專(zhuān)利名稱(chēng)：Pwm直流脈沖電路和鍍膜電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電子電路設(shè)計(jì)制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種脈沖寬度調(diào)制(PWM)直流脈沖電路、鍍膜電路和應(yīng)用鍍膜電路進(jìn)行鍍膜的方法。
背景技術(shù)：
隨著人們對(duì)各種IT產(chǎn)品外觀美觀性、耐用性提出越來(lái)越高的要求，移動(dòng)終端(如手機(jī)、數(shù)據(jù)卡、上網(wǎng)本等)結(jié)構(gòu)件表面處理發(fā)展愈來(lái)愈多地需要用到各種化合物薄膜，隔離膜、絕緣膜、介質(zhì)膜等。真空鍍膜具有膜層牢固、膜層均勻可控、純度高、不產(chǎn)生廢液、對(duì)環(huán)境無(wú)污染，既可在金屬材料表面鍍膜，也可在非金屬材料表面鍍膜等一系列優(yōu)點(diǎn)。如圖1所示，是真空鍍膜系統(tǒng)的原理示意圖，該系統(tǒng)包括脈沖電源11和工藝爐腔12兩部分。真空鍍膜系統(tǒng)在陰極靶材的背后放置100 1000高斯(Gauss)強(qiáng)力磁鐵，真空室充入0.1 10帕(Pa)壓力的惰性氣體(Ar)，作為氣體放電的載體。在高壓作用下Ar原子電離成為Ar+離子和電子，產(chǎn)生等離子輝光放電，電子在加速飛向基片的過(guò)程中，受到垂直于電場(chǎng)的磁場(chǎng)影響，使電子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，被束縛在靠近靶表面的等離子體區(qū)域內(nèi)，電子以擺線(xiàn)的方式沿著靶表面前進(jìn)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷與Ar原子發(fā)生碰撞，電離出大量的Ar+離子，因此該區(qū)域內(nèi)等離子體密度很高。經(jīng)過(guò)多次碰撞后電子的能量逐漸降低，擺脫磁力線(xiàn)的束縛，最終落在基片、真空室內(nèi)壁及靶源陽(yáng)極上。Ar+離子在高壓電場(chǎng)加速作用下，與靶材撞擊并釋放出能量，導(dǎo)致靶材表面的原子吸收Ar+離子的動(dòng)能而脫離原晶格束縛，呈中性的靶原子逸出靶材的表面飛向基片，并在基片上沉積形成薄膜。在真空鍍膜系統(tǒng)工藝研究發(fā)現(xiàn)，電源脈沖輸出頻率是影響工件鍍膜質(zhì)量的最關(guān)鍵參數(shù)。如果脈沖頻率過(guò)低，加工過(guò)程中容易發(fā)生起弧現(xiàn)象，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下；另外，脈沖頻率越高，工件表面膜層質(zhì)量也會(huì)得到提高。20KHz 200KHz脈沖頻率是公認(rèn)的作為介質(zhì)材 料沉積的優(yōu)選工作頻率，在沉積中可以提供穩(wěn)定無(wú)弧的工作狀態(tài)，并且可以獲得較厚的膜層，膜層均勻性好，與基體結(jié)合強(qiáng)度高，硬度高，抗熱沖擊、電絕緣性及耐蝕性均佳。目前真空鍍膜的直流脈沖電源拓?fù)溲芯恐?，不管是絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)還是絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)或IGBT模塊，其通常工作在硬開(kāi)關(guān)狀態(tài)，使功率管高頻開(kāi)關(guān)特性無(wú)法發(fā)揮，限制了電源脈沖輸出頻率(50KHz以下)；如采用M0SFET，現(xiàn)有真空鍍膜系統(tǒng)使用的直流脈沖電源結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括依次設(shè)置的為PWM直流脈沖電路供電的直流電源21、MOSFET主功率管22、緩沖電路23和負(fù)載24。MOSFET主功率管22與緩沖電路23并聯(lián)，然后與負(fù)載24串聯(lián)。直流電源21的正極分別與MOSFET主功率管22漏極和緩沖電路23的上端相連，直流電源21的負(fù)極與負(fù)載24下端相連。該直流脈沖電源工作過(guò)程以MOSFET主功率管22開(kāi)關(guān)分兩個(gè)過(guò)程=MOSFET主功率管22開(kāi)通，負(fù)載24得到電壓為直流電源21上電壓；M0SFET主功率管22關(guān)斷，負(fù)載電壓為零。為了防止MOSFET主功率管22硬開(kāi)關(guān)造成電壓尖峰，必須要通過(guò)緩沖電路23進(jìn)行吸收。