高頻高壓電路及其在管式臭氧發生器上的應用

謝傳軍

摘? ? 要：本論文介紹了一種將觸發電路和整流穩壓電路結合起來的電源電路。該電路利用一個雙基極二極管來觸發整流電路中的可控硅，從而控制管式臭氧發生器按一定頻率來電解空氣中的氧氣產生臭氧。

關鍵詞：觸發電路;雙基極二極管;可控硅;不銹鋼管式臭氧發生器

1? 單相橋式整流濾波電路

1.1? 橋式整流電路

電源電路是每個電子電路工作的動力核心，按照不同的負載，電源電路要求提供適合負載的穩定的電壓和電流。

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

在這個電路中，我們利用一個隔離變壓器將220V市電升到240伏左右。 然后通過8個ZP5A的混合類整流二極管整流。ZP5A的額定整流電流是5A，最高反向工作電壓可達到1600V。在這個整流電路中，八個整流二極管上還各并聯著一個10K的電阻，其主要作用是保證每個二極管上的分壓是相等的，同時還可保護二極管被反向擊穿。在整流電路中，八個二極管是分兩組在正弦波的正、負兩半周內分別導通的。所以流過每個二極管的電流是負載電流的一半。假設經過變壓器后的交流電壓是：

ν2=20.5V2 sinωt

負載為RL，那么負載電壓的恒定分量即為負載電壓VL的平均值：

VL=0.9 V2

所以負載電流IL=0.9 V2/RL。那么此時流過二極管的電流：

ID=0.5IL=0.45 V2/RL

在D1～D4或D5～D8導通期間，每個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

通過整流后得到的電壓只是把交流電電壓變換為單方向脈動的電壓（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電壓中的交流分量。濾波電路一般由電抗元件組成，因為電抗元件有貯能作用，并聯的電容器C在電源供給的電壓升高時，可以把部分能量存貯起來，而當電源電壓降低時，能把能量釋放出來，使負載電壓比較平滑。即電容C具有平波作用;與負載串聯的電感L當電源供給的電流增加（由電源電壓引起）時，電感L能把部分能量存貯起來，而當電流減小時，又能把能量釋放出來，使負載電流比較平滑，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單，適用于負載電壓較高，負載變動不大的特點，圖一電路中選用了電容濾波電路。

2? 脈沖觸發電路

觸發電路的種類很多，一般常用的有：單結晶體管觸發電路、半導體三極管觸發電路、小晶體管觸發電路和阻容移相式觸發電路。在此我們選用在中小功率整流裝置中應用較多的單結晶體管觸發電路。

2.1? 單結晶體管

單結晶體管也叫雙基極二極管，圖二中虛線框內部分為單結晶體管的等效電路。當加在b1、b2之間有電壓Vbb時，A點的電壓為：

VA= [Rb1Rb1+Rb2]Vbb=ηVbb

其中η稱為分壓比，一般在0.3～0.9之間。

當 Ve

時，二極管截止。

當Ve=Vd+VA=Vd+ηVbb時，二極管開始導通，同時由于b1點導電性能的增加，使的Rb1的電阻減小，導致分壓比下降，更促使二極管的導通，一直到載流子的密度足夠能恢復不斷增加的空穴，這是單結晶體管的負阻區，在此區域內隨著電流的增加Rb1在減小。當Rb1不再減小時，對應的區域為飽和區。

2.2? 單結晶體管觸發電路

利用單結晶體管的負阻特性和RC電路的充放電特性，可組成非正弦波振蕩電路，產生頻率可變的脈沖。

2.2.1? 電路振蕩的工作原理

當電源接通時，整流過后的直流電通過R12加壓到BT33的b1和b2上，同時又通過R13和可調電阻R14給電容器C5充電，電容兩端按時間常數：

τ=（R13+R14）C5

的指數曲線逐漸增加。當Vc5