正反換向脈沖電源的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種正反換向脈沖電源，包括直流電源、H橋式電路、整形電路、負載、多元混合控制單元、驅(qū)動單元、反饋單元和上位機，所述直流電源與所述H橋式電路的輸入端連接，所述整形電路串接負載后接在H橋式電路的輸出端連接，所述多元混合控制單元通過驅(qū)動單元與H橋式電路的控制端連接，所述負載通過反饋單元與多元混合控制單元連接，所述控制單元與上位機連接。本實用新型通過多元混合控制單元控制H橋式電路輸出脈沖的頻率、占空比和幅度并經(jīng)整形電路進行整形，避免輸出大的波動對電鍍設備及電鍍產(chǎn)品造成傷害，實現(xiàn)頻率、占空比、正反脈沖幅度分別可調(diào)且同時可變可切換，減少控制元件數(shù)目及降低控制系統(tǒng)的復雜度，保證設備的可靠性。
【專利說明】正反換向脈沖電源
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種正反換向脈沖電源，屬于電源【技術領域】。
【背景技術】
[0002]整流電源為電子線路板電鍍或金屬材料表面電鍍處理提供直流電。隨著復雜度，厚度，路徑密度的不斷增加，以及孔徑和路徑寬度的變小，傳統(tǒng)的直流電鍍變得越來越困難，甚至導致不良品。為了平衡在表面，特別在孔和微孔中電鍍，迫使降低電流密度，但是這樣會延長電鍍時間，電鍍時間到了難以接受的地步。隨著正反換向脈沖電源和適合于電鍍過程的化學組成的到來，縮短電鍍時間成為了現(xiàn)實。由于正反換向脈沖電源較普通整流電源復雜得多，控制系統(tǒng)也相應的龐大而且復雜得多。隨著控制系統(tǒng)元件數(shù)目的增加，周邊組件的體積也相應增加，分布參數(shù)影響較大，難以避免元件間相互干擾，從而影響設備的可靠性。由于電鍍需要正反換向脈沖電源頻率、占空比、正脈沖幅度、反脈沖幅度分別可調(diào)且要同時可變，并且要無擾切換，避免輸出大的波動對電鍍設備及電鍍產(chǎn)品造成傷害，普通的控制系統(tǒng)難以實現(xiàn)。
實用新型內(nèi)容
[0003]為了解決上述現(xiàn)有技術的不足之處，本實用新型目的在于提供一種正反換向脈沖電源，以克服現(xiàn)有技術的缺陷。
[0004]為了達到上述目的，本實用新型提供了一種正反換向脈沖電源，所述正反換向脈沖電源包括直流電源、H橋式電路、整形電路、負載、多元混合控制單元、驅(qū)動單元和反饋單元，所述直流電源與所述H橋式電路的輸入端連接，所述整形電路串接負載后接在H橋式電路的輸出端連接，所述多元混合控制單元通過所述驅(qū)動單元與所述H橋式電路的控制端連接，所述負載通過所述反饋單元與所述多元混合控制單元連接。
[0005]優(yōu)選地，所述直流電源為開關電源或工頻電源。
[0006]優(yōu)選地，所述直流電源包括三相降壓變壓器、整流模塊和濾波電容，所述三相降壓變壓器的輸入端與交流電連接，所述三相降壓變壓器的輸出端與所述整流模塊的輸入端連接，所述濾波電容并在所述整流模塊的輸出端形成濾波電路，所述整形電路串接負載后接在所述濾波電路的兩端。
[0007]優(yōu)選地，所述整形電路為整形電感。
[0008]優(yōu)選地，本實用新型的正反換向脈沖電源還包括上位機，所述控制單元與所述上位機連接。
[0009]優(yōu)選的，多元混合控制單元通過通訊接口與所述上位機連接。
[0010]因此，本實用新型通過多元混合控制單元控制H橋式電路輸出脈沖的頻率、占空比和幅度并經(jīng)整形電路進行整形，避免輸出大的波動對電鍍設備及電鍍產(chǎn)品造成傷害，同時，實現(xiàn)頻率、占空比、正脈沖幅度、反脈沖幅度分別可調(diào)且同時可變可切換，減少控制元件數(shù)目及降低控制系統(tǒng)的復雜度，保證設備的可靠性。【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的正反換向脈沖電源的電路框圖；
[0012]圖2為本實用新型的正反換向脈沖電源的另一電路框圖；
[0013]圖3為本實用新型的正反換向脈沖電源的控制單元的電路圖；
[0014]圖4為本實用新型的正反換向脈沖電源的控制單元的另一電子圖；
