電沉積電流源的製作方法
2023-10-21 03:19:42 2
專利名稱：電沉積電流源的製作方法
技術領域：
本實用新型提供一種電沉積電流源，屬於脈衝電源技術領域。
電沉積加工工藝是一項處於研究階段的先進技術，該技術需要一種特殊電源。目前該類電源尚無獨立設備或專用設備，研製單位多採用類似於可編程序控制器等裝置，再配上兩臺直流穩壓電源或電晶體恆電位儀等，以產生所需的變極性電流。缺陷是結構複雜、造價高，其輸出的電流強度難以實現連續調整，其周期和佔空比的調整必須通過修改程序才能實現，使用方法極為煩瑣。
本實用新型的目的是提供一種結構簡單、使用方便、造價低、能產生極性自動交替、電流強度及周期和佔空比均能連續調整的電沉積電流源。
本實用新型的目的是這樣實現的包括一殼體，殼體內設有電源模塊、矩形波發生模塊、周期和佔空比連續調整模塊、單/雙極性變換模塊和功率輸出模塊，其特徵在於電源模塊與其它模塊連接，用於提供工作電源，周期和佔空比連續調整模塊的輸出端接矩形波發生模塊的輸入端，矩形波發生模塊的輸出端接單/雙極性變換模塊的輸入端，單/雙極性變換模塊的輸出端接功率輸出模塊的輸入端，由功率輸出模塊向負載提供極性交替的電流。
所述的電沉積電流源，矩形波發生模塊採用555定時電路IC2。
所述的電沉積電流源，周期和佔空比連續調整模塊包括用兩隻運算放大器構成的電容倍增器IC1、電阻R1～R4、可調電阻VR1～VR2、雙刀雙擲開關SW、電容C1～C2及二極體D1～D2，其中電容倍增器IC1的管腳4接負電源Vcc，管腳5分別經電阻R1接雙刀雙擲開關SW的中間轉換端SW-1-2和經電阻R2接地，管腳8接正電源Vcc，管腳7分別經電容C2接其管腳6、經電容C1接其管腳3、經可調電阻VR1接雙刀雙擲開關SW的中間轉換端SW-2-2，其管腳1和管腳2及555定時電路IC2的管腳2和管腳6相連後接雙刀雙擲開關SW的端子SW-2-1及端子SW-1-3，雙刀雙擲開關SW的端子SW-1-1接正電源Vcc，其端子SW-2-3接地，電容倍增器IC1的管腳6還接可調電阻VR1的可調端，其管腳3還分別接二極體D1～D2，其中二極體D1的另一端依次經電阻R3、可調電阻VR2、電阻R4接正電源Vcc，二極體D2的另一端分別接可調電阻VR2的可調端及555定時電路IC2的管腳7。
所述的電沉積電流源，單/雙極性變換模塊包括一隻雙運放集成運算放大器IC3、電阻R5～R11、雙聯電位器VR3、二極體D3～D6和三極體V9～V10，其中集成運算放大器IC3的管腳4接負電源Vcc，管腳5接其管腳2，並分別經電阻R7接地、經電阻R6接正電源Vcc，管腳6接其管腳3，並經電阻R5接555定時電路IC2的管腳3，且管腳2與管腳3之間並接有二極體D3、D4，管腳1分別經雙聯電位器VR3的一聯VR3-1接功率輸出模塊和經電阻R9接三極體V9的基極，三極體V9的發射極接地，其集電極依次經發光二極體D5、電阻R8接正電源Vcc，管腳7分別經雙聯電位器VR3的另一聯VR3-2接功率輸出模塊和經電阻R11接三極體V10的基極，三極體V10的發射極接地，其集電極依次經發光二極體D6、電阻R10接正電源Vcc，其管腳8接正電源Vcc。所述的電沉積電流源，功率輸出模塊包括電阻R12～R19、整流橋QL2、電流表A和三極體V1～V8，其中電阻R16、R18的一端及三極體V5、V7的發射極接正電源Vcc，電阻R16的另一端分別接三極體V1的集電極及三極體V5的基極，三極體V1～V2的基極相連後經電阻R14接地、經電阻R12接單/雙極性變換模塊的一輸出端，三極體V1與三極體V2的發射極相接後接地，三極體V2的集電極分別接三極體V6的基極、經電阻R17接負電源Vcc，三極體V6的發射極接負電源Vcc，其集電極與三極體V5的集電極相接後接整流橋QL2的一輸入端，整流橋QL2的另一輸入端接「正向」輸出端子L1，整流橋QL2的兩輸出端接電流表A，電阻R18的另一端分別接三極體V3的集電極及三極體V7的基極，三極體V3～V4的基極相連後經電阻R15接地、經電阻R13接單/雙極性變換模塊的另一輸出端，三極體V3與三極體V4的發射極相接後接地，三極體V4的集電極分別接三極體V8的基極和經電阻R19接負電源Vcc，三極體V8的發射極接負電源Vcc，三極體V7～V8的集電極相連後接「負向」輸出端子L2。
