CN116667647B - 一种脉冲等离子电源全桥逆变电路的驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及等离子电源全桥逆变电路驱动技术领域，具体公开了一种脉冲等离子电源全桥逆变电路的驱动方法，使用STM32系列芯片作为主控制器，发射出四个正占空比大小相同的PWM控制信号；PWM控制信号从主控制器发出后输出给后级的驱动电路，将PWM控制信号进行隔离放大，使得有足够的电压去驱动后级全桥逆变电路的功率开关管；通过使用固定大小占空比的驱动信号去控制全桥逆变的功率开关管，从而在逆变时会得到短上升时间和下降时间的电压电流，因此喷枪在其恒功率模式工作中所产生的等离子体电离程度高，持续燃弧时间短，热量传递时间短；从而在提高等离子处理效果的前提下，同时降低等离子体温度，降低电极喷嘴氧化速度，减少颗粒物的产生。
Description
技术领域
本发明属于等离子电源全桥逆变电路驱动技术领域，具体涉及一种脉冲等离子电源全桥逆变电路的驱动方法。
背景技术
常规等离子电源在进行全桥逆变输出时，会选择使用移相全桥专用芯片（如UCC28950），从而驱动逆变开关管，得到高频逆变电压；再经过升压变压器得到高频高压，最后在等离子特制喷枪中产生等离子；其中是通过调节移相角度来实现输出功率的调节。
但是，上述使用移相全桥专用芯片驱动逆变开关管的方式仍存在以下缺陷：
等离子电源在恒功率模式下喷枪产生的等离子会出现离子强度弱，处理效果差，等离子温度高的现象，因此我们需要提出一种脉冲等离子电源全桥逆变电路的驱动方法来解决上述存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脉冲等离子电源全桥逆变电路的驱动方法，使用固定大小占空比的驱动信号去控制全桥逆变的功率开关管，从而在逆变时会得到短上升时间和下降时间的电压电流，因此喷枪在其恒功率模式工作中所产生的等离子体电离程度高，持续燃弧时间短，热量传递时间短，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种脉冲等离子电源全桥逆变电路的驱动方法，包括如下步骤：
S1、使用STM32系列芯片作为主控制器，发射出四个正占空比大小相同的PWM控制信号；
S2、PWM控制信号从主控制器发出后引入一个数字隔离芯片，将***的电路和主控电路之间进行隔离，然后输出给后级的驱动电路；
S3、驱动电路接收到PWM控制信号后，将PWM控制信号进行隔离放大，使得有足够的电压去驱动后级全桥逆变电路的功率开关管，若后级功率开关管有损坏时，驱动电路会发出报警信号并及时切断驱动信号，然后将报警信号传输给主控制器；
S4、全桥逆变电路中的功率开关管收到驱动信号后，按照驱动信号的控制逻辑进行开关，完成将母线上的直流电逆变为相应的交流电，然后输出给后级的升压变压器；
S5、通过升压变压器将逆变出来的交流电进行升压，使其可击穿喷枪中的大气，产生等离子体从喷枪中喷出。
优选的，步骤S1中，所述主控制器生成的四个PWM控制信号分别为：PWM_FB_A信号、PWM_FB_B信号、PWM_FB_C信号和PWM_FB_D，将四个PWM控制信号作为控制全桥逆变电路中的功率开关管完成逆变工作，其中PWM_FB_A信号和PWM_FB_C信号为占空比相同、相位相同；PWM_FB_B信号、PWM_FB_D信号为占空比相同、相位相同；PWM_FB_A信号和PWM_FB_C信号与PWM_FB_B信号和PWM_FB_D信号为占空比相同但相位相差180°。
优选的，步骤S2中，所述数字隔离芯片将主控制器产生的3.3V驱动信号转换成5V的驱动信号，但此驱动信号的占空比和相位不发生变化，从而保证主控制器的正常运行，不受***电路的影响，并且驱动信号的带载能力得到一定的提升，提升抗干扰性。
