專利名稱：抑制瞬時(shí)過壓的電子束加工設(shè)備加速高壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子束加工設(shè)備的加速高壓電源，具體為一種抑制瞬時(shí)過壓的電
子束加工設(shè)備加速電源。
背景技術(shù)：
加速高壓電源是電子束加工設(shè)備的關(guān)鍵部件之一，由于加速高壓電源的結(jié)構(gòu)存在 集中參數(shù)和分布參數(shù)的感性和容性的元件，同時(shí)由于加速高壓電源工作時(shí)存在大的電流變
化率(T )和/或大的電壓變化率(^ )，從而可能產(chǎn)生瞬時(shí)過電壓。另外受到雷擊時(shí)加速
高壓電源亦會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)過電壓，但電子束加工設(shè)備為室內(nèi)設(shè)備，受雷擊概率很小，只要在設(shè) 備電源進(jìn)線端設(shè)置避雷裝置，就能防雷保護(hù)設(shè)備。而加速高壓電源內(nèi)部的瞬時(shí)過電壓出現(xiàn) 頻繁，尖鋒電壓高。這種內(nèi)部的瞬時(shí)過電壓一方面作為一種加速電壓干擾波動(dòng)源而影響設(shè) 備的電子束的品質(zhì)，影響加工質(zhì)量；另一方面瞬時(shí)過電壓還可能損害加速高壓電源，縮短其 使用壽命。 因此需要一種既能抑制雷擊時(shí)的瞬時(shí)過電壓，又能抑制內(nèi)部的瞬時(shí)過電壓的電子 束加工設(shè)備加速高壓電源。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種抑制瞬時(shí)過壓的電子束加工設(shè)備加速電源，能夠有 效抑制雷擊或電源內(nèi)部產(chǎn)生的瞬時(shí)過電壓，保護(hù)加速高壓電源。 本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的抑制瞬時(shí)過壓的電子束加工設(shè)備加速高壓電源，包括升壓整流 單元、高壓濾波單元和取樣單元；升壓整流單元包括升壓變壓器和高壓整流硅堆，實(shí)現(xiàn)電壓 等級(jí)變換及交流、直流變換，其輸出端接高壓濾波單元；高壓濾波單元是電感和電容組成的 無源濾波電路，使得加速高壓電源輸出電壓波形平直，其高壓輸出端接至電子槍的陰極，電 子槍的陽極接地；高壓濾波單元的輸出端還連接取樣單元，取樣單元有加速電壓取樣電阻 和電子束流取樣電阻，對(duì)加速高壓電源工作電壓和電流進(jìn)行取樣，輸出加速高壓電源工作 電壓取樣信號(hào)和電子束流取樣信號(hào)。 本高壓加速電源還包括有整流端氧化鋅避雷器和輸出端氧化鋅避雷器。整流端氧 化鋅避雷器一端接于升壓整流單元的高壓輸出端；輸出端氧化鋅避雷器一端接于高壓濾波 單元的高壓輸出端；整流端氧化鋅避雷器和輸出端氧化鋅避雷器的低壓端接地。整流端氧 化鋅避雷器可對(duì)升壓變壓器高壓輸出側(cè)的多相過電壓同時(shí)抑制保護(hù)，其起始動(dòng)作電壓為加 速高壓電源額定電壓的1. 5 1. 8倍。輸出端氧化鋅避雷器為加速高壓電源內(nèi)部瞬時(shí)過壓 主抑制元件，由于加速電源采用閉環(huán)控制，正常工作電壓波動(dòng)范圍很小， 一般為1 %以內(nèi)，此 避雷器的起始動(dòng)作電壓為加速高壓電源額定電壓的1. 