[实用新型]单细胞检测仪用的开关电源装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种开关电源装置，具体涉及一种单细胞检测仪用的开关电源装置。

背景技术

单细胞检测仪是通过电击法让细胞膜破裂来进行生化分析的仪器。其中电击法的工作原理是利用瞬时高压电处理细胞悬液，使细胞膜在高压电的作用下发生去极化，产生微孔，悬液中溶解的核酸即可通过细胞膜上的孔洞进入细胞内部。

传统的单细胞检测仪一般直接使用传统工频电源，而传统工频电源因其自身的纹波电压大、体积大等缺点已被欧美等发达国家淘汰，取而代之的是性能优越的高频高压开关电源，国内的市场需求也正朝着这个方向转变，但进口产品所配置的高频高压电源装置价格昂贵，制约这类单细胞检测仪的扩大应用。

目前这种用途的高频高压电源装置所采用的电路是先将220V AC电源通过整流桥式电路整流成310V直流，再将直流电送给一逆变器，通过该逆变器的PWM的脉宽调制技术控制逆变的输出电压，再将逆变输出电压传给主变压器，主变压器再连接倍压整流电路，最后输出的高压向控制细胞进样的电极供电，从而实现电极电压的控制。但由于细胞膜上的带电粒子极其微小，不同的强电场下的运动速度是不一样的，当然，只有细胞进样速度恒定，才能保证细胞三维成像质量，因此，要想使细胞进样速度恒定，必须使电极的电压纹波极其小，也就是电压的稳定度要非常高，输出电压的纹波大会干扰成像的清晰度，因此，必须设计一种方法来抑制纹波，提高电压的稳定度，从而保证细胞成像的清晰度，为单细胞后续的生化分析提供可能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种单细胞检测仪用的开关电源装置，其能实现电网波动和负载突变时输出电压的稳定，并具有更高的电压输出精度。

为解决上述问题，本实用新型所设计的一种单细胞检测仪用的开关电源装置，主要由第一级整流器、第一级逆变器、第一级变压器、第二级整流器、第二级逆变器、第二级变压器、倍压整流器、电网扰动测量单元、电压反馈单元、主控单元和脉宽调制单元组成。工频市电经第一级整流器连接第一级逆变器的输入端，第一级逆变器的输出端连接第一级变压器的输入端，第一级变压器的输出端经第二级整流器连接第二级逆变器的输入端，第二级逆变器的输出端连接第二级变压器的输入端，第二级变压器的输出端经倍压整流器与单细胞检测仪相连。电压反馈单元的输入端连接倍压整流器的输出端，电网扰动测量单元的输入端连接第一级整流器的输入端，电网扰动测量单元和电压反馈单元的输出端连接主控单元的输入端，主控单元的输出端连接脉宽调制单元的输入端，脉宽调制单元的输出端连接第一级逆变器的控制端。

上述方案中，所述主控单元包括加法器、比例积分微分转换电路和BP神经网络与PID复合控制器；其中加法器的输入端连接电网扰动测量单元和电压反馈单元的输出端，加法器的输出端与比例积分微分转换电路的输入端相连，比例积分微分转换电路的输出端连接BP神经网络与PID复合控制器。BP神经网络与PID复合控制器的输出端连接脉宽调制单元的输入端。

上述方案中，所述第一级逆变器和第二级逆变器均为半桥逆变器。其中第一级逆变器频率为20K，第二级逆变器频率为40K。

上述方案中，所述主控单元为ARM微处理芯片。

与现有技术相比，本实用新型具有如下特点：

(1)采用两级高频半桥逆变结构使得单细胞检测仪用的开关电源能够有效抵抗电网的干扰、降低开关电源中的纹波和提高输出电压稳定度；通过两级逆变能够产生-700V至700V的脉冲振荡电压，这两组间歇性振荡的瞬时高压，使细胞膜能在0.4S内发生去极化，产生微孔而破碎，为单细胞的后续生化分析提供可能。

(2)主控制单元内采用成熟的BP神经网络与PID复合控制器，使得单细胞检测仪用的开关电源输出电压的电网噪声和纹波系数降到最低，同时也使得单细胞检测仪用的开关电源的动态响应速度快，满足了单细胞检测仪用的开关电源要求细胞膜能够在极短的时间内破碎的性能指标。

附图说明

图1为一种单细胞检测仪用的开关电源装置的原理框图。

具体实施方式