正反換向脈沖電源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種正反換向脈沖電源，包括直流電源、H橋式電路、整形電路、負(fù)載、多元混合控制單元、驅(qū)動(dòng)單元、反饋單元和上位機(jī)，所述直流電源與所述H橋式電路的輸入端連接，所述整形電路串接負(fù)載后接在H橋式電路的輸出端連接，所述多元混合控制單元通過驅(qū)動(dòng)單元與H橋式電路的控制端連接，所述負(fù)載通過反饋單元與多元混合控制單元連接，所述控制單元與上位機(jī)連接。本實(shí)用新型通過多元混合控制單元控制H橋式電路輸出脈沖的頻率、占空比和幅度并經(jīng)整形電路進(jìn)行整形，避免輸出大的波動(dòng)對(duì)電鍍?cè)O(shè)備及電鍍產(chǎn)品造成傷害，實(shí)現(xiàn)頻率、占空比、正反脈沖幅度分別可調(diào)且同時(shí)可變可切換，減少控制元件數(shù)目及降低控制系統(tǒng)的復(fù)雜度，保證設(shè)備的可靠性。
【專利說明】正反換向脈沖電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種正反換向脈沖電源，屬于電源【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]整流電源為電子線路板電鍍或金屬材料表面電鍍處理提供直流電。隨著復(fù)雜度，厚度，路徑密度的不斷增加，以及孔徑和路徑寬度的變小，傳統(tǒng)的直流電鍍變得越來越困難，甚至導(dǎo)致不良品。為了平衡在表面，特別在孔和微孔中電鍍，迫使降低電流密度，但是這樣會(huì)延長(zhǎng)電鍍時(shí)間，電鍍時(shí)間到了難以接受的地步。隨著正反換向脈沖電源和適合于電鍍過程的化學(xué)組成的到來，縮短電鍍時(shí)間成為了現(xiàn)實(shí)。由于正反換向脈沖電源較普通整流電源復(fù)雜得多，控制系統(tǒng)也相應(yīng)的龐大而且復(fù)雜得多。隨著控制系統(tǒng)元件數(shù)目的增加，周邊組件的體積也相應(yīng)增加，分布參數(shù)影響較大，難以避免元件間相互干擾，從而影響設(shè)備的可靠性。由于電鍍需要正反換向脈沖電源頻率、占空比、正脈沖幅度、反脈沖幅度分別可調(diào)且要同時(shí)可變，并且要無擾切換，避免輸出大的波動(dòng)對(duì)電鍍?cè)O(shè)備及電鍍產(chǎn)品造成傷害，普通的控制系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本實(shí)用新型目的在于提供一種正反換向脈沖電源，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種正反換向脈沖電源，所述正反換向脈沖電源包括直流電源、H橋式電路、整形電路、負(fù)載、多元混合控制單元、驅(qū)動(dòng)單元和反饋單元，所述直流電源與所述H橋式電路的輸入端連接，所述整形電路串接負(fù)載后接在H橋式電路的輸出端連接，所述多元混合控制單元通過所述驅(qū)動(dòng)單元與所述H橋式電路的控制端連接，所述負(fù)載通過所述反饋單元與所述多元混合控制單元連接。
[0005]優(yōu)選地，所述直流電源為開關(guān)電源或工頻電源。
[0006]優(yōu)選地，所述直流電源包括三相降壓變壓器、整流模塊和濾波電容，所述三相降壓變壓器的輸入端與交流電連接，所述三相降壓變壓器的輸出端與所述整流模塊的輸入端連接，所述濾波電容并在所述整流模塊的輸出端形成濾波電路，所述整形電路串接負(fù)載后接在所述濾波電路的兩端。
[0007]優(yōu)選地，所述整形電路為整形電感。
[0008]優(yōu)選地，本實(shí)用新型的正反換向脈沖電源還包括上位機(jī)，所述控制單元與所述上位機(jī)連接。
[0009]優(yōu)選的，多元混合控制單元通過通訊接口與所述上位機(jī)連接。
[0010]因此，本實(shí)用新型通過多元混合控制單元控制H橋式電路輸出脈沖的頻率、占空比和幅度并經(jīng)整形電路進(jìn)行整形，避免輸出大的波動(dòng)對(duì)電鍍?cè)O(shè)備及電鍍產(chǎn)品造成傷害，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)頻率、占空比、正脈沖幅度、反脈沖幅度分別可調(diào)且同時(shí)可變可切換，減少控制元件數(shù)目及降低控制系統(tǒng)的復(fù)雜度，保證設(shè)備的可靠性?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的正反換向脈沖電源的電路框圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型的正反換向脈沖電源的另一電路框圖；
[0013]圖3為本實(shí)用新型的正反換向脈沖電源的控制單元的電路圖；
[0014]圖4為本實(shí)用新型的正反換向脈沖電源的控制單元的另一電子圖；
[0015]圖5為本實(shí)用新型的正反換向脈沖電源的控制單元的又一電子圖；
[0016]圖6為本實(shí)用新型的正反換向脈沖電源的直流電源的電路圖；
[0017]圖7為本實(shí)用新型的正反換向脈沖電源的驅(qū)動(dòng)單元的電路圖；
[0018]圖8為本實(shí)用新型的正反換向脈沖電源的H橋式電路、整形電路和負(fù)載的接線圖；
[0019]圖9為本實(shí)用新型的正反換向脈沖電源的電流反饋電路圖；
[0020]圖10為本實(shí)用新型的正反換向脈沖電源的電壓反饋電路圖。
[0021]附圖標(biāo)記說明如下:
[0022]直流電源1、H橋式電路2、整形電路3、負(fù)載4、多元混合控制單元5、驅(qū)動(dòng)單元6、反饋單元7、通訊接口 8、上位機(jī)9。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使審查員能夠進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)、特征及其他目的，現(xiàn)結(jié)合所附較佳實(shí)施例附以附圖詳細(xì)說明如下，本附圖所說明的實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，并非限定本實(shí)用新型。
[0024]如圖1所示，本實(shí)用新型的正反換向脈沖電源包括直流電源1、H橋式電路2、整形電路3、負(fù)載4、多元混合控制單元5、驅(qū)動(dòng)單元6、反饋單元7，直流電源I與H橋式電路2的輸入端連接，整形電路3串接負(fù)載4后與H橋式電路2的輸出端連接，多元混合控制單元5通過驅(qū)動(dòng)單元6與H橋式電路2的控制端連接,負(fù)載4通過反饋單元7與多元混合控制單元5連接。由此，多元混合控制單元5控制H橋式電路2輸出脈沖的頻率、占空比和幅度并經(jīng)整形電路3進(jìn)行整形，負(fù)載4通過反饋單元7將信號(hào)反饋到多元混合控制單元5，由多元混合控制單元5后再經(jīng)驅(qū)動(dòng)單元6調(diào)節(jié)H橋式電路2的輸出。
[0025]如圖2所示，本實(shí)用新型的正反換向脈沖電源還包括通訊接口 8和上位機(jī)9，控制單元5通過通訊接口 8與上位機(jī)9連接。由此，上位機(jī)9通過通訊接口 8將外部信息輸送到多元混合控制單元5。
[0026]如圖3至圖5所示，本實(shí)用新型的控制單元6由一個(gè)通用的單片機(jī)和一塊ALTERA公司的CycloneIII系列大規(guī)模FPGA芯片組成,單片機(jī)通過通訊接口 8與上位機(jī)9通訊,并通過總線方式與FPGA交換數(shù)據(jù)，其中，P300-P30U P303-P310, P312-P321共20個(gè)端子，每個(gè)端子對(duì)應(yīng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊；P302為輸入信號(hào)連接端子，P311為控制單元電源端子；FPGA芯片是該控制單元的核心，核心運(yùn)行頻率高達(dá)400MHz，內(nèi)部嵌有一個(gè)單片機(jī)用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算，其中，ADC_AD[11..0]為與ADC接口數(shù)據(jù)地址線，ADC_CLK_A為ADC提供時(shí)鐘。ADBUS_S0-ADBUS_S7, PC7_S 為與外接單片機(jī)接口，Apu [9..0]、Apd [9..0]、Anu [9..0]、And [9..0]、Bpu[9..0]、Bpd[9..0]、Bnu[9..0]、Bnd[9..0]信號(hào)分別與外引端子 P300-P301、P303-P310、P312-P321 共 20 個(gè)端子連接。
[0027]如圖6所示，本實(shí)用新型的直流電源I采用開關(guān)電源或工頻電源，其主要與三相交流電連接的三相降壓變壓器T100、由二極管D100-D105構(gòu)成的整流模塊和濾波電容C100，所述整流模塊的輸入端與三相降壓變壓器TlOO的輸出端連接，所述濾波電容ClOO并在整流模塊的輸出端，A、B、C三相交流電接進(jìn)三相降壓變壓器TlOO的原邊，在變壓器的次邊得到低壓交流電，經(jīng)由D100-D105組成的三相不可控整流模塊整流，電容ClOO濾波后輸出上正下負(fù)直流.[0028]如圖7所示，本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)單元6由四個(gè)相同的驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，在此僅描述其中一個(gè)，該驅(qū)動(dòng)電路主要由芯片Ul構(gòu)成，其信號(hào)輸入端與控制單元的一輸出端連接，其信號(hào)輸出端與功率單元連接。如圖8所示，本實(shí)用新型的H橋式電路與整形電路、負(fù)載的接線模塊包括場(chǎng)效應(yīng)管Q1-Q4、電流傳感器CT、負(fù)載RLl、電感LI，場(chǎng)效應(yīng)管Ql、Q2的漏極共接接點(diǎn)Jl，場(chǎng)效應(yīng)管Q3、Q4的源極共接到接點(diǎn)J2，場(chǎng)效應(yīng)管Ql的源極和場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極共接地，場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極和場(chǎng)效應(yīng)管Q4的漏極共接地，所述電流傳感器CT左串接負(fù)載RL和電感LI后接在場(chǎng)效應(yīng)管Ql的源極和場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極處，場(chǎng)效應(yīng)管Q1-Q4的柵極分別與驅(qū)動(dòng)單元的一路驅(qū)動(dòng)電路連接，其中，Jl、J2分別接可調(diào)直流電源的正、負(fù)極，電容C9對(duì)輸入電源進(jìn)行濾波，場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