1 1. 15倍，實(shí)現(xiàn)過電壓高精度抑制 保護(hù)。 兩個(gè)氧化鋅避雷器對(duì)過電壓的抑制是通過鉗位方式，將對(duì)設(shè)備有危害的過電壓經(jīng)避雷器泄流，過電壓能量轉(zhuǎn)化成熱量被吸收掉。氧化鋅避雷器的動(dòng)作響應(yīng)速度為納秒(ns) 級(jí)，幾乎可以看成是沒有延時(shí)的，故有效地抑制過電壓，避免了過電壓對(duì)加速高壓電源的損 害。氧化鋅避雷器具有較大的寄生電容，有利于在加速高壓電源這種直流場合的使用。 整流端氧化鋅避雷器和輸出端氧化鋅避雷器的低壓端接避雷器漏電流取樣電路 后接地，避雷器泄漏電流取樣電路連接避雷器泄漏電流檢測單元，避雷器泄漏電流檢測單 元的輸出端與電子束加工設(shè)備的加速電源的供電電源的控制裝置相連接。避雷器泄漏電流 取樣電路由并聯(lián)的壓敏電阻、取樣電阻和濾波電容組成，當(dāng)未達(dá)到氧化鋅避雷器的起始動(dòng) 作電壓時(shí)，氧化鋅避雷器的泄漏電流很小，僅為微安(PA)級(jí)，此時(shí)避雷器泄漏電流取樣電 路輸出電壓信號(hào)也很小，近乎為零。當(dāng)有超過氧化鋅避雷器的起始動(dòng)作電壓的過電壓時(shí)，氧 化鋅避雷器起鉗位作用，流過氧化鋅避雷器的電流大大增加，避雷器泄漏電流檢測單元得 到避雷器泄漏電流取樣電路輸出的電壓信號(hào)，與設(shè)定值進(jìn)行比較。如果為寬脈沖過電壓， 避雷器泄漏電流取樣電路輸出的電壓信號(hào)將超過設(shè)定值，表明流過整流端氧化鋅避雷器和 /或輸出端氧化鋅避雷器的平均電流已超過允許值，為了避免避雷器熱擊穿，此時(shí)避雷器泄 漏電流檢測單元輸出超壓信號(hào)給電子束加工設(shè)備的加速高壓電源的供電電源的控制裝置， 用來降低供電電壓或切斷供電電源；如果是尖鋒脈沖過電壓，避雷器泄漏電流取樣電路的 濾波電容的平緩作用使得避雷器泄漏電流取樣電路的輸出電壓不超過設(shè)定值，避免了避雷 器泄漏電流檢測單元輸出錯(cuò)誤信號(hào)；當(dāng)寬脈沖大電流通過避雷器泄漏電流取樣電路時(shí)，壓 敏電阻動(dòng)作限壓，保護(hù)取樣電阻和濾波電容避免被損毀。 本實(shí)用新型具有抑制瞬時(shí)過壓的電子束加工設(shè)備加速電源的優(yōu)點(diǎn)為1、避雷器能 將雷擊或電源內(nèi)部產(chǎn)生的瞬時(shí)過電壓能量轉(zhuǎn)化成熱量吸收掉，加速高壓電源各部件得到保 護(hù)，保證正常運(yùn)行，延長使用壽命；2、整流端氧化鋅避雷器對(duì)升壓變壓器高壓輸出側(cè)的多相 過電壓同時(shí)抑制保護(hù)，較之在交流側(cè)進(jìn)行多相過電壓抑制保護(hù)節(jié)省避雷器數(shù)目，且結(jié)構(gòu)簡 單降低成本；3、避雷器泄漏電流取樣電路連接避雷器泄漏電流檢測單元在過壓為寬脈沖產(chǎn) 生的避雷器平均電流過大時(shí)送出超壓信號(hào)，使設(shè)備電源控制裝置能及時(shí)降低供電電壓或切 斷供電電源保護(hù)避雷器；4、尖鋒脈沖電流和寬脈沖大電流時(shí)避雷器泄漏電流取樣電路能得 到保護(hù)。

圖1為本抑制瞬時(shí)過壓的電子束加工設(shè)備加速電源實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖， 圖中標(biāo)號(hào)為1、升壓整流單元；2、整流端氧化鋅避雷器；3、高壓濾波單元；4、輸出
