負高壓電子打火成球裝置的製作方法
2023-12-11 19:44:27 2
專利名稱：負高壓電子打火成球裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電子打火成球裝置。
背景技術：
在球鍵合設備中，電子打火成球裝置是必不可少的重要裝置，電子打火成球的過程是一個高壓尖端放電過程。金線與打火針之間的高壓將兩者間的空氣擊穿後維持一定的電流，將引線熔化，液態的金屬在表面張力的作用下形成第一鍵合所需的自由空氣球。根據鍵合的器件工藝要求不同和引線的直徑區別，對成球的尺寸也有不同的需求。現有電子打火成球裝置不能夠對成球尺寸嚴格控制，也不能對放電的時間和電流進行精密的控制，因此，穩定性和可靠性不高，影響電子打火成球的質量，影響鍵合過程的順利進行。
發明內容
本發明的目的是為球鍵合設備提供一種負高壓電子打火成球裝置，解決嚴格控制打火成球尺寸的問題，也就是要解決精密控制電子打火成球裝置的放電時間和電流強度的問題，實現對整個打火成球工作過程的自動監控，將狀態及時反饋，以保證整個設備系統能夠正常運行，確保電子打火成球穩定、可靠、高速。
本發明的技術方案如下這種負高壓電子打火成球裝置，與打火放電迴路相連接，其特徵在於其中包含一個與接口電路連接的基於可編程邏輯器件CPLD的邏輯控制電路；一個負高壓控制電路，對其輸入上述邏輯控制電路輸出的負高壓控制信號；一個負低壓控制電路，對其輸入上述邏輯控制電路輸出的負低壓控制信號；一個高壓高頻變壓器，它接收上述負高壓控制電路輸出的脈衝信號，它對打火放電迴路輸出一個負高壓；一個低壓高頻變壓器，它接收上述負低壓控制電路輸出的高頻振蕩信號，它對打火放電迴路輸出一個負低壓；一個D/A轉換器，它將負低壓控制電路輸出的數位訊號轉換為模擬信號；一個恆流控制電路，它將D/A轉換器輸出的模擬電信號經恆流後輸入低壓高頻變壓器；一個電流採樣電路，它採集打火放電迴路輸出的電流信號；一個檢測反饋電路，對它輸入上述電流採樣電路輸出的電信號，並對上述邏輯控制電路輸入反饋信號。
上述接口電路是USB接口電路、普通串行通訊接口電路或乙太網接口電路。
這種負高壓電子打火成球裝置，其特徵是由基於可編程邏輯器件CPLD的邏輯控制電路產生控制信號和對反饋信號進行判斷處理，由兩個高頻變壓器分別產生負高壓和負低壓，通過恆流控制電路進行電流控制，迴路中有電流採樣電路和檢測反饋電路。
應用負高壓電子打火成球裝置的應用方法，其特徵在於通過命令數據通訊接口傳來控制數據和命令，包括打火放電的時間值、電流值、啟動和停止等數據和命令，在打火放電的時間值、電流值設定完成之後，啟動命令將使本裝置進入一個打火放電的工作周期；由設定的打火放電的時間值通過基於可編程邏輯器件CPLD的邏輯控制電路產生一寬度可調的脈衝信號控制負高壓控制電路產生一寬度很窄的脈衝信號來控制高壓高頻變壓器瞬間導通將空氣擊穿，同時邏輯控制電路產生的這一寬度可調的脈衝信號控制負低壓控制電路產生高頻振蕩，時間長度等於產生的可調脈衝信號寬度，由它控制低壓高頻變壓器的導通時間，實現對打火放電時間的嚴格控制；同時由設定的電流值經八位D/A轉換器產生一模擬信號通過恆流控制電路來限制迴路電流實現對放電電流的控制，通過調節電流設定值決定決定電流的大小，精度256級可調；通過打火放電時間和電流的控制就可以實現對成球尺寸的精確控制；在打火針和金屬絲之間的打火放電迴路形成負高壓將空氣擊穿，負低壓維持放電電流的打火放電過程，電流採樣電路實時採樣整個打火放電過程中迴路的電流值經處理放大後轉換為一電壓值，由檢測反饋電路對這一電壓值進行比較，其結果反饋到邏輯控制電路對整個過程中的工作狀態進行實時分析，判斷出打火放電過程中可能出現的三種狀態，正常、開路或短路，並在開路或短路的異常情況下及時做出反應，將寬度可調的脈衝控制信號關斷使低壓高頻變壓器停止導通，這樣就及時的結束了放電狀態，實現對整個裝置的保護，最後再將整個過程的狀態發送到命令數據通訊接口，完成電子打火放電的整個控制過程。