优选的，所述驱动电路设置有四组，且四组所述驱动电路均与主控制器连接，每组所述驱动电路均包括芯片U4、芯片U5和芯片U3，所述芯片U5的二脚连接有限流电阻R11和电阻R13，所述电阻R13的一端接地，所述芯片U3的四脚连接有电阻R4，所述芯片U3的一脚和二脚均与芯片U4的二脚和三脚连接，所述芯片U4的八脚连接有电阻R14，所述电阻R14的一端与芯片U5的四脚连接，所述芯片U4的一脚分别连接有电容C4和电容C5，所述电容C4的一端连接有LED1，所述LED1的一端电阻R1，所述电容C5的一端连接有LED2，所述LED2的一端连接有电阻R2，所述电阻R1和电阻R2的一端连接5V电压。
优选的，所述驱动电路工作时，当PWM控制信号发出后，芯片U4的第十脚和十一脚会发出相应的高低电平，通过对应的高低电平驱动后级功率开关管，所述芯片U4的第十四脚为后级电路过流监测引脚，当后级电路发生短路或者电流过大时，芯片U4的第十四脚的电压就会被抬高，当芯片U4的第十四脚的电压大于9V时，芯片U4的三脚就会输出低电平，此时LED1就会被点亮，电阻R4的输入端会从高电平被拉低为低电平，且驱动电路会自动关闭输出到全桥逆变功率开关管的驱动信号。
优选的，步骤S3中，所述驱动电路通过隔离芯片U2给主控制器发送报警信号，所述报警信号包括ALM_MOSFET_A信号、ALM_MOSFET_B信号、ALM_MOSFET_C信号和ALM_MOSFET_D信号，所述主控制器收到报警信号后会立马关闭驱动信号的输出，使整个***停止工作。
优选的，步骤S4中，所述全桥逆变电路包括双极型晶体管IGBT1、双极型晶体管IGBT2、双极型晶体管IGBT3和双极型晶体管IGBT4，所述双极型晶体管IGBT1的三脚与双极型晶体管IGBT2的三脚连接，所述双极型晶体管IGBT1的三脚与四脚之间连接有呈串联设置的电阻R16和电容C12，所述双极型晶体管IGBT2的三脚与四脚之间连接有呈串联设置的电阻R15和电容C11，所述双极型晶体管IGBT2的四脚与双极型晶体管IGBT4的三脚连接，所述双极型晶体管IGBT4的三脚与四脚之间连接有呈串联设置的电阻R17和电容C13，所述双极型晶体管IGBT4的四脚与双极型晶体管IGBT3的四脚连接，且所述双极型晶体管IGBT3的三脚与双极型晶体管IGBT1的四脚连接，所述双极型晶体管IGBT1与双极型晶体管IGBT3的连接端连接有连接端子P1，所述双极型晶体管IGBT2与双极型晶体管IGBT4的连接端连接有连接端子P2，所述双极型晶体管IGBT1的三脚和双极型晶体管IGBT3的四脚输入直流电压。
优选的，所述双极型晶体管IGBT1和双极型晶体管IGBT4受PWM_FB_A信号和PWM_FB_C控制，所述双极型晶体管IGBT2和双极型晶体管IGBT3受PWM_FB_B和PWM_FB_D控制，所述双极型晶体管IGBT1和双极型晶体管IGBT4同时导通和关闭，所述双极型晶体管IGBT2和双极型晶体管IGBT3同时导通和关闭。
优选的，所述双极型晶体管IGBT2和双极型晶体管IGBT3为一组信号，所述双极型晶体管IGBT1和双极型晶体管IGBT4为另一组信号，两组信号为防止出现短路情况出现，需设置一定的开通死区，使双极型晶体管IGBT2和双极型晶体管IGBT3与双极型晶体管IGBT1和双极型晶体管IGBT4之间不能有同时导通的情况出现。
优选的，步骤S5中，所述升压变压器采用的扎比比例为1：20，所述全桥逆变电路逆变出来的交流电电压200V-800V，所述喷枪中使用0.2MPa的压缩空气，喷枪中的大气击穿时逆变出来的交流电需升压到2000V-15000V。
本发明提出的一种脉冲等离子电源全桥逆变电路的驱动方法，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明主要是使用固定大小占空比的驱动信号去控制全桥逆变的功率开关管，从而在逆变时会得到短上升时间和下降时间的电压电流，因此喷枪在其恒功率模式工作中所产生的等离子体电离程度高，持续燃弧时间短，热量传递时间短；从而在提高等离子处理效果的前提下，同时降低等离子体温度；并且降低电极喷嘴氧化速度，减少颗粒物的产生。
附图说明
图1为本发明的流程框图；
图2为本发明的数字隔离芯片电路图；