所述的電沉積電流源，電源模塊包括變壓器B、整流橋QL1、電阻R20、發光二極體D7和由電容C4～C7、穩壓器IC4～IC5組成的濾波穩壓電路，其中，變壓器B的輸入端接市電，其輸出端的中心抽頭接地，其輸出端接整流橋QL1的輸入端，整流橋QL1的輸出端經濾波穩壓電路濾波穩壓後與其它模塊相接，用於提供工作電源。
所述的電沉積電流源，整流橋QL1的正向輸出端分別經電容C4接地、經穩壓器IC4接地和接電容C6及電阻R20，電容C6的另一端接地，電阻R20的另一端經發光二極體D7接地，整流橋QL1的負向輸出端分別經電容C5接地、經穩壓器IC5接地和接電容C7，電容C7的另一端接地。
其工作原理為矩形波發生模塊產生對地單極性的矩形波，該矩形波的周期和佔空比由周期和佔空比連續調整模塊連續調整，並由單/雙極性變換模塊將單極性的矩形波形轉變成雙極性信號，並驅動功率輸出模塊向負載提供極性交替的電流。上述各模塊的工作所需電源均由電源模塊提供。
本實用新型與現有技術相比，具有如下優點1、在周期和佔空比連續調整模塊中，用集成運算放大器構成電容倍增器，放大電容的容量，並設有可調電阻VR1～VR2，巧妙的將其固定比例放大變為連續可調比例放大，形成本發明的周期連續調整電路，實現了周期和佔空比可連續調整的獨特結合，並且通過同相和反相比例放大的轉換，既可以周期擴展，又可以周期壓縮，使波形周期可以小於又可數倍於RC定時電路的時間常數所決定的數值，以致於接近無限長的周期。
2、在由兩隻運算放大器構成的單/雙極性變換模塊中，集成運算放大器IC3由兩隻運算放大器構成，且兩隻運算放大器接成電壓比較器的形式，在矩形波發生電路的輸出信號控制下，可輸出周期和佔空比與矩形波相同、但極性由單向變成了正負兩個方向的激勵電流，並用電位器實現了輸出電流強度的連續調節，這是以往的電沉積電源所無法實現的。
3、在功率輸出模塊中，改發射極輸出為集電極輸出，從而由恆壓輸出變成了恆流輸出，更加適應電沉積加工的需要，並通過改變輸出端子的連接方式，提供平衡輸出和不平衡輸出，加工簡單，造價低，功能全。
圖1是本實用新型的工作原理框圖；圖2是本實用新型一實施例的電路圖。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明殼體內變壓器B的輸入端接市電，其輸出端接整流橋QL1的輸入端，整流橋QL1的輸出由電容C4～C7、穩壓器IC4～IC5組成的濾波穩壓電路濾波穩壓後向其它模塊提供工作電源正電源Vcc和負電源Vcc。本實施例中矩形波發生模塊採用常見的555定時電路IC2構成多諧振蕩器，也可用TTL或MOS門電路和運算放大器等構成。用兩隻運算放大器構成的電容倍增器IC1，其管腳8、管腳4對應接正、負電源Vcc，管腳5分別經電阻R1接雙刀雙擲開關SW的中間轉換端SW-1-2和經電阻R2接地，管腳7分別經電容C2接其管腳6、經電容C1接其管腳3和經可調電阻VR1接雙刀雙擲開關SW的中間轉換端SW-2-2，其管腳1、管腳2及555定時電路IC2的管腳2、管腳6相連後接雙刀雙擲開關SW的端子SW-2-1及端子SW-1-3，雙刀雙擲開關SW的端子SW-1-1接正電源Vcc，其端子SW-2-3接地，電容倍增器IC1的管腳6還接可調電阻VR1的可調端，其管腳3還分別接二極體D1～D2，具中二極體D1的另一端依次經電阻R3、可調電阻VR2、電阻R4接正電源Vcc，二極體D2的另一端分別接可調電阻VR2的可調端及555定時電路IC2的管腳7，巧妙的將電容倍增器的固定比例放大變為連續可調比例放大，形成本發明的周期連續調整電路，實現了周期和佔空比均能連續調整、既可以周期擴展、又可以周期壓縮的獨特結合，使波形周期可以遠小於RC定時電路的時間常數所決定的數值。