專利名稱：一種專用于等離子體發(fā)生器的電源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種專用于等離子體發(fā)生器的電源，它適合于等離子體化學熱處理行業(yè)。
等離子體做為一種物質(zhì)存在的形式，在當今世界得到了廣泛的應用。然而，為其服務的專用電源卻遲遲未見產(chǎn)生。以“多弧離子鍍膜”工藝為例，該工藝需要一種關鍵電源，用來產(chǎn)生大量等離子體，所以也稱該電源為等離子體加速器，簡稱“PA”。由于目前尚無這種專用電源，因此一般都是采用電焊機代替“PA”。這就勢必帶來一些問題電焊機是用于普通大氣壓下燃弧，利用弧的熱量焊接金屬;而“PA”是工作于真空狀態(tài)下，以燃弧的形式產(chǎn)生大量等離子體蒸氣，該等離子體蒸氣又在另一電源(一般稱偏壓電源)作用下與其它氣體組成新的化合物，沉積到工件表面。兩種電源工作環(huán)境差別很大，對電源要求也不一樣，所以簡單地用電焊機代替“PA”只能是一時之舉。另外，通用電焊機電源燃燒噴出的金屬蒸氣，其顆粒太粗，直接影響鍍膜的質(zhì)量。
從理論上說，“PA”可以溶化地球上所有物質(zhì)?？墒沁@些物質(zhì)性能千差萬別，很不一致。就以金屬材料來說，首當其沖的是溶點問題，各種金屬，溶點有高有低，相差很大。一般來說，溶點高的金屬容易起弧，而溶點低的金屬一起弧，在靶的端面上就形成大面積的溶坑，甚至溶化滴落，難以工作。因此，從電源入手，改變，優(yōu)化燃弧的具體物理過程，細化金屬顆粒，對提高鍍膜質(zhì)量極有意義。
本發(fā)明的目的是為了解決上述背景中所存在的靶面燃燒不均勻，燃燒噴出的金屬蒸氣顆粒太粗，從而直接影響鍍膜質(zhì)量的問題，而提出一種專用于等離子體發(fā)生器的電源，它燃燒以較高的頻率中斷，并可以控制弧斑運動軌跡，使弧斑以多變的方向和速度在靶面上均勻燃燒，它還可適用于溶點低的靶材。
本發(fā)明是在“多功能偏壓電源”(申請?zhí)?2100425.7，申請日920129)的基礎上產(chǎn)生的。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用由高頻變壓器、整流電路、逆變電路、控制電路組成的利用電網(wǎng)電壓產(chǎn)生脈沖電壓和脈沖磁場輸出的設計方案。其中，所述高頻變壓器的初級繞組與逆變電路的輸出相連，逆變電路的輸入與整流電路的輸出相連，整流電路的輸入與電網(wǎng)相連，控制電路的輸出分別與逆變電路中開關管的基級相連，高頻變壓器的次級繞組與本電源的脈沖輸出端N、P相連。本發(fā)明的特征是在輸出端N、P之間跨接有電感L2，電感L2產(chǎn)生脈沖磁場，在控制電路與高頻變壓器次級繞組電流取樣端A之間接有電流反饋電路，所述的高頻變壓器是降壓變壓器。
本發(fā)明工作時，整流電路將電網(wǎng)電壓直接整流，得到約500V的直流電，逆變電路將該直流電逆變，得到約20KHz的高頻交流電，再經(jīng)高頻變壓器降壓，降壓后的交流電經(jīng)整流后形成直流脈沖，再經(jīng)適當濾波后輸出給脈沖磁場和脈沖輸出端N、P間的弧靶。
為了確保弧靶能在真空狀態(tài)下穩(wěn)定燃燒，本發(fā)明設計為恒流型電源，利用電流反饋電路將脈沖磁場和脈沖輸出端N、P的電流信號反饋給控制電路，控制電路控制逆變時脈沖的占空比，達到恒流的目的。
綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和效果。