图3为本发明的驱动电路的电路图；
图4为本发明的隔离芯片U2电路图；
图5为本发明的全桥逆变电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1-5所示的一种脉冲等离子电源全桥逆变电路的驱动方法，包括如下步骤：
S1、使用STM32系列芯片作为主控制器，发射出四个正占空比大小相同的PWM控制信号；
所述主控制器生成的四个PWM控制信号分别为：PWM_FB_A信号、PWM_FB_B信号、PWM_FB_C信号和PWM_FB_D，将四个PWM控制信号作为控制全桥逆变电路中的功率开关管完成逆变工作，其中PWM_FB_A信号和PWM_FB_C信号为占空比相同、相位相同；PWM_FB_B信号、PWM_FB_D信号为占空比相同、相位相同；PWM_FB_A信号和PWM_FB_C信号与PWM_FB_B信号和PWM_FB_D信号为占空比相同但相位相差180°。
S2、PWM控制信号从主控制器发出后引入一个数字隔离芯片U1，将***的电路和主控电路之间进行隔离，然后输出给后级的驱动电路；
所述数字隔离芯片U1将主控制器产生的3.3V驱动信号转换成5V的驱动信号，但此驱动信号的占空比和相位不发生变化，从而保证主控制器的正常运行，不受***电路的影响，并且驱动信号的带载能力得到一定的提升，提升抗干扰性，如图2所示为数字隔离芯片U1的电路图。
所述驱动电路设置有四组，且四组所述驱动电路均与主控制器连接，如图3所示，每组所述驱动电路均包括芯片U4、芯片U5和芯片U3，所述芯片U5的二脚连接有限流电阻R11和电阻R13，所述电阻R13的一端接地，所述芯片U3的四脚连接有电阻R4，所述芯片U3的一脚和二脚均与芯片U4的二脚和三脚连接，所述芯片U4的八脚连接有电阻R14，所述电阻R14的一端与芯片U5的四脚连接，所述芯片U4的一脚分别连接有电容C4和电容C5，所述电容C4的一端连接有LED1，所述LED1的一端电阻R1，所述电容C5的一端连接有LED2，所述LED2的一端连接有电阻R2，所述电阻R1和电阻R2的一端连接5V电压。
选择其中一组驱动电路进行原理说明：首先信号PWM_AD经过限流电阻R11和阻抗匹配电阻R13后输入到芯片U5，芯片U5为一个反相器，作为将驱动信号翻转使用，然后再经过电阻R14输入到隔离驱动芯片U4的八脚，这样做的好处是：只有当驱动信号PWM_AD为高电平的时候，后级隔离驱动芯片才会发出相应的驱动信号，否则后级均无信号发出，避免因为干扰而导致后级隔离驱动芯片发出错误的驱动波形，造成电路故障。
所述驱动电路工作时，当PWM控制信号发出后，芯片U4的第十脚和十一脚会发出相应的高低电平，通过对应的高低电平驱动后级功率开关管，所述芯片U4的第十四脚为后级电路过流监测引脚，当后级电路发生短路或者电流过大时，芯片U4的第十四脚的电压就会被抬高，当芯片U4的第十四脚的电压大于9V时，芯片U4的三脚就会输出低电平（正常情况下输出高电平），此时LED1就会被点亮，电阻R4的输入端会从高电平被拉低为低电平（图3中SO1从5V变为0V），且驱动电路会自动关闭输出到全桥逆变功率开关管的驱动信号，如果芯片U4的第十二脚Vdd的电压小于一定值时，会触发芯片U4的供电欠压报警，此时芯片U4的第二脚就会输出低电平（正常情况下输出高电平），此时LED2就会被点亮，同时SO1会从高电平被拉低为低电平（从5V变为0V），无论发生以上哪一种报警，隔离驱动电路都会自动关闭输出到全桥逆变功率开关管的驱动信号。
S3、驱动电路接收到PWM控制信号后，将PWM控制信号进行隔离放大，使得有足够的电压去驱动后级全桥逆变电路的功率开关管，若后级功率开关管有损坏时，驱动电路会发出报警信号并及时切断驱动信号，然后将报警信号传输给主控制器；
所述驱动电路通过隔离芯片U2给主控制器发送报警信号，所述报警信号包括ALM_MOSFET_A信号、ALM_MOSFET_B信号、ALM_MOSFET_C信号和ALM_MOSFET_D信号，所述主控制器收到报警信号后会立马关闭驱动信号的输出，使整个***停止工作，如图4所示为隔离芯片U2的电路图。
