直流疊加脈衝電源的製作方法
2023-10-07 03:50:59
專利名稱：直流疊加脈衝電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及到一種電源，具體涉及到一種直流疊加脈衝電源。
背景技術：
在金屬材料的氧化或電鍍過程中，通常使用直流電源和脈衝電源。使用脈衝電源進行電鍍，在脈衝電鍍過程中，當電流導通時，脈衝(峰值)電流相當於普通直流電流的幾倍甚至幾十倍，正是這個瞬時高電流密度使金屬離子在極高的過電位下還原，從而使沉積層晶粒變細；當電流關斷時，陰極區附近放電離子又恢復到初始濃度，濃差極化消除，這利於下一個脈衝同期繼續使用高的脈衝(峰值)電流密度，同時關斷期內還伴有對沉積層有利的重結晶、吸脫附等現象。這樣的過程同期性地貫穿整個電鍍過程的始末，實踐證明，脈衝電源在細化結晶比傳統直流電鍍有著不可比擬的優越性，有較好的抗腐蝕和抗磨損能力，且裂紋少，有較強的滲鍍能力和較好的電鍍質量；同時，脈衝電鍍在改善鍍層物理化學性能，節約貴重金屬等方面比傳統直流電鍍有著不可比擬的優越性。由於在性能上的上述明顯優點，脈衝工藝已得到廣泛應用，而脈衝電源則是脈衝工藝中的關鍵設備。現有技術的直流疊加脈衝電源輸出參數固定的單向脈衝電流，其各種參數都是預先設定的，工作過程中上述各種參數都是無法改變的，一般要修改參數，就必須在停機後重新設定，所以在使用過程中，很難甚至沒有辦法對脈衝電源的各種參數，比如電壓、電流、 脈衝的頻率、通斷比根據實際需要進行調節和修改，這直接影響了直流疊加脈衝電源的使用效果。所述單向脈衝是指電流方向不隨時間改變的脈衝波形。
實用新型內容為此，本實用新型所要解決的是現有的直流疊加脈衝電源參數固定帶來的沒有辦法對工作中的脈衝電源的各種參數根據實際需要進行調節和修改的技術問題，提供一種新型直流疊加脈衝電源。為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案如下提供一種直流疊加脈衝電源，包括直流電源和脈衝電源，所述直流電源的電源輸出端與所述脈衝電源的電源輸出端的連接點為所述直流疊加脈衝電源的電源輸出端，還包括中央控制單元；輸入設定單元，所述輸入設定單元的控制信號輸出端與所述中央控制單元的控制信號輸入端相連；光電隔離單元，所述光電隔離單元的脈衝電源控制信號輸入端與所述中央控制單元的脈衝電源控制信號輸出端相連；驅動單元，所述驅動單元的脈衝電源控制信號輸入端與所述光電隔離單元的脈衝電源控制信號輸出端相連，所述驅動單元的脈衝電源控制信號輸出端為所述直流疊加脈衝電源的脈衝電源輸出端。[0011]還包括與所述中央控制單元的溫度信號輸入端相連的溫度檢測單元；與所述中央控制單元的電流信號輸入端相連的電流檢測單元；與所述中央控制單元的短路檢測信號輸入端相連的短路保護單元，所述短路保護單元包括比較器和與所述比較器輸出端相連的光電耦合器。所述驅動單元包括OCL電路和IGBT驅動電路；所述IGBT驅動電路由三個IGBT 管並聯而成；所述OCL電路的輸出端與所述IGBT驅動電路的三個IGBT管的柵極相連；所述OCL電路的輸入端即為所述驅動單元的脈衝電源控制輸入端，所述IGBT驅動電路的三個 IGBT管的發射極即為所述直流疊加脈衝電源的脈衝電源輸出端。還包括第二二極體D2和第三二極體D3，所述第二二極體D2的正極與所述脈衝電源的輸出端相連；所述第三二極體D3的正極與所述直流電源的輸出端相連；所述第二二極體D2的負極和所述第三二極體D3的負極相連且連接點為所述直流疊加脈衝電源的脈衝電源輸出端。還包括可編程看門狗監控單元，所述可編程看門狗監控單元的監控信號輸出端與所述中央控制單元的監控信號輸入端相連；輸出單元，所述輸出單元的輸出信號輸入端與所述中央控制單元的輸出信號輸出端相連。所述中央控制單元為單片機；所述輸入單元為鍵盤；所述輸出單元為顯示屏。本實用新型的上述技術方案相比現有技術具有以下優點本實用新型的脈衝電源包括中央控制單元、輸入設定單元、光電隔離單元和驅動單元；從而能對電壓、電流、脈衝的頻率和通斷比進行修改和設定；通過疊加直流，可以獲得大功率的脈衝電源。本實用新型還採用了可編程看門狗監控單元，從而在單片機死機時能自動復位， 確保了設定的脈衝參數不會丟失。本實用新型還採用了溫度檢測單元、電流檢測單元和短路保護單元，並顯示溫度值和電流值的大小，確保了其工作的穩定性和可靠性。
