CN2588652Y - 高频群脉冲电源 - Google Patents
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Abstract
一种高频群脉冲电源。它是在交流整流得到直流电压的输出电路中，利用光纤传输功率器件IGBT的门极控制信号而对其进行斩波控制从而获得高频、低频脉冲或群脉冲输出电压信号的装置。IGBT的斩波控制由信号发生器(高频、低频多谐振荡器)产生的低频和高频信号经过调制并经由光纤传输给门极而实现。去除信号发生器可获得高频或低频特征的脉冲输出电源，以及去除功率器件IGBT和信号发生器还可获得直流输出的稳恒电源。该电源结构合理，稳定可靠。
Description
技术领域
本实用新型装置是一种能够提供高频群脉冲波形的电源，尤其能对特种电化学加工提供高频群脉冲电流的电源。
背景技术
用于电化学加工的电源主要有两种形式：直流和脉冲电源。直流电源主要采用可控硅调压和稳压，但针对电化学加工对精度的要求，逐渐采用脉冲电源替代直流电源。对于电化学加工，电源脉冲频率的提高有利于提高加工精度，也因此推动着电化学加工制造技术的发展。目前，利用硅二极管半波、三相整流到利用功率电子器件进行直流斩波研制开发出的脉冲电源已成功应用于电化学加工。电化学加工脉冲电源所能达到脉冲频率在数千赫兹(KHz)的数量级，额定峰值电流亦在数千安(KA)的范围内，这对于一般的电化学加工精度和效率已能满足要求。但当把电化学加工引入到微小型金属构件的制造时，显然将会由于加工特点(如此时加工精度成为主要的，而蚀除速度可以不考虑)使得现行的脉冲电源满足不了要求。由此，对电源脉冲频率提出了更高的要求，包括脉冲频率、占空比以及脉冲波形形式等，这将促使研制开发新的脉冲电源。
发明内容
针对不断改善电化学加工条件和加工精度的要求，以及现有电源脉冲频率偏低、波形单调的情况，本实用新型首次利用功率器件绝缘门极双极型晶体管(IGBT)作为斩波功率器件，并采用光纤传导控制IGBT门极信号实现了一种频率较高、脉冲形式为群脉冲的电源。该高频群脉冲电源不仅脉冲电压可在5-30伏(v)连续可调，而且形成群脉冲的主脉冲频率可在5KHz--20KHz连续可调和调制脉冲频率可在500Hz--1KHz连续可调。另外，在去掉任一个多谐振荡器和调制电路后可获得低频脉冲(500--1KHz)或高频脉冲(5KHz--20KHz)电源，并且，同时去掉多谐振荡器和调制电路可获得直流电源。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：可把电源***分为两路，一路通过对380V三相交流电变压与整流后得到5--30V的直流电，该直流电压加到IGBT集电极上；另一路通过把由NE555时基信号发生器产生的主频与调制信号进行调制(相乘)得到群脉冲信号，然后由光纤传导给IGBT的控制门极对射极输出的5--30V直流电(忽略集射极压降)进行斩波，从而获得所需要的群脉冲输出电流。对于输出群脉冲出现反向尖峰的现象采取了调整控制波形和在负载端设计吸收电路予与解决：控制端由快回复二极管、电容和电阻组成调整门极控制信号电路使得脉冲上升沿基本不变、关断IGBT时截止过程被拉慢，从而延长关断时间减小负载回路电流变化率，起到减小反向尖峰的作用；负载端亦用快回复二极管、电阻以及IGBT功率单元两端的RC滤波电路组成反向吸收电路减小反向尖峰。
本实用新型的有益效果是，可以获得高频群脉冲这种特殊波形的电源和提供高频或低频脉冲电源，还可提供普通直流。该电源结构合理、稳定可靠。
附图说明
图1(a)是高频群脉冲电源的主脉冲电信号(高频)示意图。
图1(b)是高频群脉冲电源的调制脉冲电信号(低频)示意图。
图1(c)是高频群脉冲电源的IGBT门极控制群脉冲电信号示意图。
图2是高频群脉冲电源的的***框图。
图3是高频群脉冲电源的IGBT门极控制信号发生器电原理图。
图4是IGBT在门极控制信号下的斩波电路连接图。
图中主要结构为：控制输入面板1，变压与整流装置2，高频多谐振荡模块3，低频多谐振荡模块4，过流检测模块5，调制模块6，IGBT功率元件模块7，光电转换器8，光纤9，光电转换器10，负载11，输出控制电路模块12。
具体实施方式
实施例一：这种高频群脉冲电源，如图2、3、4。包括控制输入面板1，变压与整流装置2，高频多谐振荡模块3，低频多谐振荡模块4，过流检测模块5，调制模块6，IGBT功率元件模块7，光电转换器8，光纤9，光电转换器10，负载11，输出控制电路模块12。该电源由控制输入面板1，控制由NE555时基集成电路构成的高频多谐振荡模块3，产生频率为5-20KHz的电信号，以及低频多谐振荡模块4产生频率为100-1000Hz的电信号，这两个不同频率的信号经CD4081/3与门相与，即经调制模块6调制后，进入光电转换器10，然后由光纤9进入光电转换器8，再传输给IGBT功率元件模块7的IGBT门极，作为驱动控制信号去控制IGBT的关断，由此对通过变压与整流装置2加到IGBT集电极上的直流电进行斩波，从而获得所需幅值大小的高频群脉冲电信号，高频群脉冲电信号的输出由输出控制电路模块12控制。