S4、全桥逆变电路中的功率开关管收到驱动信号后，按照驱动信号的控制逻辑进行开关，完成将母线上的直流电逆变为相应的交流电，然后输出给后级的升压变压器；
如图5所示，所述全桥逆变电路包括双极型晶体管IGBT1、双极型晶体管IGBT2、双极型晶体管IGBT3和双极型晶体管IGBT4，所述双极型晶体管IGBT1的三脚与双极型晶体管IGBT2的三脚连接，所述双极型晶体管IGBT1的三脚与四脚之间连接有呈串联设置的电阻R16和电容C12，所述双极型晶体管IGBT2的三脚与四脚之间连接有呈串联设置的电阻R15和电容C11，所述双极型晶体管IGBT2的四脚与双极型晶体管IGBT4的三脚连接，所述双极型晶体管IGBT4的三脚与四脚之间连接有呈串联设置的电阻R17和电容C13，所述双极型晶体管IGBT4的四脚与双极型晶体管IGBT3的四脚连接，且所述双极型晶体管IGBT3的三脚与双极型晶体管IGBT1的四脚连接，所述双极型晶体管IGBT1与双极型晶体管IGBT3的连接端连接有连接端子P1，所述双极型晶体管IGBT2与双极型晶体管IGBT4的连接端连接有连接端子P2，所述双极型晶体管IGBT1的三脚和双极型晶体管IGBT3的四脚输入直流电压。
所述双极型晶体管IGBT1和双极型晶体管IGBT4受PWM_FB_A信号和PWM_FB_C控制，所述双极型晶体管IGBT2和双极型晶体管IGBT3受PWM_FB_B和PWM_FB_D控制，所述双极型晶体管IGBT1和双极型晶体管IGBT4同时导通和关闭，所述双极型晶体管IGBT2和双极型晶体管IGBT3同时导通和关闭。
所述双极型晶体管IGBT2和双极型晶体管IGBT3为一组信号，所述双极型晶体管IGBT1和双极型晶体管IGBT4为另一组信号，两组信号为防止出现短路情况出现，需设置一定的开通死区，使双极型晶体管IGBT2和双极型晶体管IGBT3与双极型晶体管IGBT1和双极型晶体管IGBT4之间不能有同时导通的情况出现，根据等离子喷***构不同，建议使用的占空比为15%到24%。
S5、通过升压变压器将逆变出来的交流电进行升压（本实施例全桥逆变电路是将300V-400V的直流电逆变为20KHz-30KHz的交流电），使其可击穿喷枪中的大气，产生等离子体从喷枪中喷出。
所述升压变压器采用的扎比比例为1：20，所述全桥逆变电路逆变出来的交流电电压200V-800V，所述喷枪中使用0.2MPa的压缩空气，喷枪中的大气击穿时逆变出来的交流电需升压到2000V-15000V，由于采取的是固定占空比的控制逻辑，来驱动全桥逆变中的功率开关管，因此如果后级等离子喷枪的负载未发生改变，且输入的电压也未发生改变的情况下，输出的功率就不能进行调节；为了能实现恒功率可以调节，且等离子喷枪可以正常工作，那么就需要根据设定的功率来调节输入直流电压来进行实现，根据现有等离子喷枪所知，所要产生等离子时需要的电压最少为2000V，因为本发明后级的升压变压器采用的扎比为1：20的比例，因此电路中输入直流电的电压最低应为200V，最高电压根据不同的功率需求和所带等离子枪头的特性情况可以进行调整，本发明采用的最高电压为800V。
综上，通过使用固定大小占空比的驱动信号去控制全桥逆变的功率开关管，从而在逆变时会得到短上升时间和下降时间的电压电流，因此喷枪在其恒功率模式工作中所产生的等离子体电离程度高，持续燃弧时间短，热量传递时间短；从而在提高等离子处理效果的前提下，同时降低等离子体温度；并且降低电极喷嘴氧化速度，减少颗粒物的产生。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种脉冲等离子电源全桥逆变电路的驱动方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、使用STM32系列芯片作为主控制器，发射出四个正占空比大小相同的PWM控制信号；所述主控制器生成的四个PWM控制信号分别为：PWM_FB_A信号、PWM_FB_B信号、PWM_FB_C信号和PWM_FB_D信号，将四个PWM控制信号用于控制全桥逆变电路中的功率开关管完成逆变工作，其中PWM_FB_A信号和PWM_FB_C信号为占空比相同、相位相同；PWM_FB_B 信号和PWM_FB_D 信号为占空比相同、相位相同；PWM_FB_A信号与PWM_FB_B信号为占空比相同但相位相差180°；