q4組成正向管，場(chǎng)效應(yīng)管Q2、Q3組成反向管，電感LI作為整形電路；當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管Ql、Q4導(dǎo)通時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管Q2、Q3截止，電流由Al+流經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管Q1、LUAO+端、負(fù)載RLl、電流傳感器CT、A0-端、場(chǎng)效應(yīng)管Q4、流出到Al-端，形成正向電流；當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管Q2、Q3導(dǎo)通時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管Ql、Q4截止，電流由Al+流經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管Q2、AO-端、電流傳感器CT、負(fù)載RLl、AO+端、L1、Q3、流出到Al-端，形成反向電流。
[0029]如圖9和圖10所示，本實(shí)用新型的反饋單元包括電流反饋電路和電壓反饋電路，其中，所述電流反饋電路主要由接線端子P20、電阻R22、R21、R24、VR20、R23、電容C21、C22、變壓器T20、運(yùn)放電路U20構(gòu)成，功率單元中的電流傳感器采用輸出為電流型的，多個(gè)傳感器的輸出可以直接并聯(lián)在端子P20的1、4腳，傳感器的輸出電流流經(jīng)電阻R22，在電阻R22上產(chǎn)生電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)再經(jīng)電容C21、C22、變壓器T20共模抑制電路，再經(jīng)電阻R21、R24、VR20、R23到高速運(yùn)放U20，U20是一個(gè)射極跟隨電路，進(jìn)行阻抗變換，將電流反饋信號(hào)送到高速ADC進(jìn)行采樣，ADC通過ADC_AD0-ADC_AD11數(shù)據(jù)地址線將采樣結(jié)果送到FPGA中。而電壓反饋電路的上為正向脈沖電壓檢測(cè)電路，下為反向脈沖檢測(cè)電路，正向與反向檢測(cè)電路只是在信號(hào)的輸入端反接這里只介紹正向檢測(cè)電路。負(fù)載兩端的電壓反饋信號(hào)接進(jìn)P40端子，電容C43、變壓器T40、電容C44構(gòu)成共模抑制，經(jīng)電阻R40、電阻R43、電容C47、變電阻VR40、電容C51調(diào)理后送到隔離運(yùn)放U41，U41的輸出經(jīng)射極跟隨器U40后送到多元控制單兀。
[0030]需要聲明的是，上述實(shí)用新型內(nèi)容及【具體實(shí)施方式】意在證明本實(shí)用新型所提供技術(shù)方案的實(shí)際應(yīng)用，不應(yīng)解釋為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本實(shí)用新型的精神和原理內(nèi)，當(dāng)可作各種修改、等同替換或改進(jìn)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以所附權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種正反換向脈沖電源，其特征在于，所述正反換向脈沖電源包括直流電源、H橋式電路、整形電路、負(fù)載、多元混合控制單元、驅(qū)動(dòng)單元和反饋單元，所述直流電源與所述H橋式電路的輸入端連接，所述整形電路串接負(fù)載后接在H橋式電路的輸出端連接，所述多元混合控制單元通過所述驅(qū)動(dòng)單元與所述H橋式電路的控制端連接，所述負(fù)載通過所述反饋單元與所述多元混合控制單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正反換向脈沖電源，其特征在于，所述直流電源為開關(guān)電源或工頻電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正反換向脈沖電源，其特征在于，所述直流電源包括三相降壓變壓器、整流模塊和濾波電容，所述三相降壓變壓器的輸入端與交流電連接，所述三相降壓變壓器的輸出端與所述整流模塊的輸入端連接，所述濾波電容并在所述整流模塊的輸出端形成濾波電路，所述整形電路串接負(fù)載后接在所述濾波電路的兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正反換向脈沖電源，其特征在于，所述整形電路為整形電感。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的正反換向脈沖電源，其特征在于，還包括上位機(jī)，所述多元混合控制單元與所述上位機(jī)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的正反換向脈沖電源，其特征在于，所述多元混合控制單元通過通訊接口與所述上位機(jī)連接。
【文檔編號(hào)】H02M9/02GK203457069SQ201320509561
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月20日
【發(fā)明者】黃瑞爐, 丁少云, 黃海波, 張洪強(qiáng) 申請(qǐng)人:東莞市力與源電器設(shè)備有限公司