本發明為負高壓設計，可同時對整個打火成球工作過程進行監控，將狀態及時反饋以保證整個設備系統能夠正常運行，因為離子流是離開金屬球(劈刀)和流向打火針，可改善金屬球尺寸控制和提高劈刀壽命。為了保證成球尺寸和形狀的一致性對電子打火放電時間和電流進行精密控制，使用高精度的晶振經分頻後通過計數器實現對放電時間的精確控制。通過改變計數器預置值可以實現輸出範圍0～32ms連續可調，同時為了實現對放電電流的高精度控制，放電過程中採用負高低壓設計。分別由兩個高頻變壓器產生，負高壓為-4.8KV～-5.2KV，負低壓為-700V左右。在打火過程中首先由負高壓脈衝將空氣擊穿，再由負低壓維持放電電流。電流值可在8mA～70mA的範圍內連續可調。為了提高電子打火的響應速度，所有的邏輯信號處理都通過硬體來完成，完全能夠滿足高速鍵合設備的需要。本發明對電子打火成球的狀態進行全程監控，設計了完善的採樣、檢測和反饋電路，用戶可以及時掌握打火後的狀態。如果電子打火失敗會反饋錯誤信息，使主機或用戶可以根據反饋信息做出相應的處理並且在異常時及時結束放電狀態，保護裝置不受損壞。廣泛適用於各種球鍵合設備。
圖1是本發明的原理框圖。
具體實施例方式
實施例參見圖1，這種負高壓電子打火成球裝置，與打火放電迴路相連接，它包含一個與接口電路1連接的基於可編程邏輯器件CPLD的邏輯控制電路2；一個負高壓控制電路3，對其輸入上述邏輯控制電路輸出的負高壓控制信號；一個負低壓控制電路4，對其輸入上述邏輯控制電路輸出的負低壓控制信號；一個高壓高頻變壓器5，它接收上述負高壓控制電路輸出的脈衝信號，它對打火放電迴路9輸出一個負高壓；一個低壓高頻變壓器6，它接收上述負低壓控制電路輸出的高頻振蕩信號，它對打火放電迴路9輸出一個負低壓；一個D/A轉換器7，它將負低壓控制電路輸出的數位訊號轉換為模擬信號；一個恆流控制電路8，它將D/A轉換器輸出的模擬電信號經恆流後輸入低壓高頻變壓器；一個電流採樣電路10，它採集打火放電迴路9輸出的電流信號；一個檢測反饋電路11，對它輸入上述電流採樣電路輸出的電信號，並對上述邏輯控制電路輸入反饋信號。
上述接口電路1是USB接口電路、普通串行通訊接口電路或乙太網接口電路。
本發明通過命令數據通訊接口1傳來控制數據和命令，包括打火放電的時間值、電流值、啟動和停止等數據和命令。在打火放電的時間值、電流值設定完成之後，啟動命令將使本裝置進入一個打火放電的工作周期，其過程是由設定的打火放電的時間值通過基於可編程邏輯器件CPLD的邏輯控制電路2產生一寬度可調的脈衝信號控制負高壓控制電路3產生一寬度很窄的脈衝信號來控制高壓高頻變壓器4瞬間導通將空氣擊穿，同時2產生的這一寬度可調的脈衝信號控制負低壓控制電路5產生高頻振蕩，時間長度等於2產生的可調脈衝信號寬度，由它控制低壓高頻變壓器6的導通時間，實現對打火放電時間的嚴格控制。同時由設定的電流值經八位D/A轉換器7產生一模擬信號通過恆流控制電路8來限制迴路電流實現對放電電流的控制，通過調節電流設定值決定決定電流的大小，精度256級可調。通過打火放電時間和電流的控制就可以實現對成球尺寸的精確控制。在打火針和金屬絲之間的打火放電迴路9形成負高壓將空氣擊穿，負低壓維持放電電流的打火放電過程，電流採樣電路10實時採樣整個打火放電過程中迴路的電流值經處理放大後轉換為一電壓值，由檢測反饋電路11對這一電壓值進行比較，其結果反饋到邏輯控制電路2對整個過程中的工作狀態進行實時分析，判斷出打火放電過程中可能出現的三種狀態，正常、開路或短路，並在開路或短路的異常情況下及時做出反應，將寬度可調的脈衝控制信號關斷使低壓高頻變壓器6停止導通，這樣就及時的結束了放電狀態，實現對整個裝置的保護，最後再將整個過程的狀態發送到命令數據通訊接口1，完成電子打火放電的整個控制過程。
