專利名稱：一種脈沖高壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域，涉及到以三電極開關(guān)為觸發(fā)裝置的脈沖高壓電源，特別涉及到一種用單片機控制的，以絕緣柵雙極性晶體管IGBT為開關(guān)元件形成觸發(fā)回路的脈沖高壓電源。
背景技術(shù)：
近年來，脈沖功率技術(shù)在化工、廢水和煙霧處理、半導(dǎo)體、集成電路等方面的應(yīng)用日益廣泛，脈沖高壓電源的各項性能指標也得到長足的進步。脈沖高壓電源主要由初始能源、功率調(diào)整系統(tǒng)、能量儲存單元、觸發(fā)回路、開關(guān)和負載組成，而觸發(fā)回路和開關(guān)是其中最為關(guān)鍵的部分，觸發(fā)回路為開關(guān)提供開關(guān)信號，而開關(guān)關(guān)系到高壓脈沖的順利形成。為了保證工作的可靠性，除了開關(guān)應(yīng)具有很好的觸發(fā)穩(wěn)定性外，觸發(fā)回路提供的觸發(fā)脈沖信號也需要具有脈寬窄、波形陡、脈沖重復(fù)率高等特點。
目前已有的各類觸發(fā)回路大多采用可控硅SCR作為開關(guān)元件來產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，很難保證產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖具有上述優(yōu)點，高性能的脈沖高壓電源也難以制造。在脈沖高壓電源的主回路中，主開關(guān)大多采用磁開關(guān)、火花隙開關(guān)、SCR、IGBT等，很難同時滿足大容量、高重復(fù)頻率、長壽命、高耐壓、長時間運行的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種采用新型觸發(fā)脈沖回路和三電極開關(guān)的脈沖高壓電源。這種新型觸發(fā)脈沖回路采用單片機為核心控制元件，IGBT作為開關(guān)元件。觸發(fā)脈沖回路產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖為三電極開關(guān)提供開關(guān)信號。
實現(xiàn)本實用新型的技術(shù)方案是脈沖高壓電源包括一種創(chuàng)新設(shè)計單片機控制的觸發(fā)脈沖回路和一種以三電極開關(guān)為開關(guān)元件的主回路?？梢苑譃閮刹糠謹⑹?，兩部分的具體結(jié)構(gòu)為A.單片機控制的觸發(fā)脈沖回路部分此部分由EMI濾波、整流、穩(wěn)壓、逆變、控制電路、驅(qū)動電路、反饋電路、LCD顯示以及鍵盤組成?？刂齐娐芬布磫纹瑱C及其外圍電路，它負責給IGBT發(fā)出控制信號，給LCD送顯示信號，接受反饋信號，并且響應(yīng)鍵盤。單片機根據(jù)鍵盤的狀態(tài)給逆變部分送不同的控制信號，可以送頻率、占空比可調(diào)的PWM信號，還可以送單個脈沖信號。單片機通過反饋電路監(jiān)控脈沖回路的狀態(tài)，如果整個回路的參數(shù)超出預(yù)設(shè)的安全數(shù)值，單片機會暫停整個回路的工作，等到整個回路返回到安全狀態(tài)，單片機會讓整個回路繼續(xù)工作。而且，單片機還會向LCD送脈沖次數(shù)、脈沖頻率或是脈沖的占空比等不同的信號，由LCD顯示出來。市電在經(jīng)過濾波、整流、穩(wěn)壓后變成直流，再經(jīng)IGBT逆變成單個或是連續(xù)的觸發(fā)脈沖信號。
B.高壓脈沖電源主回路部分高壓脈沖電源主回路部分由初始能源、功率調(diào)整系統(tǒng)、能量儲存單元、三電極開關(guān)和負載組成。初始能源經(jīng)功率調(diào)整系統(tǒng)升壓、整流后給能量存儲單元(也即儲能電容)充電，能量存儲單元存儲的能量在三電極開關(guān)短暫開通時以脈沖的形式釋放出去，并最終消耗在負載上。
A部分產(chǎn)生的連續(xù)的或是單個的觸發(fā)脈沖用來給B部分中的三電極開關(guān)提供開關(guān)信號。
本實用新型的效果和益處是
脈沖高壓電源中的主開關(guān)元件為三電極開關(guān)，它具有電感低、價格低、耐壓高、壽命長的優(yōu)點，而且可連續(xù)運行，重復(fù)頻率高。這些對制作一臺高性能的脈沖高壓電源極為重要。
由于觸發(fā)脈沖回路采用的開關(guān)元件為IGBT，所以能產(chǎn)生前沿陡、脈寬窄、重復(fù)率高的脈沖，這對三電極開關(guān)的壽命和整個高壓脈沖電源的性能都有很大的提升作用。而且，觸發(fā)回路采用單片機作為核心控制元件，能夠方便的控制IGBT產(chǎn)生連續(xù)的或是單個的脈沖信號，還可以記錄產(chǎn)生脈沖的個數(shù)并通過LCD顯示出來，以便監(jiān)控三電極開關(guān)的壽命狀態(tài)。所選用的單片機具有在線編程的功能，修改程序非常方便。同時，單片機還實時監(jiān)控整個回路的工作狀態(tài)，以便讓整個回路工作在安全工作區(qū)間。
