[發明專利]一種高功率的脈沖電源

在審

• 申請號: 201611060283.4
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN108123641A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 王波
• 申請（專利權）人: 王波
• 主分類號: H02M9/06
• 分類號: H02M9/06
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 韓雪

本發明公開了一種高功率的脈沖電源，其特征在于：包括交流工頻電源、主電路拓補結構、驅動電路和控制系統；所述交流工頻電源連接主電路拓補結構；所述控制系統通過驅動電路連接主電路拓補結構；所述主電路拓補結構包括整流濾波模塊、功率變換模塊和高頻濾波模塊；所述整流濾波模塊采用高頻穩壓源；所述功率變換模塊包括開關和二極管的串聯電路，與其并聯的儲能電容；所述高頻濾波模塊包括高頻電抗器連接電容，同時并聯RC電路。本發明采用穩壓源和H橋的斬波模式，替代工頻變壓器以及整流濾波等占大體積的脈沖電源，實現脈沖電源的小型化，同時提高脈沖電源的功率。

技術領域

本發明涉及脈沖電源領域，尤其是一種高功率的脈沖電源。

背景技術

高功率脈沖電源是將儲存的高密度能量進行快速壓縮、轉換或直接釋放給負載，主要應用在受控熱核聚變研究和表面材料處理等領域。在表面材料磁控濺射研究中，高功率脈沖電源因其高脈沖峰值功率和低脈沖占空比在磁控濺射中產生高金屬離化率、高能量離化粒子，從而使得沉積致密、薄膜性能高。目前國內研制的高功率脈沖磁控濺射電源尚處于起步階段，高峰值功率脈沖和重復頻率工作性能是其設計難點，基于晶閘管、觸發真空開關的功率技術分別受關斷性能、觸發壽命等限制。高功率脈沖電源的體積非常的大，不方便于使用，同時電源產生高頻噪聲，影響電源的控制。

發明內容

本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種新的脈沖電源結構，采用穩壓源和H橋的斬波模式，替代工頻變壓器以及整流濾波等占大體積的脈沖電源，實現脈沖電源的小型化，同時提高脈沖電源的功率。

本發明采用的技術方案如下：

本發明一種高功率的脈沖電源，包括交流工頻電源、主電路拓補結構、驅動電路和控制系統；所述交流工頻電源連接主電路拓補結構；所述控制系統通過驅動電路連接主電路拓補結構。

本發明一種高功率的脈沖電源，所述主電路拓補結構包括整流濾波模塊、功率變換模塊和高頻濾波模塊；所述整流濾波模塊采用高頻穩壓源；所述功率變換模塊包括開關和二極管的串聯電路，與其并聯的儲能電容，以及二極管和開關的串聯電路；所述開關和二極管的串聯電路與儲能電容形成回路；同時與二極管和開關的串聯電路形成回路；所述高頻濾波模塊包括高頻電抗器連接電容，同時并聯RC電路。

以上主電路拓補結構中的高頻穩壓源采用高頻開關原理，穩壓精度高，功率密度大，體積小，解決了整流濾波電路體積大、集成度低的問題；功率變換模塊采用疊母排結構，同時模塊之間并聯，儲能電容加倍。

本發明一種高功率的脈沖電源，所述驅動電路為雙端全隔離電路，包括脈沖調制芯片SG3525，以及串聯的電容；所述控制系統包主控芯片AT89C51、AT89C52和單片機，所述AT89C51和AT89C52連接單片機；AT89C51連接SG3525；所述AT89C51上設有鍵盤輸入端口，用于鍵盤輸入和控制脈沖的產生；所述AT89C52通過A/D轉換電路連接輸出信號采集電路，用來檢測輸出參數。

本發明一種高功率的脈沖電源，所述控制系統還包括診斷系統，所述診斷系統包括電流互感器、高壓探針、光電隔離器和數據采集系統；所述電流互感器，用于測量輸出電流的信息；所述高壓探針，用于測量輸入電壓和輸出電壓的信息；所述光電隔離器，用于隔離測試系統和高壓系統之間的電氣連接，消除地回路隱患；所述數據采集系統采用PXI總線技術，用于診斷系統的數據處理。

本發明一種高功率的脈沖電源，還包括輔助電路，其包括輔助電源電路和保護電路；其包括變壓器，所述變壓器的次級線圈連接橋式整流電路，橋式整流電路連接極性電容和無極性電容；同時通過穩壓塊分別連接不同的電路，為電路提供電源。變壓器和整流橋將電壓轉變成直流電壓，再經過極性電容和無極性電容濾去低頻和高頻諧波分量，在穩壓輸入端產生一定的穩壓電壓，通過穩壓塊產生穩壓直流電壓。