若在负载11回路上检测到电流过大，则此信号通过过流检测模块5反馈给CD4081/2去截断调制输出的群脉冲信号，即IGBT门极控制信号，进而切断IGBT，对IGBT进行过流保护。在图4的AB门极控制信号端接入电阻Ra和Rb，电容Ca和Cb，以及二极管D1组成波形控制回路改善控制端波形减小输出时出现的反向尖峰。另外，在负载端电阻Rd和Re，二极管D2和D3以及电容Cd亦对反向尖峰给予吸收。
实施例二：若接通任一个多谐振荡模块，如接通高频多谐振荡模块3可得到输出为高频脉冲信号电源，同样接通低频多谐振荡模块4可得到低频脉冲信号电源；若撤去功率器件IGBT功率元件模块7、高频多谐振荡模块3和低频多谐振荡模块4可获得输出为5--30V的直流稳压电源。
Claims (2)
1.一种高频群脉冲电源，包括变压与整流装置(2)、输出控制电路模块(12)、过流检测模块(5)，其特征是：该电源由控制输入面板(1)控制高频多谐振荡模块(3)产生频率为5-20KHz的电信号和低频多谐振荡模块(4)产生频率为100-1000Hz的电信号，经调制模块(6)进入光电转换器(10)，然后由光纤(9)进入光电转换器(8)，再传输给IGBT功率元件模块(7)的IGBT门极，作为驱动控制信号去控制IGBT的关断，由此对通过变压与整流装置(2)加到IGBT集电极上的直流电进行斩波，从而获得高频群脉冲电信号，高频群脉冲电信号的输出由输出控制电路模块(12)控制。
2.根据权利要求1所述的高频群脉冲电源，其特征是：该电源通过控制输入面板(1)控制高频或低频多谐振荡模块(3)、(4)的关断，从而输出高频或低频电信号；以及同时关断高、低频振荡模块(3)与(4)和IGBT功率元件模块(7)，从而输出稳恒直流电信号。
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| CN 02285899 CN2588652Y (zh) | 2002-11-26 | 2002-11-26 | 高频群脉冲电源 |
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| CN 02285899 CN2588652Y (zh) | 2002-11-26 | 2002-11-26 | 高频群脉冲电源 |
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| CN2588652Y true CN2588652Y (zh) | 2003-11-26 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN1924111B (zh) * | 2005-09-02 | 2010-05-05 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 双路调制脉冲电化学沉积装置 |
| CN104135183A (zh) * | 2014-07-02 | 2014-11-05 | 中国科学院电工研究所 | 一种用于高压脉冲电源的双路输出脉冲发生器 |
| CN108365824A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-08-03 | 上海理工大学 | 便携式高压放大器 |
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2002
- 2002-11-26 CN CN 02285899 patent/CN2588652Y/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN1924111B (zh) * | 2005-09-02 | 2010-05-05 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 双路调制脉冲电化学沉积装置 |
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| CN108365824A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-08-03 | 上海理工大学 | 便携式高压放大器 |
| CN108365824B (zh) * | 2018-02-02 | 2021-08-24 | 上海理工大学 | 便携式高压放大器 |
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