【第三届原创大赛】ARL3460/4460直读光谱仪负高压发生器揭秘（12月）

应助达人

二、 负高压发生器构成
负高压发生器集成在一块印刷电路板上（S315453 HVPS板），外观实物图详见图一，

该板是一块独立的印刷电路板，低压供电由外加的低压电源（+24V）提供，输出-1000V，（-800V），-100V负高压供给PMT光电倍增管工作用。电路板含有变压器、电感器、继电器、电容器、集成电路、电源开关、二极管、三极管、场效应管、电阻、可调电阻、接插件等元器件组成，元件布局图详见图二。

主要元器件注释：

XP —— 接插件；

S1 —— 电源开关

L2 —— -1000V滤波电感

T —— 高频变压器

RY1、RY2 —— 继电器

IC1、IC2 —— 脉冲发生器，运放

Q1、Q2、Q3 —— 场效应管

C25、C26、C27、C28 —— -100V ，-1000V滤波电容；

C22、C24 —— +24V滤波电容；

C 2、C4 —— 运放，脉冲发生器滤波电容

P1～P6 —— -1000V，（-800V），-100V，温度设定等可调电阻

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三、负高压发生器原理简述
负高压组件由低压电源和负高压发生器组成，
1. 低压电源（+24V）实物图详见图三

2. 低压电源（+24V/5V/+12V）电路框图详见图四

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3. 负高压发生器组件供电电路框图详见图五：

HVCTRL —— 仪器外部控制信号输入，

Safety Switch —— 负高压发生器安全保护开关。

4. 负高压发生器电路原理框图详见图六

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5. 负高压发生器原理简述：
负高压发生器由：1、脉冲发生器电路，2、升压电路，3、整流输出电路，4、-1000V校正电路，5、-100V校正电路，6、超温保护电路六个部分组成，
1）脉冲发生器电路 —— 由IC1（KA3525A）、1/4 IC2（OP400）、RY1、RY2组成，IC1为专用脉冲发生器集成电路,（KA3525A）功能引脚排列图详见图七


IC1（KA3525A）内部工作电路原理详见图八,其功能产生高频脉冲之用，

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IC2（OP400）为四运算放大器， IC2引脚功能排列图详见图九，其中一个放大器组成IC1辅助电路.


RY1继电器用于控制（切换）-800V输出, RY2继电器用于控制负高压电压低压供电电源（+24V），RY2继电器吸合+24V接通，负高压工作输出-1000V、-100V，RY2断开继电器， -1000V、-100V无输出，RY2自身工作电压也是+24V。

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2）升压电路 —— 由高频升压变压器T、大功率场效应管Q3及相关辅助元件（高压二极管、高压电容、滤波电容、限流电阻等）组成。T通过升压绕组将高频脉冲低压升至高达1000V的高频高压供整流输出电路，大功率场效应管Q3（IRFP250）将IC1产生的高频脉进行驱动，以满足高频发生器输出足够的功率，辅助元件组成脉冲吸收抗干扰及限流保护电路。

3）整流输出电路 —— -1000V，-100V整流输出电路详见图十，D13、L2、C27、C28、R45、R46、R47组成-1000V整流输出电路，D12、C25、C26、R44、D11组成-100V整流输出电路，T1-2、T1-13为高频升压变压器输出绕组。

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4）-1000V校正电路 —— -1000V校正电路由运放1/4 IC2（OP400）、可调电阻P4、P5及外围电路组成，1/4 IC2（OP400）完成负反馈及取样电路，P4用于校正（调节）-1000V输出电路，P5用于校正-800V(备用)输出电路。

5）-100V校正电路 —— -100V校正电路由运放1/4 IC2（OP400）、场效应管Q2，可调电阻P3及外围电路组成，1/4 IC2（OP400）完成负反馈及取样电路，P3用于校正（调节）-100V输出电路。

6) 超温保护电路 —— 超温保护电路由1/4 IC2（OP400）、IC3（REF195）+5V专用集成电路、IC4（LM35）温度检测专用集成电路、Q1（IRF9520）场效应管、P6可调电阻及外围电路组成，1/4 IC2（OP400）用于温度检测放大，IC3提供稳定+5V基准电源，IC4为温度传感器，输出随温度变化的电压参数（10mv/℃），P6可调电阻用于调节超温保护温度值。

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四、负高压发生器电器元件及参数表：

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五、负高压发生器常见故障：

1. 负高压发生器发热严重。

原因: -1000V或 -100V负载严重漏电，高频变压器局部的短路，滤波电容严重漏电，电路板某元件不良，机器内部通风不好散热不良等等。

2．负高压无输出。

原因：+24V电源未供电，RY2继电器线圈断路，主功率管Q3（IFRP250）损坏，IC1 (KA3525A 脉冲发生器)损坏，IC2（OP400 四运放）损坏，保护电路启动，无控制信号输入等等。

3. 负高压时有时无。

原因：+24V电源供电不稳定，超温保护电路启动，RY2继电器不良，外部计算机控制信号连接不良，电路板存在漏电或暂短性短路等等。

4. 负高压发生器取下来独立检查正常，安装回去无反应。

原因：外部保护安全开关未接好，仪器自身进入保护状态，仪器真空度过低进入保护状态，仪器冷却水系统故障导致温度过高进入保护状态，仪器工作开关顺序不正常，预热不足先开负高压导致无输出等等。