S2、PWM控制信号从主控制器发出后引入一个数字隔离芯片，将***电路和主控电路之间进行隔离，然后输出给后级的驱动电路；
S3、驱动电路接收到PWM控制信号后，将PWM控制信号进行隔离放大，使得有足够的电压去驱动后级全桥逆变电路的功率开关管，若后级功率开关管有损坏时，驱动电路会发出报警信号并及时切断驱动信号，然后将报警信号传输给主控制器；
S4、全桥逆变电路中的功率开关管收到驱动信号后，按照驱动信号的控制逻辑进行开关，完成将母线上的直流电逆变为相应的交流电，然后输出给后级的升压变压器；
S5、通过升压变压器将逆变出来的交流电进行升压，使其可击穿喷枪中的大气，产生等离子体从喷枪中喷出。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲等离子电源全桥逆变电路的驱动方法，其特征在于：步骤S2中，所述数字隔离芯片将主控制器产生的3.3V的驱动信号转换成5V的驱动信号，但此驱动信号的占空比和相位不发生变化，从而保证主控制器的正常运行，不受***电路的影响，并且驱动信号的带载能力得到一定的提升，提升抗干扰性。
3.根据权利要求1所述的一种脉冲等离子电源全桥逆变电路的驱动方法，其特征在于：步骤S3中，所述驱动电路通过隔离芯片U2给主控制器发送报警信号，所述报警信号包括ALM_MOSFET_A信号、ALM_MOSFET_B信号、ALM_MOSFET_C信号和ALM_MOSFET_D信号，所述主控制器收到报警信号后会立马关闭驱动信号的输出，使整个***停止工作。
4.根据权利要求1所述的一种脉冲等离子电源全桥逆变电路的驱动方法，其特征在于：步骤S4中，所述全桥逆变电路包括双极型晶体管IGBT1、双极型晶体管IGBT2、双极型晶体管IGBT3和双极型晶体管IGBT4，所述双极型晶体管IGBT1的三脚与双极型晶体管IGBT2的三脚连接，所述双极型晶体管IGBT1的三脚与四脚之间连接有呈串联设置的电阻R16和电容C12，所述双极型晶体管IGBT2的三脚与四脚之间连接有呈串联设置的电阻R15和电容C11，所述双极型晶体管IGBT2的四脚与双极型晶体管IGBT4的三脚连接，所述双极型晶体管IGBT4的三脚与四脚之间连接有呈串联设置的电阻R17和电容C13，所述双极型晶体管IGBT4的四脚与双极型晶体管IGBT3的四脚连接，且所述双极型晶体管IGBT3的三脚与双极型晶体管IGBT1的四脚连接，所述双极型晶体管IGBT1与双极型晶体管IGBT3的连接端连接有连接端子P1，所述双极型晶体管IGBT2与双极型晶体管IGBT4的连接端连接有连接端子P2，所述双极型晶体管IGBT1的三脚和双极型晶体管IGBT3的四脚输入直流电压。
5.根据权利要求4所述的一种脉冲等离子电源全桥逆变电路的驱动方法，其特征在于：所述双极型晶体管IGBT1 受PWM_FB_A 信号控制， 所述双极型晶体管IGBT4 受PWM_FB_C信号控制， 所述双极型晶体管IGBT2 受PWM_FB_B 信号控制，所述双极型晶体管IGBT3 受PWM_FB_D 信号控制，所述双极型晶体管IGBT1和双极型晶体管IGBT4同时导通和关闭，所述双极型晶体管IGBT2和双极型晶体管IGBT3同时导通和关闭。
6.根据权利要求5所述的一种脉冲等离子电源全桥逆变电路的驱动方法，其特征在于：所述双极型晶体管IGBT2和双极型晶体管IGBT3为一组信号，所述双极型晶体管IGBT1和双极型晶体管IGBT4为另一组信号，两组信号为防止出现短路情况出现，需设置一定的开通死区，使双极型晶体管IGBT2和双极型晶体管IGBT3与双极型晶体管IGBT1和双极型晶体管IGBT4之间不能有同时导通的情况出现。