MOSFET主功率管22硬開(kāi)關(guān)方式限制了脈沖頻率的提高(不超過(guò)50KHz)，造成生產(chǎn)效率低，鍍膜生產(chǎn)出來(lái)移動(dòng)終端結(jié)構(gòu)件表面膜層質(zhì)量一般，容易磨損，使用壽命較短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種脈沖寬度調(diào)制(PWM)直流脈沖電路、鍍膜電路和應(yīng)用鍍膜電路進(jìn)行鍍膜的方法，以克服現(xiàn)有真空鍍膜電源存在的生產(chǎn)效率低，鍍膜工件膜層質(zhì)量一般等缺點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種脈沖寬度調(diào)制(PWM)直流脈沖電路，該電路包括:分別與所述PWM直流脈沖電路的供電電源的正負(fù)極相連的分壓電容電路和開(kāi)關(guān)電路，所述分壓電容電路包括串聯(lián)在一起的第一分壓電容電路和第二分壓電容電路，所述開(kāi)關(guān)電路包括串聯(lián)在一起的第一開(kāi)關(guān)電路和第二開(kāi)關(guān)電路；該電路還包括電感電路，所述電感電路的一端與所述第一分壓電容電路和所述第二分壓電容電路均相連，所述電感電路的另一端與所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路均相連；所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路，均與控制電路的輸出端相連，均用于在開(kāi)關(guān)時(shí)刻處于零電壓軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)。優(yōu)選地，所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路均為具有高頻工作特性的晶體管。優(yōu)選地，所述晶體管為絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)，所述MOSFET包括N溝通MOSFET 和 P 溝道 MOSFET ；當(dāng)所述MOSFET為所述N溝道M0SFET，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的漏極與所述供電電源的正極相連，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的柵極與所述控制電路的輸出端相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的源極與所述供電電源的負(fù)極相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的柵極與所述控制電路的輸出端相連；當(dāng)所述MOSFET為所述P溝道M0SFET，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的源極與所述供電電源的正極相連，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的柵極與所述控制電路的輸出端相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的漏極與所述供電電源的負(fù)極相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的柵極與所述控制電路的輸出端相連。
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優(yōu)選地，所述晶體管為絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)或IGBT模塊，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述IGBT或所述IGBT模塊的集電極與所述供電電源的正極相連，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述IGBT或所述IGBT模塊的柵極與所述控制電路的輸出端相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述IGBT或所述IGBT模塊的發(fā)射級(jí)與所述供電電源的負(fù)極相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述IGBT或所述IGBT模塊的柵極與所述控制電路的輸出端相連。優(yōu)選地，所述電感電路為電感；所述電感，用于在所述第一開(kāi)關(guān)電路由開(kāi)通狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)時(shí)，與所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生諧振，使所述第二開(kāi)關(guān)電路的電壓下降至零；或者，在所述第二開(kāi)關(guān)電路由開(kāi)通狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)時(shí)，與所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生諧振，使所述第一開(kāi)關(guān)電路的電壓下降至零。優(yōu)選地，所述第一分壓電容電路為第一分壓電容，所述第二分壓電容電路為第二分壓電容，所述第一分壓電容的正極與所述供電電源的正極相連，所述第二分壓電容的負(fù)極與所述供電電源的負(fù)極相連。