為了使本實用新型的內容更容易被清楚的理解，下面根據本實用新型的具體實施例並結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中圖1為本實用新型一個實施例的直流疊加脈衝電源的結構框圖；圖2為圖1中所示驅動單元電路結構示意圖。圖中附圖標記表示為10-中央控制單元，11-可編程看門狗控制單元，12-溫度檢測單元，13-輸入單元，14-電流檢測單元，15-短路保護單元，16-輸出單元，17-光電隔離單元，18-驅動單元，181-0CL電路，182-IGBT驅動電路。
具體實施方式
參見圖1和圖2所示，本實用新型一個實施例的單脈衝電源包括中央控制單元10、
4由一個光電耦合器Ul構成的光電隔離單元17和驅動單元18、可編程看門狗監控單元11、 顯示屏構成的輸出單元16、鍵盤構成的輸入設定單元13、與所述中央控制單元10的溫度信號輸入端相連的溫度檢測單元12、與所述中央控制單元10的電流信號輸入端相連的電流檢測單元14和與所述中央控制單元10的短路檢測信號輸入端相連的短路保護單元15。所述中央控制單元10的脈衝電源控制信號輸出端接所述光電耦合器Ul構成的所述光電隔離單元17的脈衝電源控制信號輸入端，即光電耦合器Ul的輸入端；所述光電隔離單元17的脈衝電源控制輸出端，即所述光電耦合器Ul的輸出端接所述驅動單元18的脈衝電源控制輸入端。所述驅動單元18包括OCL ( Output CapacitorLess的縮寫，意思為省去輸出端大電容的功率放大電路)電路181和IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor的縮寫， 意思絕緣柵雙極型電晶體，是由BJT即雙極型三極體和MOS即絕緣柵型場效應管組成的複合全控型電壓驅動式功率半導體器件)驅動電路182。從而使所述IGBT驅動電路182具有較高的工作電壓、較高的工作電流且散熱性能好。所述OCL電路181由電阻Rl、R2、R3和R4、三極體Tl、T2和T3、第一二極體Dl組成。其中，所述第一二極體Dl的正極與所述電阻Rl的一端相連，其連接點與所述光電耦合器Ul的輸出端相連；所述第一二極體Dl的負極與所述電阻R2的一端和所述三極體Tl的基極相連，所述電阻R2的另一端接地；所述電阻Rl的另一端與所述電阻R3的一端相連，其連接點連接+15V直流電源；所述電阻R3的另一端與所述電阻R4的一端相連，其連接點與所述三極體Tl的集電極相連，所述三極體Tl的發射極接地，所述電阻R4的另一端分別與所述三極體T2和所述三極體T3的基極相連；所述三極體T2的集電極接+15V直流電源，所述三極體T3的集電極接-5V直流電源。所述三極體T2和所述三極體T3的發射極的連接點即為所述OCL電路181的輸出端，通過電阻R6、R7和R8分別與所述IGBT驅動電路182 的三個IGBT管的柵極相連。所述IGBT驅動電路182中IGBT管II、IGBT管12和IGBT管13並聯，電阻R9、 RlO和Rll依次串接在所述IGBT管II、IGBT管13和IGBT管12的柵極和發射極之間。所述IGBT管II、IGBT管12和IGBT管13的集電極接0至50V直流電源。所述IGBT管II、 IGBT管12和IGBT管13的發射極即為所述IGBT驅動電路的輸出端。還包括第二二極體D2和第三二極體D3，所述第二二極體D2的正極與所述脈衝電源的輸出端即所述IGBT驅動電路的輸出端相連；所述第三二極體D3的正極與所述直流電源的輸出端相連；所述第二二極體D2的負極和所述第三二極體D3的負極相連且連接點為所述直流疊加脈衝電源的脈衝電源輸出端，所述直流疊加脈衝電源的脈衝電源的輸入端接地。型號為X25045的所述可編程看門狗監控單元11的監控信號輸出端接型號為 89C51的所述中央控制單元10的監控信號輸入端，所述中央控制單元10的顯示信號輸出端接所述輸出單元16的顯示信號輸入端，所述輸入設定單元13的控制信號輸出端接所述中央控制單元10的控制信號輸入端。其中，所述X25045為內置EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory的縮寫，意思為電可擦可編程只讀存儲器，是一種常用的掉電後數據不丟失的存儲晶片)存儲晶片，用來存儲設定脈衝參數，以防停機時丟失數據。[0036]所述短路保護單元15包括比較器和與所述比較器輸出端相連的光電耦合器。所述溫度檢測單元12和所述電流檢測單元14用來監視所述IGBT管的運行情況。 因為待測電流是脈衝電流，將該信號調理後變為0 5V的脈衝電壓信號，送到模擬開關，用 89C51的輸出脈衝信號作為模擬開關的控制信號，開關後面設置一個運放跟隨器，所述運放跟隨器同向端對地接0. IuF電容。