端氧化鋅避雷器；5、取樣單元；6、避雷器泄漏電流取樣電路；7、避雷器泄漏電流檢測單元。
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型抑制瞬時(shí)過壓的電子束加工設(shè)備加速高壓電源實(shí)施例如圖1所示，包 括升壓整流單元1、高壓濾波單元3和取樣單元5 ;升壓整流單元包括升壓變壓器和高壓整 流硅堆，其輸出端接高壓濾波單元3 ;高壓濾波單元3是電感和電容組成的無源濾波電路其 高壓輸出端接至電子槍的陰極，電子槍的陽極接地；高壓濾波單元3的輸出端還接有取樣 單元5，取樣單元5有加速電壓取樣電阻和電子束流取樣電阻，輸出加速高壓電源工作電壓 取樣信號(hào)Ua和電子束流取樣信號(hào)Ib。本高壓加速電源還包括有整流端氧化鋅避雷器2和輸出端氧化鋅避雷器4。整流端氧化鋅避雷器2 —端接于升壓整流單元1的高壓輸出端， 輸出端氧化鋅避雷器4 一端接于高壓濾波單元3的高壓輸出端，二避雷器2、4的低壓端接 避雷器漏電流取樣電路6后接地，避雷器泄漏電流取樣電路6連接避雷器泄漏電流檢測單 元7，避雷器泄漏電流檢測單元7輸出超壓信號(hào)E，其輸出端與電子束加工設(shè)備的高壓加速 電源的供電電源的控制裝置相連接。 整流端氧化鋅避雷器2起始動(dòng)作電壓為加速高壓電源額定電壓的1. 5 1. 8倍。 輸出端氧化鋅避雷器4起始動(dòng)作電壓為加速高壓電源額定電壓的1. 1 1. 15倍。本例的 氧化鋅避雷器的通流容量為3kA。 避雷器泄漏電流取樣電路6由并聯(lián)的壓敏電阻Ru、取樣電阻R和濾波電容C組成， 本例中取樣電阻R為10W/lk Q ，壓敏電阻Ru的壓敏電壓為33V，通流容量選為0. 5kA，濾波 電容C選用0. 01 ii F/100V的瓷介電容。 當(dāng)未達(dá)到氧化鋅避雷器2和/或4的起始動(dòng)作電壓時(shí)，氧化鋅避雷器2和/或4的 泄漏電流僅為微安(PA)級(jí)，此時(shí)避雷器泄漏電流取樣電路6輸出電壓信號(hào)近乎為零。當(dāng)有 超過氧化鋅避雷器2和/或4的起始動(dòng)作電壓的過電壓時(shí)，氧化鋅避雷器2和/或4起鉗位 作用，流過氧化鋅避雷器2和/或4的電流大大增加，避雷器泄漏電流檢測單元7得到避雷 器泄漏電流取樣電路6輸出的電壓信號(hào)，與設(shè)定值5V進(jìn)行比較。如果為寬脈沖過電壓，避 雷器泄漏電流取樣電路6輸出的電壓信號(hào)將超過5V，表明整流端氧化鋅避雷器2和/或輸 出端氧化鋅避雷器4的平均電流已超過5mA安全值，為了避免避雷器熱擊穿，此時(shí)避雷器泄 漏電流檢測單元7輸出超壓信號(hào)E給電子束加工設(shè)備的高壓加速電源的供電電源的控制裝 置，用來降低供電電壓或切斷供電電源。但是尖鋒脈沖過電壓時(shí)，由于避雷器泄漏電流取樣 電路6的濾波電容C的平緩作用使得避雷器泄漏電流取樣電路6的輸出電壓不會(huì)超過5V， 避免了避雷器泄漏電流檢測單元7輸出錯(cuò)誤信號(hào)；當(dāng)寬脈沖大電流通過避雷器泄漏電流取 樣電路6時(shí)，壓敏電阻Ru動(dòng)作限壓于33V，保護(hù)取樣電阻R和濾波電容C避免被損毀。 