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種鍍膜電路，該電路包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)直流脈沖電路和與所述PWM直流脈沖電路相連的負(fù)載，其特征在于:所述PWM直流脈沖電路包括:分別與所述PWM直流脈沖電路的供電電源的正負(fù)極相連的分壓電容電路和開(kāi)關(guān)電路，所述分壓電容電路包括串聯(lián)在一起的第一分壓電容電路和第二分壓電容電路，所述開(kāi)關(guān)電路包括串聯(lián)在一起的第一開(kāi)關(guān)電路和第二開(kāi)關(guān)電路；該電路還包括電感電路，所述電感電路的一端與所述第一分壓電容電路和所述第二分壓電容電路均相連，所述電感電路的另一端與所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路均相連；所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路，均與控制電路的輸出端相連，均用于在開(kāi)關(guān)時(shí)刻處于零電壓軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)；所述負(fù)載與所述第二開(kāi)關(guān)電路并聯(lián)。優(yōu)選地，所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路均為絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)，所述MOSFET包括N溝通MOSFET和P溝道MOSFET ;當(dāng)所述MOSFET為所述N溝道MOSFET,所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的漏極與所述供電電源的正極相連，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的柵極與所述控制電路的輸出端相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的源極與所述供電電源的負(fù)極相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的柵極與所述控制電路的輸出端相連；當(dāng)所述MOSFET為所述P溝道M0SFET，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的源極與所述供電電源的正極相連，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的柵極與所述控制電路的輸出端相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的漏極與所述供電電源的負(fù)極相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的柵極與所述控制電路的輸出端相連；或者，所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路均為為絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)或IGBT模塊，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述IGBT或所述IGBT模塊的集電極與所述供電電源的正極相連，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述IGBT或所述IGBT模塊的柵極與所述控制電路的輸出端相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述IGBT或所述IGBT模塊的發(fā)射級(jí)與所述供電電源的負(fù)極相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述IGBT或所述IGBT模塊的柵極與所述控制電路的輸出端相連。優(yōu)選地，當(dāng)所述第二開(kāi)關(guān)電路為所述N溝道MOSFET時(shí)，所述負(fù)載中的結(jié)構(gòu)件與所述MOSFET的漏極相連，所述負(fù)載中的鍍膜材料與所述MOSFET源極相連；或者，當(dāng)所述第二開(kāi)關(guān)電路為所述IGBT或所述IGBT模塊時(shí)，所述負(fù)載中的結(jié)構(gòu)件與所述IGBT或所述IGBT模塊的集電極相連，所述負(fù)載中的鍍膜材料與所述IGBT或所述IGBT模塊的發(fā)射極相連。本發(fā)明實(shí)施例提 供了一種應(yīng)用上述鍍膜電路進(jìn)行鍍膜的方法，所述方法包括:所述PWM直流脈沖電路對(duì)所述負(fù)載供電，使得所述負(fù)載中鍍膜材料的離子在電磁感應(yīng)的作用下鍍?cè)谒鲐?fù)載中的結(jié)構(gòu)件上；其中，所述PWM直流脈沖電路對(duì)所述負(fù)載供電的過(guò)程包括:處于開(kāi)通狀態(tài)的所述第一開(kāi)關(guān)電路接收所述控制電路提供的關(guān)斷控制信號(hào)時(shí)，所述第一開(kāi)關(guān)電路為零電壓關(guān)斷狀態(tài)；所述電感電路、所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生諧振，使所述第二開(kāi)關(guān)電路的電壓下降至零；處于關(guān)斷狀態(tài)的所述第二開(kāi)關(guān)電路接收所述控制電路提供的開(kāi)通控制信號(hào)時(shí)，所述第二開(kāi)關(guān)電路為零電壓開(kāi)通狀態(tài)，且所述第二開(kāi)關(guān)電路的電壓仍為零電壓；處于開(kāi)通狀態(tài)的所述第二開(kāi)關(guān)電路接收所述控制電路提供的關(guān)斷控制信號(hào)時(shí)，所述第二開(kāi)關(guān)電路為零電壓關(guān)斷狀態(tài)；所述電感電路、所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生諧振，使所述第一開(kāi)關(guān)電路的電壓下降至零；處于關(guān)斷狀態(tài)的所述第一開(kāi)關(guān)電路接收所述控制電路提供的開(kāi)通控制信號(hào)時(shí)，所述第一開(kāi)關(guān)電路為零電壓開(kāi)通狀態(tài)。
