高频高压电路及其在管式臭氧发生器上的应用

谢传军

摘    要：本論文介绍了一种将触发电路和整流稳压电路结合起来的电源电路。该电路利用一个双基极二极管来触发整流电路中的可控硅，从而控制管式臭氧发生器按一定频率来电解空气中的氧气产生臭氧。

关键词：触发电路;双基极二极管;可控硅;不锈钢管式臭氧发生器

1  单相桥式整流滤波电路

1.1  桥式整流电路

电源电路是每个电子电路工作的动力核心，按照不同的负载，电源电路要求提供适合负载的稳定的电压和电流。

本电路中用到了两个整流稳压电路，其一是给可控硅提供阳极电压和充放电回路，其二是给脉冲触发电路提供直流电源。上图是给不锈钢臭氧电极管供电的工作电路（图1）。

在这个电路中，我们利用一个隔离变压器将220V市电升到240伏左右。 然后通过8个ZP5A的混合类整流二极管整流。ZP5A的额定整流电流是5A，最高反向工作电压可达到1600V。在这个整流电路中，八个整流二极管上还各并联着一个10K的电阻，其主要作用是保证每个二极管上的分压是相等的，同时还可保护二极管被反向击穿。在整流电路中，八个二极管是分两组在正弦波的正、负两半周内分别导通的。所以流过每个二极管的电流是负载电流的一半。假设经过变压器后的交流电压是：

ν2=20.5V2 sinωt

负载为RL，那么负载电压的恒定分量即为负载电压VL的平均值：

VL=0.9 V2

所以负载电流IL=0.9 V2/RL。那么此时流过二极管的电流：

ID=0.5IL=0.45 V2/RL

在D1～D4或D5～D8导通期间，每个二极管上所承受的最大反向电压为

ν2的最大值的四分之一，即：

Vdi=20.5V2/4

1.2  滤波电路

通过整流后得到的电压只是把交流电电压变换为单方向脉动的电压（电流），其中含有较大的交流分量，为了能得到比较平滑的电压波形和电流波形，所以必须用滤波电路滤去脉动电压中的交流分量。滤波电路一般由电抗元件组成，因为电抗元件有贮能作用，并联的电容器C在电源供给的电压升高时，可以把部分能量存贮起来，而当电源电压降低时，能把能量释放出来，使负载电压比较平滑。即电容C具有平波作用;与负载串联的电感L当电源供给的电流增加（由电源电压引起）时，电感L能把部分能量存贮起来，而当电流减小时，又能把能量释放出来，使负载电流比较平滑，即电感L具有平波作用。滤波电路有电容滤波、电感滤波、倒L型滤波、Л型滤波电路等，考虑到电容滤波电路简单，适用于负载电压较高，负载变动不大的特点，图一电路中选用了电容滤波电路。

2  脉冲触发电路

触发电路的种类很多，一般常用的有：单结晶体管触发电路、半导体三极管触发电路、小晶体管触发电路和阻容移相式触发电路。在此我们选用在中小功率整流装置中应用较多的单结晶体管触发电路。

2.1  单结晶体管

单结晶体管也叫双基极二极管，图二中虚线框内部分为单结晶体管的等效电路。当加在b1、b2之间有电压Vbb时，A点的电压为：

VA= [Rb1Rb1+Rb2]Vbb=ηVbb

其中η称为分压比，一般在0.3～0.9之间。

当 Ve

时，二极管截止。

当Ve=Vd+VA=Vd+ηVbb时，二极管开始导通，同时由于b1点导电性能的增加，使的Rb1的电阻减小，导致分压比下降，更促使二极管的导通，一直到载流子的密度足够能恢复不断增加的空穴，这是单结晶体管的负阻区，在此区域内随着电流的增加Rb1在减小。当Rb1不再减小时，对应的区域为饱和区。

2.2  单结晶体管触发电路

利用单结晶体管的负阻特性和RC电路的充放电特性，可组成非正弦波振荡电路，产生频率可变的脉冲。

2.2.1  电路振荡的工作原理

当电源接通时，整流过后的直流电通过R12加压到BT33的b1和b2上，同时又通过R13和可调电阻R14给电容器C5充电，电容两端按时间常数：

τ=（R13+R14）C5

的指数曲线逐渐增加。当Vc5