
• 4.4.2 PWM 控制电路原理图
• 4.5 倍压整流电路设计
• 4.5.1 倍压整流电路原理图
• 4.5.2 倍压整流电路关键器件选择
• 4.6 辅助电路设计
• 4.6.1 滤波电路设计
• 4.6.2 采样电路设计
• 4.6.3 反馈电路设计
• 4.6.4 稳压电源设计
• 4.7 PCB 板制作
• 4.7.1 PCB 设计基本原则
• 4.7.2 PCB 设计板
• 4.8 本章小结
• 第五章 电路仿真与测试
• 5.1 倍压整流电路的仿真
• 5.2 电路的测试
• 5.2.1 测试设备
• 5.2.2 PWM 波形测试
• 5.2.3 逆变波形测试
• 5.2.4 变压器波形测试
• 5.2.5 倍压整流纹波测试
• 5.3 本章小结
• 第六章 结语
• 致谢
• 参考文献