上述PWM直流脈沖電路、鍍膜電路和應(yīng)用鍍膜電路進(jìn)行鍍膜的方法，通過(guò)互補(bǔ)控制邏輯，使電感與兩個(gè)開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生諧振，開(kāi)關(guān)電路工作在零電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)，充分發(fā)揮了開(kāi)關(guān)電路高頻開(kāi)關(guān)特性，使電源輸出脈沖頻率達(dá)到200KHZ，保證了工藝過(guò)程中的穩(wěn)定無(wú)弧環(huán)境，既提高了生產(chǎn)效率，又提升了鍍膜加工的移動(dòng)終端結(jié)構(gòu)件表面膜層質(zhì)量。


圖1是現(xiàn)有真空鍍膜系統(tǒng)的原理示意圖；圖2是現(xiàn)有直流脈沖電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明零電壓PWM直流脈沖電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種脈沖寬度調(diào)制(PWM)直流脈沖電路，該電路包括:分別與所述PWM直流脈沖電路的供電電源的正負(fù)極相連的分壓電容電路和開(kāi)關(guān)電路，所述分壓電容電路包括串聯(lián)在一起的第一分壓電容電路和第二分壓電容電路，所述開(kāi)關(guān)電路包括串聯(lián)在一起的第一開(kāi)關(guān)電路和第二開(kāi)關(guān)電路；該電路還包括電感電路，所述電感電路的一端與所述第一分壓電容電路和所述第二分壓電容電路均相連，所述電感電路的另一端與所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路均相連；所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路，均與控制電路的輸出端相連，均用于在開(kāi)關(guān)時(shí)刻處于零電壓軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)。其中，所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路均為具有高頻工作特性的晶體管，可以是絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)，也可以是絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)或IGBT模塊。對(duì)于M0SFET，可以是N溝通MOSFET，也可以是P溝道MOSFET。當(dāng)所述MOSFET為所述N溝道MOSFET,所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的漏極與所述供電電源的正極相連，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的柵極與所述控制電路的輸出端相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的源極與所述供電電源的負(fù)極相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的柵極與所述控制電路的輸出端相連；當(dāng)所述MOSFET為所述P溝道M0SFET，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的源極與所述供電電源的正極相連，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的柵極與所述控制電路的輸出端相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的漏極與所述供電電源的負(fù)極相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的柵極與所述控制電路的輸出端相連。如圖3所示,是本發(fā)明零電壓PWM直流脈沖電路的結(jié)構(gòu)示意圖，該電路包括依次設(shè)置的PWM直流脈沖電路的供電電源31、第一分壓電容32、第二分壓電容33、諧振電感34、第一 MOSFET 35、第二 MOSFET 36。第一分壓電容和第二分壓電容組成的半橋中點(diǎn)與第一 MOSFET和第二 MOSFET組成的半橋中點(diǎn)之間串聯(lián)了諧振電感34，第一 MOSFET柵極與PWM控制電路的第一路PWM(PWMl)輸出端相連，第二 MOSFET柵極與PWM控制電路的第二路PWM(PWM2)輸出端相連。第一 分壓電容的正極分別與供電電源正極、第一 MOSFET的漏極相連；第二分壓電容負(fù)極分別與供電電源負(fù)極和第二 MOSFET的源極相連。