1.脈沖磁場與脈沖輸出共用一個電源，兩者保持一種同步輸出，這樣，弧斑在燃燒時，磁場以渥倫磁力拉著弧斑以多變的方向和速度運動，并在靶面上燃燒，有得細化金屬顆粒，有利于控制靶面的燃蝕過程和狀態(tài)。
2.本發(fā)明的脈沖輸出波形是多種波形，甚至可以是任意波形，這一特點可以強化優(yōu)點1中的效果，也有助于使本發(fā)明適用于低溶點的靶材。針對低溶點的靶材，可選擇平均功率低，但瞬時功率不低的輸出波形。
3.采用逆變技術，通過調(diào)節(jié)逆變時脈沖的占空比，可以控制電流。同時，由于逆變時基波的頻率不變(約為20KHz)，僅僅只控制電路產(chǎn)生的低頻波，所以，本發(fā)明的關鍵參數(shù)都能固定，使得設計工作易于完成，還可降低成本。
以下參照


本發(fā)明的實施例。
附圖是本發(fā)明作直流脈沖輸出的電路。
在附圖中，整流電路是由二級管D1D2D3D4D5D6組成的整流橋構成的，其輸出的直流電壓約為500V。在整流電路后接一個電容C1，電容C1起濾波作用。濾波后的直流電輸入逆變電路，逆變電路是由電容C2、C3，二級管D7、D8，開關管T1、T2組成的半橋逆變，開關管T1、T2分別與控制電路的輸出相聯(lián)，逆變電路的輸出與高頻變壓器的初級繞組相連，逆變電路產(chǎn)生的基波頻率約為20KHz，在此基波上，控制電路再輸出一低于20KHz的低頻波形，疊加于基波上，對基波進行調(diào)制，由于這個低頻波的波形、頻率、占空比能在很大范圍內(nèi)調(diào)整，所以，逆變電路的輸出波形可以是任意的。低頻波多種參數(shù)的控制可以通過專門的控制電路來實現(xiàn)，也可以通過計算機靠軟件的編制來實現(xiàn)。
高頻變壓器是一個降壓的變壓器，其初級繞組與逆變電路的輸出相連，次級繞組帶有中心抽頭，中心抽頭與脈沖輸出端P相連，次級繞組另兩端分別通過二級管D9、D10整流，電感L1濾波后與脈沖輸出端N相連，在脈部輸出端N、P之間跨接有一個電感L2，電感L2產(chǎn)生脈沖磁場，在控制電路與電感L1未端之間接有電流負反饋電路。
該電源的參數(shù)輸出電壓0-70可調(diào)輸出電流0-100A可調(diào)如需多個脈沖輸出和脈沖磁場，可在高頻變壓器后并聯(lián)。
本發(fā)明的輸出方式可以靈活多變，可以是任意波形的脈沖輸出，見附圖所示電路，也可以去掉整流部分的二級管D9、D10和濾波部分的電感L1，將變壓器的次級繞組直接與輸出端N、P相聯(lián)，獲得交流輸出。
權利要求
1.一種專用于等離子體發(fā)生器的電源，包括高頻變壓器、整流電路、逆變電路和控制電路，其中，高頻變壓器的初級繞組與逆變電路的輸出相連，逆變電路的輸入與整流電路的輸出相連，整流電路的輸入與電網(wǎng)相連，控制電路的輸出分別與逆變電路中開關管的基級相連，高頻變壓器的次級繞組與本電源的脈沖輸出端(N、P)相連，本發(fā)明的特征在于在脈沖輸出端N與P之間跨接有產(chǎn)生脈沖磁場的電感L2，在控制電路與高頻變器次級繞組電流取樣端A之間接有電流反饋電路，所述的高頻變壓器是降壓變壓器。
全文摘要
本發(fā)明是一種專用于等離子體發(fā)生器的電源，主要由高頻變壓器、整流電路、逆變電路和控制電路組成，其中整流電路、逆變電路和變壓器的初級繞組依次相聯(lián)，變壓器次級繞組與脈沖輸出端(N、P)相連，在脈沖輸出端(N、P)之間跨接有產(chǎn)生脈沖磁場的電感(L
文檔編號H02M7/217GK1107635SQ94102039
公開日1995年8月30日 申請日期1994年2月23日 優(yōu)先權日1994年2月23日
發(fā)明者祁琦 申請人:武漢離子化學熱處理研究所