權利要求
1.一種負高壓電子打火成球裝置，與打火放電迴路相連接，其特徵在於其中包含一個與接口電路連接的基於可編程邏輯器件CPLD的邏輯控制電路；一個負高壓控制電路，對其輸入上述邏輯控制電路輸出的負高壓控制信號；一個負低壓控制電路，對其輸入上述邏輯控制電路輸出的負低壓控制信號；一個高壓高頻變壓器，它接收上述負高壓控制電路輸出的脈衝信號，它對打火放電迴路輸出一個負高壓；一個低壓高頻變壓器，它接收上述負低壓控制電路輸出的高頻振蕩信號，它對打火放電迴路輸出一個負低壓；一個D/A轉換器，它將負低壓控制電路輸出的數位訊號轉換為模擬信號；一個恆流控制電路，它將D/A轉換器輸出的模擬電信號經恆流後輸入低壓高頻變壓器；一個電流採樣電路，它採集打火放電迴路輸出的電流信號；一個檢測反饋電路，對它輸入上述電流採樣電路輸出的電信號，並對上述邏輯控制電路輸入反饋信號。
2.根據權利要求1所述的負高壓電子打火成球裝置，其特徵在於上述接口電路是USB接口電路、普通串行通訊接口電路或乙太網接口電路。
3.一種負高壓電子打火成球裝置，其特徵是由基於可編程邏輯器件CPLD的邏輯控制電路產生控制信號和對反饋信號進行判斷處理，由兩個高頻變壓器分別產生負高壓和負低壓，通過恆流控制電路進行電流控制，迴路中有電流採樣電路和檢測反饋電路。
4.根據權利要求1所述的負高壓電子打火成球裝置的應用方法，其特徵在於通過命令數據通訊接口傳來控制數據和命令，包括打火放電的時間值、電流值、啟動和停止等數據和命令，在打火放電的時間值、電流值設定完成之後，啟動命令將使本裝置進入一個打火放電的工作周期；由設定的打火放電的時間值通過基於可編程邏輯器件CPLD的邏輯控制電路產生一寬度可調的脈衝信號控制負高壓控制電路產生一寬度很窄的脈衝信號來控制高壓高頻變壓器瞬間導通將空氣擊穿，同時邏輯控制電路產生的這一寬度可調的脈衝信號控制負低壓控制電路產生高頻振蕩，時間長度等於產生的可調脈衝信號寬度，由它控制低壓高頻變壓器的導通時間，實現對打火放電時間的嚴格控制；同時由設定的電流值經八位D/A轉換器產生一模擬信號通過恆流控制電路來限制迴路電流實現對放電電流的控制，通過調節電流設定值決定決定電流的大小，精度256級可調；通過打火放電時間和電流的控制就可以實現對成球尺寸的精確控制；在打火針和金屬絲之間的打火放電迴路形成負高壓將空氣擊穿，負低壓維持放電電流的打火放電過程，電流採樣電路實時採樣整個打火放電過程中迴路的電流值經處理放大後轉換為一電壓值，由檢測反饋電路對這一電壓值進行比較，其結果反饋到邏輯控制電路對整個過程中的工作狀態進行實時分析，判斷出打火放電過程中可能出現的三種狀態，正常、開路或短路，並在開路或短路的異常情況下及時做出反應，將寬度可調的脈衝控制信號關斷使低壓高頻變壓器停止導通，這樣就及時的結束了放電狀態，實現對整個裝置的保護，最後再將整個過程的狀態發送到命令數據通訊接口，完成電子打火放電的整個控制過程。
全文摘要
一種負高壓電子打火成球裝置，與打火放電迴路相連接，它包含一個與接口電路連接的基於可編程邏輯器件CPLD的邏輯控制電路；一個負高壓控制電路；一個負低壓控制電路；一個高壓高頻變壓器；一個低壓高頻變壓器；一個D/A轉換器；一個恆流控制電路；一個電流採樣電路；一個檢測反饋電路。解決嚴格控制打火成球尺寸的問題，也就是要解決精密控制電子打火成球裝置的放電時間和電流強度的問題，實現對整個打火成球工作過程的自動監控，將狀態及時反饋，以保證整個設備系統能夠正常運行，確保電子打火成球穩定、可靠、高速。
文檔編號H01L21/02GK1773786SQ20051020064
公開日2006年5月17日 申請日期2005年10月24日 優先權日2005年10月24日
發明者任紹彬, 張琦 申請人:中國電子科技集團公司第四十五研究所