當(dāng)然，圖3中的MOSFET主功率管也可以替換為其他的功率管，例如IGBT或IGBT模塊等，只是IGBT或IGBT模塊的集電極與MOSFET主功率管的漏極相對(duì)應(yīng)，IGBT或IGBT模塊的發(fā)射極與MOSFET主功率管的源極相對(duì)應(yīng)，IGBT或IGBT模塊的柵極與MOSFET主功率管的柵極相對(duì)應(yīng)。另外，上述電感電路可以為電感；所述電感，用于在所述第一開(kāi)關(guān)電路由開(kāi)通狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)時(shí)，與所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生諧振，使所述第二開(kāi)關(guān)電路的電壓下降至零；或者，在所述第二開(kāi)關(guān)電路由開(kāi)通狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)時(shí)，與所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生諧振，使所述第一開(kāi)關(guān)電路的電壓下降至零。進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種鍍膜電路，如圖3所示，該電路中增加負(fù)載37，該負(fù)載與第二開(kāi)關(guān)電路例如第二 MOSFET并聯(lián)。其中，當(dāng)所述第二開(kāi)關(guān)電路為所述N溝道MOSFET時(shí)，所述負(fù)載中的結(jié)構(gòu)件與所述MOSFET的漏極相連，所述負(fù)載中的鍍膜材料與所述MOSFET源極相連；當(dāng)所述第二開(kāi)關(guān)電路為所述IGBT或所述IGBT模塊時(shí)，所述負(fù)載中的結(jié)構(gòu)件與所述IGBT或所述IGBT模塊的集電極相連，所述負(fù)載中的鍍膜材料與所述IGBT或所述IGBT模塊的發(fā)射極相連。本發(fā)明零電壓PWM直流脈沖電路與現(xiàn)有的直流脈沖電路相比，雖然拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜，但通過(guò)合理選取諧振電感參數(shù)值以及控制兩個(gè)開(kāi)關(guān)電路互補(bǔ)PWM邏輯，可以保證兩個(gè)開(kāi)關(guān)電路工作在零電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)，充分發(fā)揮了開(kāi)關(guān)電路聞?lì)l開(kāi)關(guān)特性，使輸出脈沖頻率顯著提高，進(jìn)而提高了表面工藝處理效率以及大大增強(qiáng)了被鍍膜工件的膜層質(zhì)量。下面通過(guò)詳細(xì)描述本發(fā)明電源工作過(guò)程來(lái)闡述MOSFET 35和M0SFET36的零電壓開(kāi)關(guān)原理。本發(fā)明直流脈沖電源工作過(guò)程可以分6個(gè)模態(tài)進(jìn)行描述:模態(tài)一:PWM1提供開(kāi)通控制信號(hào)，控制M0SFET35處于開(kāi)通狀態(tài)，PWM2提供關(guān)斷控制信號(hào)，控制M0SFET36關(guān)斷狀態(tài)。負(fù)載37上電壓為供電電源31電壓。分壓電容32上電壓作用在諧振電感3 4上，使諧振電感34電流線(xiàn)性增加。模態(tài)二:PWM1提供關(guān)斷控制信號(hào)，控制M0SFET35開(kāi)始處于關(guān)斷過(guò)程，PWM2延續(xù)模態(tài)一無(wú)效狀態(tài)，M0SFET36依然處于關(guān)斷狀態(tài)。由于與M0SFET35并聯(lián)的結(jié)電容電壓不能突變?cè)恚琈0SFET35電壓從零開(kāi)始上升，即M0SFET35為零電壓關(guān)斷。此時(shí)諧振電感34與M0SFET35結(jié)電容以及M0SFET36結(jié)電容產(chǎn)生諧振，當(dāng)M0SFET35電壓上升，M0SFET36電壓下降。當(dāng)諧振結(jié)束時(shí)，M0SFET35電壓上升至PWM直流脈沖電路的供電電源31電壓，M0SFET36電壓下降至零。此模態(tài)時(shí)間極短，為PWM控制的死區(qū)時(shí)間。模態(tài)三:模態(tài)二諧振結(jié)束后，諧振電感34電流以及負(fù)載37電流通過(guò)M0SFET36替二極管續(xù)流，M0SFET36電壓始終為零，為模態(tài)四的M0SFET36零電壓開(kāi)通創(chuàng)造條件。模態(tài)四:由于模態(tài)三已經(jīng)保證了 M0SFET36電壓為零，此時(shí)PWM2從模態(tài)三的無(wú)效變?yōu)橛行?，M0SFET36零電壓開(kāi)通。PWMl依然維持無(wú)效狀態(tài)，M0SFET35依然為關(guān)斷狀態(tài)。由于諧振電感上此時(shí)電壓為分壓電容33電壓，諧振電感34電流通過(guò)M0SFET36反向增加。模態(tài)五:PWM1提供關(guān)斷控制信號(hào)，M0SFET35處于關(guān)斷狀態(tài)，PWM2從模態(tài)三的有效狀態(tài)變?yōu)闊o(wú)效狀態(tài)，控制M0SFET36開(kāi)始關(guān)斷。由于M0SFET36上并聯(lián)的結(jié)電容電壓不能突變?cè)?，M0SFET36電壓從零開(kāi)始上升，即M0SFET36為零電壓關(guān)斷。