[发明专利]一种输出可调的轻量化静电高压发生器

说明书

技术领域

本发明属于高压电源领域，具体涉及一种输出可调的轻量化静电高压发生器。

背景技术

随着航天科技的快速发展，对星载可展开天线也提出了越来越高的要求。

静电成形薄膜反射面可展开天线在面密度、展开性能以及在轨热环境下的面型维持等方面，具有突出的优势。静电成形薄膜反射面可展开天线是通过分布高压电极和接地金属薄膜之间形成静电场，其中静电高压设备给高压电极供电，由静电场力控制薄膜表面形状的一种主动反射面。传统的静电高压设备存在很多不足，尤其是重量方面的缺陷非常不利于整个天线系统的轻量化，因此迫切需要一种轻量化静电高压发生器。

发明内容

发明目的：为实现静电高压设备的轻量化，满足静电成形反射面的控制需求，本发明提供一种基于压电陶瓷变压器的输出可调的轻量化静电高压发生器。

技术方案：一种输出可调的轻量化静电高压发生器，包括24V直流输入电压、5V电压转换电路、3.3V电压转换电路、主控制器、H桥驱动电路、压电陶瓷变压器、8倍压整流电路、电压反馈电路和485总线通信电路，

所述24V直流输入电压分别与所述5V电压转换电路的输入端、所述H桥驱动电路的输入端相连，

所述5V电压转换电路的输出端分别与所述电压反馈电路的输入端、所述3.3V电压转换电路的输入端相连，

所述3.3V电压转换电路的输出端与所述主控制器的输入端、所述485总线通信电路的输入端相连，

所述485总线通信电路的输出端与所述主控制器的输入端相连，

所述H桥驱动电路的输出端与所述压电陶瓷变压器的输入端相连，

所述压电陶瓷变压器的输出端与所述8倍压整流电路的输入端相连，

所述8倍压整流电路的输出端与所述电压反馈电路的输入端相连，

所述电压反馈电路的输出端与所述主控制器的输入端相连，

所述主控制器的输出端分别与所述H桥驱动电路的输入端、所述485总线通信电路的输入端相连。

进一步地，所述的主控制器的型号为STM32F407VET6。主控制器所用的电压控制算法为PI算法，利用PI算法的结果来调整输出的PWM波的占空比。

进一步地，所述H桥驱动电路包括电机驱动芯片，

所述电机驱动芯片的3脚接主控制器的PWM波输出引脚，

所述电机驱动芯片的5脚接直流+5V电压，

所述电机驱动芯片的1脚通过自举电容与2脚相连；所述电机驱动芯片的10脚通过自举电容与11脚相连，

所述电机驱动芯片的2脚与压电陶瓷变压器的1脚相连；所述电机驱动芯片的11脚与变压器的2脚相连，给压电陶瓷变压器提供高频交流电。

更进一步地，所述电机驱动芯片的型号为LMD18200T。

进一步地，所述电压反馈电路包括电阻分压电路和电压跟随器组成，

所述电阻分压电路包括依次相连的电阻R15、电阻R16、电阻R17和电阻R18，

电压跟随器包括运算放大器U10、电容C36和稳压二极管D11，

所述电容C36的一端接地，所述电容C36的另一端与运算放大器U10的3脚相连；

稳压二极管D11与所述电容C36并联，稳压二极管D11的负极接运算放大器U10的3脚，稳压二极管D11的正极接地，

运算放大器U10的2脚、运算放大器U10的3脚相连构成闭环，运算放大器U10的输出端接到主控制器的ADC引脚；运算放大器U10的5脚接直流5V电压，运算放大器U10的4脚接地。

有益效果：本发明公开的一种输出可调的轻量化静电高压发生器具有以下有益效果：

(1)重量轻——作为传统电磁变压器的替代品，压电陶瓷变压器不仅重量极轻，而且因其非常高的安全性，不需要为电路浇灌大量的绝缘胶，十分有利于静电发生器的轻量化；

(2)电路设计难度降低——作为控制核心的STM32F407VET6不仅能输出PWM矩形波，而且内部集成了12位AD转换；驱动模块采用集成的H桥芯片LMD18200T，外围电路非常简单，调试非常方便；

(3)可远程监控。上位机通过485总线通信电路可直接控制静电发生器输出电压，也可查看发生器上传的电压数据，485总线也能使其拓展成多路输出的分布式电压控制系统。

附图说明

图1为本发明公开的一种输出可调的轻量化静电高压发生器的结构示意框图；

图2为主控制器和485总线通信电路的连接示意图；