矩形波發生模塊產生的是脈動波形，無法驅動輸出電路產生極性交替的電流。在本實施例中，內含兩隻運算放大器的雙運放集成電路IC3接成電壓比較器的形式，其管腳8、管腳4對應接正、負電源Vcc，管腳5接其管腳2，並分別經電阻R7接地、經電阻R6接正電源Vcc，管腳6接其管腳3，並經電阻R5接555定時電路IC2的管腳3，且管腳2與管腳3之間並接有二極體D3、D4，管腳1分別經雙聯電位器VR3的一聯VR3-1接功率輸出模塊和經電阻R9接三極體V9的基極，三極體V9與發光二極體D5、電阻R8構成正向輸出指示電路，管腳7分別經雙聯電位器VR3的另一聯VR3-2接功率輸出模塊和經電阻R11接三極體V10的基極，三極體V10與發光二極體D6、電阻R10構成負向輸出指示電路。這樣便可輸出周期和佔空比與矩形波相同、但極性由單向變成了正負兩個方向的電流，並通過雙聯電位器VR3實現了輸出電流大小的調節。功率輸出模塊採用PNP、NPN兩種極性的三極體V1～V8構成互補對稱雙向驅動電路作為功率輸出級，其中電阻R16、R18的一端及三極體V5、V7的發射極接正電源Vcc，電阻R16的另一端分別接三極體V1的集電極及三極體V5的基極，三極體V1、V2的基極相連後經電阻R14接地、經電阻R12接單/雙極性變換模塊的一輸出端，三極體V1與三極體V2的發射極相接後接地，三極體V2的集電極分別接三極體V6的基極、經電阻R17接負電源Vcc，三極體V6的發射極接負電源Vcc，其集電極與三極體V5的集電極相接後接整流橋QL2的一個輸入端，整流橋QL2的另一輸入端接「正向」輸出端子L1，其兩輸出端接電流表A，電阻R18的另一端分別接三極體V3的集電極及三極體V7的基極，三極體V3、V4的基極相連後經電阻R15接地、經電阻R13接單/雙極性變換模塊的另一輸出端，三極體V3與三極體V4的發射極相接後接地，三極體V4的集電極分別接三極體V8的基極、經電阻R19接負電源Vcc，三極體V8的發射極接負電源Vcc，三極體V7、V8的集電極相連後接「負向」輸出端子L2。這樣，在功率輸出模塊中，改發射極輸出為集電極輸出，從而由恆壓輸出變成了恆流輸出，更加適應電沉積加工的需要，並通過改變輸出端子的連接方式，提供平衡輸出和不平衡輸出。整個技術方案結構簡單，造價低，功能全，性能可靠。
權利要求1.一種電沉積電流源，包括一殼體，殼體內設有電源模塊、矩形波發生模塊、周期和佔空比連續調整模塊、單/雙極性變換模塊和功率輸出模塊，其特徵在於電源模塊與其它模塊連接，用於提供工作電源，周期和佔空比連續調整模塊的輸出端接矩形波發生模塊的輸入端，矩形波發生模塊的輸出端接單/雙極性變換模塊的輸入端，單/雙極性變換模塊的輸出端接功率輸出模塊的輸入端，由功率輸出模塊向負載提供極性交替的電流。
2.如權利要求1所述的電沉積電流源，其特徵在於矩形波發生模塊採用555定時電路IC2。
3.如權利要求1所述的電沉積電流源，其特徵在於周期和佔空比連續調整模塊包括用兩隻運算放大器構成的電容倍增器IC1、電阻R1～R4、可調電阻VR1～VR2、雙刀雙擲開關SW、電容C1～C2及二極體D1～D2，其中電容倍增器IC1的管腳4接負電源Vcc，管腳5分別經電阻R1接雙刀雙擲開關SW的中間轉換端SW-1-2和經電阻R2接地，管腳8接正電源Vcc，管腳7分別經電容C2接其管腳6、經電容C1接其管腳3、經可調電阻VR1接雙刀雙擲開關SW的中間轉換端SW-2-2，其管腳1和管腳2及555定時電路IC2的管腳2和管腳6相連後接雙刀雙擲開關SW的端子SW-2-1及端子SW-1-3，雙刀雙擲開關SW的端子SW-1-1接正電源Vcc，其端子SW-2-3接地，電容倍增器IC1的管腳6還接可調電阻VR1的可調端，其管腳3還分別接二極體D1～D2，其中二極體D1的另一端依次經電阻R3、可調電阻VR2、電阻R4接正電源Vcc，二極體D2的另一端分別接可調電阻VR2的可調端及555定時電路IC2的管腳7。
