[发明专利]适用于质谱仪的直流高压电源的正负极切换电源电路

说明书

本发明公开了一种适用于质谱仪的直流高压电源的正负极性切换电路，该电路包括直流电源、MCU控制器、升压电路、正负极性切换电路、取样电路以及负载，直流电源连接于MCU控制器以向MCU控制器提供工作电压；MCU控制器的输入端连接于外部控制信号端，MCU控制器的输出端连接于升压电路的输入端，正负极性切换电路连接于升压电路的输出端和负载之间，升压电路用于接收直流电压信号并且对直流电压信号进行升压以产生直流高压，正负极性切换电路用于根据直流高压的正负性改变负载的正负极性；取样电路连接于升压电路的输出端和MCU控制器的输入端之间。本发明适应于集成化安装且能够快速实现正负极电源切换，同时满足上位机操作的要求，更加安全可靠。

技术领域

本发明涉及质谱仪的技术领域，特别涉及一种适用于质谱仪的直流高压电源的正负极切换电源电路。

背景技术

质谱仪又称质谱计，是一种用于分离和检测不同同位素的仪器。质谱仪需要控制电场和磁场的强度从而对离子根据空间位置、时间顺序进行质荷比分离，进而对检测到的离子流强度做定性分析和电量分析。常规的质谱仪所使用的检测器主要有电子倍增器(EM)，光电倍增管(PMT)等。检测器工作时需要高电压低电流的稳压电源以提供偏置电压，且由于需要检测不同极性的离子，稳压电源需要能够实现快速的正负极性切换和电压可调功能。然而，现有的正负极切换装置多采用机械切换的模式，在长时间使用后需要额外的硬件设备的维护，并且切换效率较低；另外，常规的切换指令主要通过拨码式开关切换装置实现，不能兼容上位机的操作；进一步地，现有的稳压电源通常体积较大，不利于集成化安装和调试。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种适用于质谱仪的直流高压电源的正负极切换方法，也是一种基于PWM控制技术的可调高压正负极切换直流开关电源。

本发明用于为质谱仪检测器如电子倍增器(EM)，光电倍增管(PMT)等提供可靠高压偏置源。该装置可以通过TTL电平改变电场极性，也可以通过485通讯指令切换电场极性，为上位机操作提供兼容平台。该项发明技术相较于常规工频高压电源装置，正负极性可切换，电压可调，体积小，稳定性好，响应速度快。

在本发明中，本发明提供了一种适用于质谱仪的直流高压电源的正负极性切换电路，该电路包括直流电源、MCU控制器、升压电路、正负极性切换电路、取样电路以及负载，其中，

直流电源连接于MCU控制器以向MCU控制器提供工作电压；

MCU控制器的输入端连接于外部控制信号端，MCU控制器的输出端连接于升压电路的输入端，MCU控制器用于根据外部控制信号产生直流电压信号；

正负极性切换电路连接于升压电路的输出端和负载之间，升压电路用于接收直流电压信号并且对直流电压信号进行升压以产生直流高压，正负极性切换电路用于根据直流高压的正负性改变负载的正负极性；

取样电路连接于升压电路的输出端和MCU控制器的输入端之间，用于从升压电路采集电压样本并将其反馈至MCU控制器，以供MCU控制器根据电压样本调节直流电压信号。

优选地，该电路还包括降压模块，连接于直流电源与MCU控制电路之间，用于进行直流-直流降压。

优选地，升压电路包括推挽式拓扑电路，倍压整流电路和滤波电路；其中，

推挽式拓扑电路的输入端连接于MCU控制器的输出端，用于对直流电压信号进行初次升压；

倍压整流电路的输入端连接于推挽式拓扑电路的输出端，用于对经过初次升压后的直流电压信号进行再次升压；

滤波电路的输入端连接于倍压整流电路的输出端，滤波电路的输出端连接于正负极性切换电路的输入端，用于对经过再次升压后的直流电压信号进行滤波以产生直流高压。

优选地，正负极性切换电路包括：