[實用新型]用于磁懸浮渦輪分子泵的開關(guān)功率放大器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320044825.4
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN203180835U
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 洪申平;張亮;沙宏磊;俞天野;項海銘
• 申請（專利權(quán)）人: 天津飛旋科技研發(fā)有限公司
• 主分類號: H03F3/20
• 分類號: H03F3/20;H03F1/02
• 代理公司: 北京尚誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種用于磁懸浮渦輪分子泵的開關(guān)功率放大器，用于對磁懸浮渦輪分子泵的磁軸承線圈中的電流進行主動控制。

背景技術(shù)

渦輪真空分子泵是一種機械式真空泵，它通過高速旋轉(zhuǎn)的多級渦輪轉(zhuǎn)子葉片和靜止渦輪葉片的組合進行抽氣，在分子流區(qū)域內(nèi)對被抽氣體產(chǎn)生很高的壓縮比，從而獲得所需要的高真空和超高真空性能。磁懸浮渦輪分子泵代替?zhèn)鹘y(tǒng)機械式真空泵的機械軸承支承，而采用磁軸承支承，由于磁軸承無需加入任何潤滑介質(zhì)，分子泵的葉輪便可在無油條件下運行，因此在分子泵運轉(zhuǎn)過程中，高真空區(qū)域不會受到油蒸汽的污染，不需要冷阱和油擋板，即可獲得清潔的高真空和超高真空環(huán)境。另外，由于磁軸承沒有機械接觸和摩擦，也不存在潤滑介質(zhì)流淌的問題，因此磁懸浮渦輪分子泵可以實現(xiàn)任意角度安裝，這使得分子泵的應(yīng)用更為靈活。目前，磁懸浮渦輪分子泵已廣泛應(yīng)用于加速器技術(shù)、等離子體技術(shù)、半導(dǎo)體制造、電子顯微鏡、電真空器件等的制造機真空技術(shù)的各個領(lǐng)域中，為制造過程提供穩(wěn)定可靠的高真空環(huán)境。

功率放大器作為磁懸浮渦輪分子泵磁軸承控制系統(tǒng)的執(zhí)行器，其能量消耗最大，同時也是整個磁軸承控制系統(tǒng)中可靠性較薄弱的環(huán)節(jié)。為了提高功率放大器的效率，磁懸浮渦輪分子泵的磁軸承控制系統(tǒng)采用開關(guān)功率放大器。現(xiàn)有的用于磁軸承控制系統(tǒng)的開關(guān)功率放大器功率主電路的高壓側(cè)功率開關(guān)管和低壓側(cè)功率開關(guān)管均是采用同類型的開關(guān)管，這樣在高壓端的柵極驅(qū)動電路中通常就需要使用獨立懸浮電源、自舉電源或是帶有隔離變壓器的驅(qū)動電路才能實現(xiàn)。如果采用獨立懸浮電源，則不僅增加了整個磁軸承控制系統(tǒng)中電源的數(shù)量，勢必同時增加電路的體積和重量，結(jié)果必然大大降低電路的可靠性。采用自舉電源，雖然可以節(jié)省獨立電源的數(shù)量，但是如果自舉電路的參數(shù)選擇不當，導(dǎo)致自舉不成功，則將嚴重影響到磁軸承控制系統(tǒng)正常的穩(wěn)定運行。采用帶有隔離變壓器的柵極驅(qū)動電路通常較為復(fù)雜，且使用了隔離變壓器也會造成電路體積的增加。此外，現(xiàn)有的用于磁軸承控制系統(tǒng)的開關(guān)功率放大器在PWM生成電路方面，多是采用DSP或是FPGA的數(shù)字信號處理方式來生成PWM信號，如果在需要輸出很多路PWM的情況下，這種方式是很有必要的，但對于輸出路數(shù)較少的應(yīng)用場合，反而容易將簡單問題復(fù)雜化。通過減小電路的體積和元器件數(shù)量，可以降低開關(guān)功率放大器的功耗，同時提高開關(guān)功率放大器的電路可靠性。為了滿足磁懸浮渦輪分子泵的磁軸承控制系統(tǒng)對開關(guān)功率放大器高可靠性和低功耗的要求，需要開發(fā)一種控制方式和電路結(jié)構(gòu)都簡單且電路體積小的開關(guān)功率放大器。

實用新型內(nèi)容

本實用新型是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種適用于磁懸浮渦輪分子泵的磁軸承控制系統(tǒng)的開關(guān)功率放大器，能夠提高開關(guān)功率放大器的集成度、可靠性以及能量轉(zhuǎn)換效率。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種用于磁懸浮渦輪分子泵的開關(guān)功率放大器，其特征在于，包括：

電流誤差信號處理電路，對輸入的電流控制信號和電流反饋信號進行求差運算，對所得到的差值進行比例積分運算后輸出至PWM信號發(fā)生電路；

PWM信號發(fā)生電路，對來自上述電流誤差信號處理電路的信號進行PWM調(diào)制處理，生成并輸出兩個PWM信號；

光耦隔離驅(qū)動電路，對上述PWM信號發(fā)生電路生成的上述兩個PWM信號進行光耦隔離，并進行驅(qū)動來放大功率，生成并輸出用于對下一級電路中的功率開關(guān)管的柵極進行驅(qū)動的柵極驅(qū)動信號；

半橋功率主電路，包括：分別與上述柵極驅(qū)動信號連接的第一功率開關(guān)管和第二功率開關(guān)管、相互串聯(lián)連接的電流檢測電阻和負載磁軸承線圈、以及與上述電流檢測電阻連接的第一續(xù)流二極管和與上述負載磁軸承線圈連接的第二續(xù)流二極管，分別利用來自上述光耦隔離驅(qū)動電路的上述柵極驅(qū)動信號，對各個上述功率開關(guān)管進行控制，使得上述功率開關(guān)管同時導(dǎo)通或者同時關(guān)斷，由此在上述負載磁軸承線圈中生成的電流作為待檢測電流輸出；和

電流檢測電路，用于檢測來自半橋功率主電路的在上述負載磁軸承線圈中流通的電流的大小，將檢測出的電流值作為電流反饋信號輸出至上述電流誤差信號處理電路。

根據(jù)本實用新型的上述結(jié)構(gòu)，能夠得到提高了集成度、可靠性以及能量轉(zhuǎn)換效率的用于磁懸浮渦輪分子泵的開關(guān)功率放大器。

附圖說明

圖1為本實用新型涉及的用于磁懸浮渦輪分子泵的開關(guān)功率放大器的電路結(jié)構(gòu)的框圖。

圖2為本實用新型涉及的用于磁懸浮渦輪分子泵的開關(guān)功率放大器中的PWM信號發(fā)生電路的電路連接圖。

圖3為本實用新型涉及的用于磁懸浮渦輪分子泵的開關(guān)功率放大器中的電流檢測電路的電路連接圖。

具體實施方式