4.如權利要求1所述的電沉積電流源，其特徵在於單/雙極性變換模塊包括一隻雙運放集成運算放大器IC3、電阻R5～R11、雙聯電位器VR3、二極體D3～D6和三極體V9～V10，其中集成運算放大器IC3的管腳4接負電源Vcc，管腳5接其管腳2，並分別經電阻R7接地、經電阻R6接正電源Vcc，管腳6接其管腳3，並經電阻R5接555定時電路IC2的管腳3，且管腳2與管腳3之間並接有二極體D3、D4，管腳1分別經雙聯電位器VR3的一聯VR2-1接功率輸出模塊和經電阻R9接三極體V9的基極，三極體V9的發射極接地，其集電極依次經發光二極體D5、電阻R8接正電源Vcc，管腳7分別經雙聯電位器VR3的另一聯VR3-2接功率輸出模塊和經電阻R11接三極體V10的基極，三極體V10的發射極接地，其集電極依次經發光二極體D6、電阻R10接正電源Vcc，其管腳8接正電源Vcc。
5.如權利要求1所述的電沉積電流源，其特徵在於功率輸出模塊包括電阻R12～R19、整流橋QL2、電流表A和三極體V1～V8，其中電阻R16、R18的一端及三極體V5、V7的發射極接正電源Vcc，電阻R16的另一端分別接三極體V1的集電極及三極體V5的基極，三極體V1～V2的基極相連後經電阻R14接地、經電阻R12接單/雙極性變換模塊的一輸出端，三極體V1與三極體V2的發射極相接後接地，三極體V2的集電極分別接三極體V6的基極、經電阻R17接負電源Vcc，三極體V6的發射極接負電源Vcc，其集電極與三極體V5的集電極相接後接整流橋QL2的一輸入端，整流橋QL2的另一輸入端接「正向」輸出端子L1，整流橋QL2的兩輸出端接電流表A，電阻R18的另一端分別接三極體V3的集電極及三極體V7的基極，三極體V3～V4的基極相連後經電阻R15接地、經電阻R13接單/雙極性變換模塊的另一輸出端，三極體V3與三極體V4的發射極相接後接地，三極體V4的集電極分別接三極體V8的基極和經電阻R19接負電源Vcc，三極體V8的發射極接負電源Vcc，三極體V7～V8的集電極相連後接「負向」輸出端子L2。
6.如權利要求1所述的電沉積電流源，其特徵在於電源模塊包括變壓器B、整流橋QL1、電阻R20、發光二極體D7和由電容C4～C7、穩壓器IC4～IC5組成的濾波穩壓電路，其中，變壓器B的輸入端接市電，其輸出端的中心抽頭接地，其輸出端接整流橋QL1的輸入端，整流橋QL1的輸出端經濾波穩壓電路濾波穩壓後與其它模塊相接，用於提供工作電源。
7.如權利要求6所述的電沉積電流源，其特徵在於整流橋QL1的正向輸出端分別經電容C4接地、經穩壓器IC4接地和接電容C6及電阻R20，電容C6的另一端接地，電阻R20的另一端經發光二極體D7接地，整流橋QL1的負向輸出端分別經電容C5接地、經穩壓器IC5接地和接電容C7，電容C7的另一端接地。
專利摘要本實用新型提供一種電沉積電流源,其特徵在於:電源模塊與其它模塊控制連接,用於提供工作電源,周期和佔空比連續調整模塊的輸出端接矩形波發生模塊的輸入端,矩形波發生模塊的輸出端接單/雙極性變換模塊的輸入端,單/雙極性變換模塊的輸出端接功率輸出模塊的輸入端,由功率輸出模塊向負載提供極性交替的電流。該設備結構簡單、使用方便、造價低，可使用於電沉積加工工藝的研究和實驗。
文檔編號G05F1/10GK2375989SQ9922099
公開日2000年4月26日 申請日期1999年5月25日 優先權日1999年5月25日
發明者王正文 申請人:淄博學院