脈衝為高電平期間，模擬開關導通，對電容充電，低電平期間，模擬開關斷開，電容放電，由於充電快而放電慢，跟隨器輸出的即為脈衝信號峰值。溫度檢測採用DS1820集成溫度傳感器，測量範圍從-55 +125°C。為了在電鍍工作過程中短路發生時保護電源電路尤其是IGBT管免遭損壞，所以設置短路保護單元15，所述短路保護單元15中採用比較器LM339對電流取樣檢測。當發生短路現象產生很大的短路電流時，比較器經光電耦合器向單片機89C51發中斷請求信號， 在中斷服務程序中，停發脈衝並發出警告信號，經幾秒鐘後再重新發脈衝。如經過兩次中斷後短路仍未消除，將關閉電源。所述單片機89C51的面板有三個四位顯示器，分別顯示電壓、電流和脈衝參數。本實用新型的單脈衝電源工作過程具體論述如下所述中央控制單元10上電系統初始化後，CPU (Central Processing Unit的縮寫，意思為中央處理器)讀取EEPROM中的頻率、通斷比及定時等信息；後根據來自所述輸入設定單元13的用戶選擇信號而在所述輸出單元16的顯示屏上顯示進入頻率、通斷比計算周期T或基本定時時間的設置界面；在此界面上用戶可進行頻率、通斷比、定時時間的設置，並完成對溫度的測試，保證在工作過程中設定所述單脈衝電源的各種參數。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本實用新型的保護範圍之中。
權利要求1.一種直流疊加脈衝電源，包括直流電源和脈衝電源，所述直流電源的電源輸出端與所述脈衝電源的電源輸出端的連接點為所述直流疊加脈衝電源的電源輸出端，其特徵在於還包括中央控制單元；輸入設定單元，所述輸入設定單元的控制信號輸出端與所述中央控制單元的控制信號輸入端相連；光電隔離單元，所述光電隔離單元的脈衝電源控制信號輸入端與所述中央控制單元的脈衝電源控制信號輸出端相連；驅動單元，所述驅動單元的脈衝電源控制信號輸入端與所述光電隔離單元的脈衝電源控制信號輸出端相連，所述驅動單元的脈衝電源控制信號輸出端為所述直流疊加脈衝電源的脈衝電源輸出端。
2.根據權利要求1所述的直流疊加脈衝電源，其特徵在於還包括與所述中央控制單元的溫度信號輸入端相連的溫度檢測單元；與所述中央控制單元的電流信號輸入端相連的電流檢測單元；與所述中央控制單元的短路檢測信號輸入端相連的短路保護單元，所述短路保護單元包括比較器和與所述比較器輸出端相連的光電耦合器。
3.根據權利要求2所述的直流疊加脈衝電源，其特徵在於所述驅動單元包括OCL電路和IGBT驅動電路；所述IGBT驅動電路由三個IGBT管並聯而成；所述OCL電路的輸出端與所述IGBT驅動電路的三個IGBT管的柵極相連；所述OCL電路的輸入端即為所述驅動單元的脈衝電源控制輸入端，所述IGBT驅動電路的三個IGBT管的發射極即為所述直流疊加脈衝電源的脈衝電源輸出端。
4.根據權利要求1-3任一所述的直流疊加脈衝電源，其特徵在於還包括第二二極體 D2和第三二極體D3，所述第二二極體D2的正極與所述脈衝電源的輸出端相連；所述第三二極體D3的正極與所述直流電源的輸出端相連；所述第二二極體D2的負極和所述第三二極體D3的負極相連且連接點為所述直流疊加脈衝電源的脈衝電源輸出端。
5.根據權利要求4所述的直流疊加脈衝電源，其特徵在於還包括可編程看門狗監控單元，所述可編程看門狗監控單元的監控信號輸出端與所述中央控制單元的監控信號輸入端相連；輸出單元，所述輸出單元的輸出信號輸入端與所述中央控制單元的輸出信號輸出端相連。
6.根據權利要求5所述的直流疊加脈衝電源，其特徵在於所述中央控制單元為單片機；所述輸入單元為鍵盤；所述輸出單元為顯示屏。
專利摘要一種直流疊加脈衝電源，包括中央控制單元、輸入設定單元、光電隔離單元和驅動單元，其中，所述輸入設定單元的控制信號輸出端與所述中央控制單元的控制信號輸入端相連，所述光電隔離單元的脈衝電源控制信號輸入端與所述中央控制單元的脈衝電源控制信號輸出端相連，所述光電隔離單元的脈衝電源控制信號輸出端與所述驅動單元的脈衝電源控制信號輸入端相連，所述驅動單元的脈衝電源控制信號輸出端為所述單脈衝電源的脈衝電源輸出端。從而能對電壓、電流、脈衝的頻率和通斷比進行修改和設定；通過疊加直流，可以獲得大功率的脈衝電源。
文檔編號H02M9/02GK202261075SQ201120353458
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者崔建勳 申請人:崔建勳