高頻高壓電路及其在管式臭氧發(fā)生器上的應(yīng)用

謝傳軍

摘? ? 要：本論文介紹了一種將觸發(fā)電路和整流穩(wěn)壓電路結(jié)合起來(lái)的電源電路。該電路利用一個(gè)雙基極二極管來(lái)觸發(fā)整流電路中的可控硅，從而控制管式臭氧發(fā)生器按一定頻率來(lái)電解空氣中的氧氣產(chǎn)生臭氧。

關(guān)鍵詞：觸發(fā)電路;雙基極二極管;可控硅;不銹鋼管式臭氧發(fā)生器

1? 單相橋式整流濾波電路

1.1? 橋式整流電路

電源電路是每個(gè)電子電路工作的動(dòng)力核心，按照不同的負(fù)載，電源電路要求提供適合負(fù)載的穩(wěn)定的電壓和電流。

本電路中用到了兩個(gè)整流穩(wěn)壓電路，其一是給可控硅提供陽(yáng)極電壓和充放電回路，其二是給脈沖觸發(fā)電路提供直流電源。上圖是給不銹鋼臭氧電極管供電的工作電路（圖1）。

在這個(gè)電路中，我們利用一個(gè)隔離變壓器將220V市電升到240伏左右。 然后通過(guò)8個(gè)ZP5A的混合類(lèi)整流二極管整流。ZP5A的額定整流電流是5A，最高反向工作電壓可達(dá)到1600V。在這個(gè)整流電路中，八個(gè)整流二極管上還各并聯(lián)著一個(gè)10K的電阻，其主要作用是保證每個(gè)二極管上的分壓是相等的，同時(shí)還可保護(hù)二極管被反向擊穿。在整流電路中，八個(gè)二極管是分兩組在正弦波的正、負(fù)兩半周內(nèi)分別導(dǎo)通的。所以流過(guò)每個(gè)二極管的電流是負(fù)載電流的一半。假設(shè)經(jīng)過(guò)變壓器后的交流電壓是：

ν2=20.5V2 sinωt

負(fù)載為RL，那么負(fù)載電壓的恒定分量即為負(fù)載電壓VL的平均值：

VL=0.9 V2

所以負(fù)載電流IL=0.9 V2/RL。那么此時(shí)流過(guò)二極管的電流：

ID=0.5IL=0.45 V2/RL

在D1～D4或D5～D8導(dǎo)通期間，每個(gè)二極管上所承受的最大反向電壓為

ν2的最大值的四分之一，即：

Vdi=20.5V2/4

1.2? 濾波電路

通過(guò)整流后得到的電壓只是把交流電電壓變換為單方向脈動(dòng)的電壓（電流），其中含有較大的交流分量，為了能得到比較平滑的電壓波形和電流波形，所以必須用濾波電路濾去脈動(dòng)電壓中的交流分量。濾波電路一般由電抗元件組成，因?yàn)殡娍乖匈A能作用，并聯(lián)的電容器C在電源供給的電壓升高時(shí)，可以把部分能量存貯起來(lái)，而當(dāng)電源電壓降低時(shí)，能把能量釋放出來(lái)，使負(fù)載電壓比較平滑。即電容C具有平波作用;與負(fù)載串聯(lián)的電感L當(dāng)電源供給的電流增加（由電源電壓引起）時(shí)，電感L能把部分能量存貯起來(lái)，而當(dāng)電流減小時(shí)，又能把能量釋放出來(lái)，使負(fù)載電流比較平滑，即電感L具有平波作用。濾波電路有電容濾波、電感濾波、倒L型濾波、Л型濾波電路等，考慮到電容濾波電路簡(jiǎn)單，適用于負(fù)載電壓較高，負(fù)載變動(dòng)不大的特點(diǎn)，圖一電路中選用了電容濾波電路。

2? 脈沖觸發(fā)電路

觸發(fā)電路的種類(lèi)很多，一般常用的有：?jiǎn)谓Y(jié)晶體管觸發(fā)電路、半導(dǎo)體三極管觸發(fā)電路、小晶體管觸發(fā)電路和阻容移相式觸發(fā)電路。在此我們選用在中小功率整流裝置中應(yīng)用較多的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。

2.1? 單結(jié)晶體管

單結(jié)晶體管也叫雙基極二極管，圖二中虛線框內(nèi)部分為單結(jié)晶體管的等效電路。當(dāng)加在b1、b2之間有電壓Vbb時(shí)，A點(diǎn)的電壓為：

VA= [Rb1Rb1+Rb2]Vbb=ηVbb

其中η稱(chēng)為分壓比，一般在0.3～0.9之間。

當(dāng) Ve

時(shí)，二極管截止。

當(dāng)Ve=Vd+VA=Vd+ηVbb時(shí)，二極管開(kāi)始導(dǎo)通，同時(shí)由于b1點(diǎn)導(dǎo)電性能的增加，使的Rb1的電阻減小，導(dǎo)致分壓比下降，更促使二極管的導(dǎo)通，一直到載流子的密度足夠能恢復(fù)不斷增加的空穴，這是單結(jié)晶體管的負(fù)阻區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)隨著電流的增加Rb1在減小。當(dāng)Rb1不再減小時(shí)，對(duì)應(yīng)的區(qū)域?yàn)轱柡蛥^(qū)。

2.2? 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路

利用單結(jié)晶體管的負(fù)阻特性和RC電路的充放電特性，可組成非正弦波振蕩電路，產(chǎn)生頻率可變的脈沖。

2.2.1? 電路振蕩的工作原理

當(dāng)電源接通時(shí)，整流過(guò)后的直流電通過(guò)R12加壓到BT33的b1和b2上，同時(shí)又通過(guò)R13和可調(diào)電阻R14給電容器C5充電，電容兩端按時(shí)間常數(shù)：

τ=（R13+R14）C5

的指數(shù)曲線逐漸增加。當(dāng)Vc5