7.根据权利要求1所述的一种脉冲等离子电源全桥逆变电路的驱动方法，其特征在于：步骤S5中，所述升压变压器采用的匝比比例为1：20，所述全桥逆变电路逆变出来的交流电电压200V-800V，所述喷枪中使用0.2MPa的压缩空气，喷枪中的大气击穿时逆变出来的交流电需升压到2000V-15000V。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1852959A1 (de) * | 2006-05-05 | 2007-11-07 | HÜTTINGER Elektronik GmbH + Co. KG | Stromversorgung für einen Mittelfrequenz-Plasmagenerator |
| CN102223086A (zh) * | 2011-06-24 | 2011-10-19 | 深圳华意隆电气股份有限公司 | 一种广义有源软开关逆变式焊割电源电路 |
| CN204442195U (zh) * | 2015-03-31 | 2015-07-01 | 西安科技大学 | 一种具有驱动保护功能的单相全桥逆变主电路 |
| US20160087626A1 (en) * | 2014-09-19 | 2016-03-24 | Renesas Electronics Corporation | Power control circuit |
| CN206962710U (zh) * | 2017-10-25 | 2018-02-02 | 吉林大学 | 一种双等离子体离子源放电电源 |
| CN113765412A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-12-07 | 固赢科技(深圳)有限公司 | 一种中频方波等离子体激发电源 |
| CN116191906A (zh) * | 2023-03-07 | 2023-05-30 | 东莞市晟鼎精密仪器有限公司 | 一种双脉冲等离子电源智能监控***及方法 |
-
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1852959A1 (de) * | 2006-05-05 | 2007-11-07 | HÜTTINGER Elektronik GmbH + Co. KG | Stromversorgung für einen Mittelfrequenz-Plasmagenerator |
| CN102223086A (zh) * | 2011-06-24 | 2011-10-19 | 深圳华意隆电气股份有限公司 | 一种广义有源软开关逆变式焊割电源电路 |
| US20160087626A1 (en) * | 2014-09-19 | 2016-03-24 | Renesas Electronics Corporation | Power control circuit |
| CN204442195U (zh) * | 2015-03-31 | 2015-07-01 | 西安科技大学 | 一种具有驱动保护功能的单相全桥逆变主电路 |
| CN206962710U (zh) * | 2017-10-25 | 2018-02-02 | 吉林大学 | 一种双等离子体离子源放电电源 |
| CN113765412A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-12-07 | 固赢科技(深圳)有限公司 | 一种中频方波等离子体激发电源 |
| CN116191906A (zh) * | 2023-03-07 | 2023-05-30 | 东莞市晟鼎精密仪器有限公司 | 一种双脉冲等离子电源智能监控***及方法 |
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