此時(shí)諧振電感34與M0SFET35結(jié)電容和M0SFET36結(jié)電容產(chǎn)生諧振，M0SFET35電壓下降，M0SFET36結(jié)電壓上升，當(dāng)諧振結(jié)束時(shí)，M0SFET35電壓為零，M0SFET36電壓為供電電源31電壓。此模態(tài)時(shí)間極短，為PWM控制死區(qū)時(shí)間。模態(tài)六:經(jīng)過(guò)模態(tài)五諧振，當(dāng)M0SFET35電壓為零時(shí)，PWMl從模態(tài)五的無(wú)效變?yōu)橛行?，控制M0SFET35開(kāi)通，此時(shí)MOSFET為零電壓開(kāi)通。PWM2延續(xù)模態(tài)五的無(wú)效狀態(tài)，M0SFET36依然為關(guān)斷狀態(tài)。此時(shí)分壓電容32電壓加在諧振電感34上，諧振電感電流正向增加。此時(shí)負(fù)載37上電壓為即供電電源31電壓。本發(fā)明零電壓PWM直流脈沖電路雖然結(jié)構(gòu)比現(xiàn)有直流脈沖電源結(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜，但由于保證了兩個(gè)MOSFET主功率管的零電壓軟開(kāi)關(guān)，充分發(fā)揮了 MOSFET主功率管的高頻特性，通過(guò)選擇諧振電感合適參數(shù)，并通過(guò)調(diào)節(jié)PWM頻率，使輸出的直流脈沖頻率可以在IOOKHz 200KHZ連續(xù)可調(diào)。采用本發(fā)明直流脈沖電源對(duì)移動(dòng)終端相關(guān)產(chǎn)品表面進(jìn)行處理，可以大大提高生產(chǎn)效率，并使被處理工件表面膜層質(zhì)量更加致密耐磨，使用壽命得到顯著提聞。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述方法中的全部或部分步驟可通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)硬件完成，上述程序可以存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，如只讀存儲(chǔ)器、磁盤(pán)或光盤(pán)等?？蛇x地，上述實(shí)施例的全部或部分步驟也可以使用一個(gè)或多個(gè)集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)地，上述實(shí)施例中的各模塊/單元可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明不限制于任何特定形式的硬件和軟件的結(jié)合。以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，僅僅參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫 離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種脈沖寬度調(diào)制(PWM)直流脈沖電路，其特征在于，該電路包括:分別與所述PWM直流脈沖電路的供電電源的正負(fù)極相連的分壓電容電路和開(kāi)關(guān)電路，所述分壓電容電路包括串聯(lián)在一起的第一分壓電容電路和第二分壓電容電路，所述開(kāi)關(guān)電路包括串聯(lián)在一起的第一開(kāi)關(guān)電路和第二開(kāi)關(guān)電路；該電路還包括電感電路，所述電感電路的一端與所述第一分壓電容電路和所述第二分壓電容電路均相連，所述電感電路的另一端與所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路均相連；所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路，均與控制電路的輸出端相連，均用于在開(kāi)關(guān)時(shí)刻處于零電壓軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PWM直流脈沖電路，其特征在于: 所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路均為具有高頻工作特性的晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PWM直流脈沖電路，其特征在于: 所述晶體管為絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)，所述MOSFET包括N溝通MOSFET和P溝道MOSFET ； 當(dāng)所述MOSFET為所述N溝道M0SFET，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的漏極與所述供電電源的正極相連，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的柵極與所述控制電路的輸出端相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的源極與所述供電電源的負(fù)極相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的柵極與所述控制電路的輸出端相連； 