因此，本實用新型具有方便、實用、經(jīng)濟、高效的特點。


圖1是觸發(fā)脈沖回路部分的原理結(jié)構(gòu)框圖。
圖中1為市電，2為EMI濾波電路，3為全橋整流電路，4為穩(wěn)壓電路，5為IGBT逆變電路，6為電壓、電流反饋電路，7為單片機，8為鍵盤，9為LCD，10為IGBT的驅(qū)動電路。
圖2是脈沖高壓電源的原理圖。
圖中～220V表示工頻220V的市電，T表示升壓變壓器，V表示電力二極管，R表示充電電阻，C表示儲能電容，K表示三電極開關(guān)，RL表示負載。
具體實施方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖，詳細敘述本實用新型的具體實施方式
。
在觸發(fā)脈沖回路中，市電1經(jīng)過EMI濾波2，整流3和穩(wěn)壓4后，變?yōu)橹绷?，再由IGBT逆變電路5逆變成觸發(fā)脈沖信號。單片機7在給驅(qū)動電路10送PWM信號的同時，檢測是否有按鍵8被按下，如果按鍵K1被按下，則停止向驅(qū)動電路10送PWM信號，而送單個的脈沖信號，按一次送一個脈沖。若果K1長按1秒，則繼續(xù)送PWM信號。按鍵K2用來切換LCD9的顯示內(nèi)容，可以是脈沖的頻率，占空比，也可以是脈沖的個數(shù)。單片機7在檢測按鍵的同時，還把反饋回路送來的電壓、電流信號和預(yù)設(shè)的安全數(shù)值進行比較，一旦電路超出安全工作區(qū)間，則單片機7立即給驅(qū)動電路10送關(guān)斷IGBT 5的電平信號，直到電路再回到安全工作區(qū)。
由觸發(fā)脈沖回路產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖信號提供給三電極開關(guān)K，作為高壓脈沖電源的主開關(guān)觸發(fā)信號。當三電極開關(guān)K打開的時候，市電由變壓器T升成高壓，經(jīng)電力二極管V整流后變成高壓直流，通過充電電阻R對儲能電容C充電。當K在觸發(fā)脈沖的作用下閉合時，C儲存的能量通過K在極短的時間內(nèi)對負載RL放電，形成大功率的脈沖電流。
權(quán)利要求1.一種脈沖高壓電源，采用新型的開關(guān)觸發(fā)回路，其特征是三電極開關(guān)為主回路的開關(guān)元件；觸發(fā)脈沖回路采用單片機為核心控制元件，IGBT作為開關(guān)元件，觸發(fā)脈沖回路為三電極開關(guān)提供觸發(fā)脈沖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖高壓電源，其特征在于市電經(jīng)過EMI濾波，整流，穩(wěn)壓，IGBT逆變電路后形成觸發(fā)脈沖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖高壓電源，其特征在于采用IGBT為開關(guān)元件產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖高壓電源，其特征在于能夠通過控制鍵盤產(chǎn)生不同的觸發(fā)脈沖信號，還可以通過LCD顯示不同的信息，如觸發(fā)脈沖的次數(shù)、頻率、占空比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖高壓電源，其特征在于采用三電極開關(guān)裝置為開關(guān)元件。
專利摘要一種脈沖高壓電源，屬于脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域，用以產(chǎn)生高功率的脈沖能量。其技術(shù)特征是觸發(fā)脈沖回路采用單片機為核心控制元件，IGBT作為開關(guān)元件，觸發(fā)脈沖回路產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖為主回路中的三電極開關(guān)提供開關(guān)信號。該實用新型具有方便、實用、經(jīng)濟、高效的特點，可以廣泛地應(yīng)用于廢水和煙霧處理、化工等領(lǐng)域。
文檔編號H03K3/353GK2710252SQ20042003111
公開日2005年7月13日 申請日期2004年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月7日
發(fā)明者楊家志, 劉鐘陽 申請人:大連理工大學(xué)