[0015]圖5為本實用新型的正反換向脈沖電源的控制單元的又一電子圖；
[0016]圖6為本實用新型的正反換向脈沖電源的直流電源的電路圖；
[0017]圖7為本實用新型的正反換向脈沖電源的驅(qū)動單元的電路圖；
[0018]圖8為本實用新型的正反換向脈沖電源的H橋式電路、整形電路和負載的接線圖；
[0019]圖9為本實用新型的正反換向脈沖電源的電流反饋電路圖；
[0020]圖10為本實用新型的正反換向脈沖電源的電壓反饋電路圖。
[0021]附圖標記說明如下:
[0022]直流電源1、H橋式電路2、整形電路3、負載4、多元混合控制單元5、驅(qū)動單元6、反饋單元7、通訊接口 8、上位機9。
【具體實施方式】
[0023]為了使審查員能夠進一步了解本實用新型的結構、特征及其他目的，現(xiàn)結合所附較佳實施例附以附圖詳細說明如下，本附圖所說明的實施例僅用于說明本實用新型的技術方案，并非限定本實用新型。
[0024]如圖1所示，本實用新型的正反換向脈沖電源包括直流電源1、H橋式電路2、整形電路3、負載4、多元混合控制單元5、驅(qū)動單元6、反饋單元7，直流電源I與H橋式電路2的輸入端連接，整形電路3串接負載4后與H橋式電路2的輸出端連接，多元混合控制單元5通過驅(qū)動單元6與H橋式電路2的控制端連接,負載4通過反饋單元7與多元混合控制單元5連接。由此，多元混合控制單元5控制H橋式電路2輸出脈沖的頻率、占空比和幅度并經(jīng)整形電路3進行整形，負載4通過反饋單元7將信號反饋到多元混合控制單元5，由多元混合控制單元5后再經(jīng)驅(qū)動單元6調(diào)節(jié)H橋式電路2的輸出。
[0025]如圖2所示，本實用新型的正反換向脈沖電源還包括通訊接口 8和上位機9，控制單元5通過通訊接口 8與上位機9連接。由此，上位機9通過通訊接口 8將外部信息輸送到多元混合控制單元5。
[0026]如圖3至圖5所示，本實用新型的控制單元6由一個通用的單片機和一塊ALTERA公司的CycloneIII系列大規(guī)模FPGA芯片組成,單片機通過通訊接口 8與上位機9通訊,并通過總線方式與FPGA交換數(shù)據(jù)，其中，P300-P30U P303-P310, P312-P321共20個端子，每個端子對應一個驅(qū)動模塊；P302為輸入信號連接端子，P311為控制單元電源端子；FPGA芯片是該控制單元的核心，核心運行頻率高達400MHz，內(nèi)部嵌有一個單片機用于實時數(shù)據(jù)計算，其中，ADC_AD[11..0]為與ADC接口數(shù)據(jù)地址線，ADC_CLK_A為ADC提供時鐘。ADBUS_S0-ADBUS_S7, PC7_S 為與外接單片機接口，Apu [9..0]、Apd [9..0]、Anu [9..0]、And [9..0]、Bpu[9..0]、Bpd[9..0]、Bnu[9..0]、Bnd[9..0]信號分別與外引端子 P300-P301、P303-P310、P312-P321 共 20 個端子連接。
[0027]如圖6所示，本實用新型的直流電源I采用開關電源或工頻電源，其主要與三相交流電連接的三相降壓變壓器T100、由二極管D100-D105構成的整流模塊和濾波電容C100，所述整流模塊的輸入端與三相降壓變壓器TlOO的輸出端連接，所述濾波電容ClOO并在整流模塊的輸出端，A、B、C三相交流電接進三相降壓變壓器TlOO的原邊，在變壓器的次邊得到低壓交流電，經(jīng)由D100-D105組成的三相不可控整流模塊整流，電容ClOO濾波后輸出上正下負直流.[0028]如圖7所示，本實用新型的驅(qū)動單元6由四個相同的驅(qū)動電路構成，在此僅描述其中一個，該驅(qū)動電路主要由芯片Ul構成，其信號輸入端與控制單元的一輸出端連接，其信號輸出端與功率單元連接。