當(dāng)所述MOSFET為所述P溝道M0SFET，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的源極與所述供電電源的正極相連，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的柵極與所述控制電路的輸出端相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的漏極與所述供電電源的負(fù)極相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的柵極與所述控制電路的輸出端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PWM直流脈沖電路，其特征在于: 所述晶體管為絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)或IGBT模塊，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述IGBT或所述IGBT模塊的集電極與所述供電電源的正極相連，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述IGBT或所述IGBT模塊的柵極與所述控制電路的輸出端相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述IGBT或所述IGBT模塊的發(fā)射級(jí)與所述供電電源的負(fù)極相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述IGBT或所述IGBT模塊的柵極與所述控制電路的輸出端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PWM直流脈沖電路，其特征在于: 所述電感電路為電感；所述電感，用于在所述第一開(kāi)關(guān)電路由開(kāi)通狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)時(shí)，與所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生諧振，使所述第二開(kāi)關(guān)電路的電壓下降至零；或者，在所述第二開(kāi)關(guān)電路由開(kāi)通狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)時(shí)，與所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生諧振，使所述第一開(kāi)關(guān)電路的電壓下降至零。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PWM直流脈沖電路，其特征在于: 所述第一分壓電容電路為第一分壓電容，所述第二分壓電容電路為第二分壓電容，所述第一分壓電容的正極與所述供電電源的正極相連，所述第二分壓電容的負(fù)極與所述供電電源的負(fù)極相連。
7.一種鍍膜電路，該電路包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)直流脈沖電路和與所述PWM直流脈沖電路相連的負(fù)載，其特征在于: 所述PWM直流脈沖 電路包括:分別與所述PWM直流脈沖電路的供電電源的正負(fù)極相連的分壓電容電路和開(kāi)關(guān)電路，所述分壓電容電路包括串聯(lián)在一起的第一分壓電容電路和第二分壓電容電路，所述開(kāi)關(guān)電路包括串聯(lián)在一起的第一開(kāi)關(guān)電路和第二開(kāi)關(guān)電路；該電路還包括電感電路，所述電感電路的一端與所述第一分壓電容電路和所述第二分壓電容電路均相連，所述電感電路的另一端與所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路均相連；所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路，均與控制電路的輸出端相連，均用于在開(kāi)關(guān)時(shí)刻處于零電壓軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)；所述負(fù)載與所述第二開(kāi)關(guān)電路并聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路，其特征在于: 所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路均為絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)，所述MOSFET包括N溝通MOSFET和P溝道MOSFET ;當(dāng)所述MOSFET為所述N溝道MOSFET，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的漏極與所述供電電源的正極相連，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的柵極與所述控制電路的輸出端相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的源極與所述供電電源的負(fù)極相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的柵極與所述控制電路的輸出端相連；當(dāng)所述MOSFET為所述P溝道M0SFET，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的源極與所述供電電源的正極相連，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的柵極與所述控制電路的輸出端相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的漏極與所述供電電源的負(fù)極相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述MOSFET的柵極與所述控制電路的輸出端相連；或者 