上述實(shí)施例，僅為對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)一步詳細(xì)說明的 具體個(gè)例，本實(shí)用新型并非限定于此。凡在本實(shí)用新型的公開的范圍之內(nèi)所做的任何修改、 等同替換、改進(jìn)等，均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求抑制瞬時(shí)過壓的電子束加工設(shè)備加速高壓電源，包括升壓整流單元(1)、高壓濾波單元(3)和取樣單元(5)；升壓整流單元包括升壓變壓器和高壓整流硅堆，其輸出端接高壓濾波單元(3)；高壓濾波單元(3)是電感和電容組成的無源濾波電路，高壓濾波單元(3)的高壓輸出端接至電子槍的陰級(jí)；高壓濾波單元(3)的輸出端還接有取樣單元(5)，取樣單元(5)有加速電壓取樣電阻和電子束流取樣電阻，輸出加速高壓電源工作電壓取樣信號(hào)和電子束流取樣信號(hào)；其特征在于還包括有整流端氧化鋅避雷器(2)和輸出端氧化鋅避雷器(4)，整流端氧化鋅避雷器(2)一端接于升壓整流單元(1)的高壓輸出端，輸出端氧化鋅避雷器(4)一端接于高壓濾波單元(3)的高壓輸出端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制瞬時(shí)過壓的電子束加工設(shè)備加速高壓電源，其特征在于所述整流端氧化鋅避雷器(2)起始動(dòng)作電壓為加速高壓電源額定電壓的1.5 1.8 倍；輸出端氧化鋅避雷器(4)起始動(dòng)作電壓為加速高壓電源額定電壓的1. 1 1. 15倍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抑制瞬時(shí)過壓的電子束加工設(shè)備加速高壓電源，其特征 在于所述整流端氧化鋅避雷器(2)和輸出端氧化鋅避雷器(4)的低壓端接避雷器漏電流取 樣電路(6)后接地，避雷器泄漏電流取樣電路(6)連接避雷器泄漏電流檢測單元(7)，避雷 器泄漏電流檢測單元(7)的輸出端與電子束加工設(shè)備的加速高壓電源的供電電源的控制 裝置相連接；避雷器泄漏電流取樣電路(6)由并聯(lián)的壓敏電阻、取樣電阻和濾波電容組成。
專利摘要本實(shí)用新型為抑制瞬時(shí)過壓的電子束加工設(shè)備加速高壓電源，其整流端氧化鋅避雷器一端接于升壓整流單元的高壓輸出端，輸出端氧化鋅避雷器一端接于高壓濾波單元的高壓輸出端，二避雷器另一端接地。整流端氧化鋅避雷器對(duì)升壓變壓器高壓側(cè)的多相過電壓同時(shí)抑制保護(hù)。輸出端氧化鋅避雷器為加速高壓電源內(nèi)部瞬時(shí)過壓主抑制元件。二避雷器的低壓端還可經(jīng)避雷器漏電流取樣電路后接地。避雷器泄漏電流取樣電路連接避雷器泄漏電流檢測單元，后者的輸出端與加速電源的供電電源的控制裝置相接，其輸出的超壓信號(hào)使控制裝置降低供電電壓或切斷供電電源，避免避雷器熱擊穿。本加速電源能抑制雷擊或電源內(nèi)部的過電壓，延長壽命。
文檔編號(hào)H02M7/04GK201479025SQ20092014124
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者李文敏, 羅達(dá)琪, 莫力林, 莫遠(yuǎn)林, 費(fèi)翔, 郭華艷, 陸思恒, 韋壽祺, 馬曉東, 黃小東 申請(qǐng)人:桂林獅達(dá)機(jī)電技術(shù)工程有限公司