如圖8所示，本實用新型的H橋式電路與整形電路、負載的接線模塊包括場效應管Q1-Q4、電流傳感器CT、負載RLl、電感LI，場效應管Ql、Q2的漏極共接接點Jl，場效應管Q3、Q4的源極共接到接點J2，場效應管Ql的源極和場效應管Q2的漏極共接地，場效應管Q2的源極和場效應管Q4的漏極共接地，所述電流傳感器CT左串接負載RL和電感LI后接在場效應管Ql的源極和場效應管Q2的源極處，場效應管Q1-Q4的柵極分別與驅(qū)動單元的一路驅(qū)動電路連接，其中，Jl、J2分別接可調(diào)直流電源的正、負極，電容C9對輸入電源進行濾波，場效應管Q1、Q4組成正向管，場效應管Q2、Q3組成反向管，電感LI作為整形電路；當場效應管Ql、Q4導通時，場效應管Q2、Q3截止，電流由Al+流經(jīng)場效應管Q1、LUAO+端、負載RLl、電流傳感器CT、A0-端、場效應管Q4、流出到Al-端，形成正向電流；當場效應管Q2、Q3導通時，場效應管Ql、Q4截止，電流由Al+流經(jīng)場效應管Q2、AO-端、電流傳感器CT、負載RLl、AO+端、L1、Q3、流出到Al-端，形成反向電流。
[0029]如圖9和圖10所示，本實用新型的反饋單元包括電流反饋電路和電壓反饋電路，其中，所述電流反饋電路主要由接線端子P20、電阻R22、R21、R24、VR20、R23、電容C21、C22、變壓器T20、運放電路U20構成，功率單元中的電流傳感器采用輸出為電流型的，多個傳感器的輸出可以直接并聯(lián)在端子P20的1、4腳，傳感器的輸出電流流經(jīng)電阻R22，在電阻R22上產(chǎn)生電壓信號，該電壓信號再經(jīng)電容C21、C22、變壓器T20共模抑制電路，再經(jīng)電阻R21、R24、VR20、R23到高速運放U20，U20是一個射極跟隨電路，進行阻抗變換，將電流反饋信號送到高速ADC進行采樣，ADC通過ADC_AD0-ADC_AD11數(shù)據(jù)地址線將采樣結果送到FPGA中。而電壓反饋電路的上為正向脈沖電壓檢測電路，下為反向脈沖檢測電路，正向與反向檢測電路只是在信號的輸入端反接這里只介紹正向檢測電路。負載兩端的電壓反饋信號接進P40端子，電容C43、變壓器T40、電容C44構成共模抑制，經(jīng)電阻R40、電阻R43、電容C47、變電阻VR40、電容C51調(diào)理后送到隔離運放U41，U41的輸出經(jīng)射極跟隨器U40后送到多元控制單兀。
[0030]需要聲明的是，上述實用新型內(nèi)容及【具體實施方式】意在證明本實用新型所提供技術方案的實際應用，不應解釋為對本實用新型保護范圍的限定。本領域技術人員在本實用新型的精神和原理內(nèi)，當可作各種修改、等同替換或改進。本實用新型的保護范圍以所附權利要求書為準。
【權利要求】
1.一種正反換向脈沖電源，其特征在于，所述正反換向脈沖電源包括直流電源、H橋式電路、整形電路、負載、多元混合控制單元、驅(qū)動單元和反饋單元，所述直流電源與所述H橋式電路的輸入端連接，所述整形電路串接負載后接在H橋式電路的輸出端連接，所述多元混合控制單元通過所述驅(qū)動單元與所述H橋式電路的控制端連接，所述負載通過所述反饋單元與所述多元混合控制單元連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的正反換向脈沖電源，其特征在于，所述直流電源為開關電源或工頻電源。
3.根據(jù)權利要求1所述的正反換向脈沖電源，其特征在于，所述直流電源包括三相降壓變壓器、整流模塊和濾波電容，所述三相降壓變壓器的輸入端與交流電連接，所述三相降壓變壓器的輸出端與所述整流模塊的輸入端連接，所述濾波電容并在所述整流模塊的輸出端形成濾波電路，所述整形電路串接負載后接在所述濾波電路的兩端。
4.根據(jù)權利要求1所述的正反換向脈沖電源，其特征在于，所述整形電路為整形電感。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的正反換向脈沖電源，其特征在于，還包括上位機，所述多元混合控制單元與所述上位機連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的正反換向脈沖電源，其特征在于，所述多元混合控制單元通過通訊接口與所述上位機連接。
【文檔編號】H02M9/02GK203457069SQ201320509561
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權日:2013年8月20日
【發(fā)明者】黃瑞爐, 丁少云, 黃海波, 張洪強 申請人:東莞市力與源電器設備有限公司