所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路均為為絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)或IGBT模塊，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述IGBT或所述IGBT模塊的集電極與所述供電電源的正極相連，所述第一開(kāi)關(guān)電路中的所述IGBT或所述IGBT模塊的柵極與所述控制電路的輸出端相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述IGBT或所述IGBT模塊的發(fā)射級(jí)與所述供電電源的負(fù)極相連，所述第二開(kāi)關(guān)電路中的所述IGBT或所述IGBT模塊的柵極與所述控制電路的輸出端相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路，其特征在于: 當(dāng)所述第二開(kāi)關(guān)電路為所述N溝道MOSFET時(shí)，所述負(fù)載中的結(jié)構(gòu)件與所述MOSFET的漏極相連，所述負(fù)載中的鍍 膜材料與所述MOSFET源極相連；或者 當(dāng)所述第二開(kāi)關(guān)電路為所述IGBT或所述IGBT模塊時(shí)，所述負(fù)載中的結(jié)構(gòu)件與所述IGBT或所述IGBT模塊的集電極相連，所述負(fù)載中的鍍膜材料與所述IGBT或所述IGBT模塊的發(fā)射極相連。
10.一種應(yīng)用權(quán)利要求7所述的電路進(jìn)行鍍膜的方法，其特征在于，所述方法包括: 所述PWM直流脈沖電路對(duì)所述負(fù)載供電，使得所述負(fù)載中鍍膜材料的離子在電磁感應(yīng)的作用下鍍?cè)谒鲐?fù)載中的結(jié)構(gòu)件上；其中，所述PWM直流脈沖電路對(duì)所述負(fù)載供電的過(guò)程包括: 處于開(kāi)通狀態(tài)的所述第一開(kāi)關(guān)電路接收所述控制電路提供的關(guān)斷控制信號(hào)時(shí)，所述第一開(kāi)關(guān)電路為零電壓關(guān)斷狀態(tài)；所述電感電路、所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生諧振，使所述第二開(kāi)關(guān)電路的電壓下降至零； 處于關(guān)斷狀態(tài)的所述第二開(kāi)關(guān)電路接收所述控制電路提供的開(kāi)通控制信號(hào)時(shí)，所述第二開(kāi)關(guān)電路為零電壓開(kāi)通狀態(tài)，且所述第二開(kāi)關(guān)電路的電壓仍為零電壓； 處于開(kāi)通狀態(tài)的所述第二開(kāi)關(guān)電路接收所述控制電路提供的關(guān)斷控制信號(hào)時(shí)，所述第二開(kāi)關(guān)電路為零電壓關(guān)斷狀態(tài)；所述電感電路、所述第一開(kāi)關(guān)電路和所述第二開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生諧振，使所述第一開(kāi)關(guān)電路的電壓下降至零；處于關(guān)斷狀態(tài)的所述第一開(kāi)關(guān)電路接收所述控制電路提供的開(kāi)通控制信號(hào)時(shí)，所述第一開(kāi)關(guān)電路為零電壓 開(kāi)通狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種PWM直流脈沖電路、鍍膜電路和應(yīng)用鍍膜電路進(jìn)行鍍膜的方法，該電路包括分別與PWM直流脈沖電路的供電電源的正負(fù)極相連的分壓電容電路和開(kāi)關(guān)電路，分壓電容電路包括串聯(lián)在一起的第一分壓電容電路和第二分壓電容電路，開(kāi)關(guān)電路包括串聯(lián)在一起的第一開(kāi)關(guān)電路和第二開(kāi)關(guān)電路；該電路還包括電感電路，電感電路的一端與第一分壓電容電路和第二分壓電容電路均相連，電感電路的另一端與第一開(kāi)關(guān)電路和第二開(kāi)關(guān)電路均相連；第一開(kāi)關(guān)電路和第二開(kāi)關(guān)電路，均與控制電路的輸出端相連，均用于在開(kāi)關(guān)時(shí)刻處于零電壓軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)。本發(fā)明充分發(fā)揮了開(kāi)關(guān)電路高頻開(kāi)關(guān)特性，使輸出脈沖頻率顯著提高，進(jìn)而提高了被鍍膜工件的膜層質(zhì)量。
文檔編號(hào)H02M9/02GK103248263SQ20121002838
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月9日
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