帶引弧裝置弧電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電源領(lǐng)域，特別是涉及一種帶引弧裝置弧電源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]多弧離子鍍技術(shù)是真空離子鍍技術(shù)的一種改進方法，它是把弧光放電作為金屬蒸發(fā)源的表面涂層技術(shù)。陰極電弧蒸發(fā)源一般采用帶引弧針的三電極結(jié)構(gòu)形式。由于陰陽極距離遠，需要引弧針與陰極之間先接觸引弧，然后主陰陽極之間才能發(fā)生電弧放電。實現(xiàn)陰極電弧放電的稱為弧電源。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中如中國專利申請(申請?zhí)?CN201310368295)公開了一種微弧離子鍍方法，并且公開了一種采用該方法的電源裝置，該電源裝置利用三相全波整流、IGBT逆變和高頻變壓器升壓的主電路拓補結(jié)構(gòu)使電源的輸出特性達到:電壓-900V?-1200V、頻率0.5KHz?60KHz、脈寬0.5 μ s?30 μ s ;而后將電源負輸出端加載于尺寸為300mmX 10mm的矩形平面陰極革G，正輸出端施加于位于<i>450mmXH400mm的圓柱體真空腔殼體側(cè)表面且尺寸為386mmX 189mm的矩形304L不銹鋼框體(真空腔側(cè)表面共開有4個空框，相互呈90°均勻分布，表面粗糙度低于0.8 μ m)，框體距離陰極靶外沿3mm。
[0004]然而現(xiàn)有的弧電源，實際上是高頻逆變式直流弧電源，即將三相380伏交流電，變換為輸出電流可調(diào)的具有恒流特性的直流電。在多弧離子鍍中，由于設(shè)備與工藝的需要，一般是通過引弧針與陰極靶材的接觸實現(xiàn)電弧引燃的。現(xiàn)有的弧電源與引弧電路以及引弧電阻是分離的，引弧電路與引弧電阻絲放在電源外部，并且沒有短路、過熱保護，導致引弧過程中引弧針與陰極靶材粘連后無法采取有效措施，使引弧電阻與引弧針易因過熱燒毀，造成鍍膜生產(chǎn)延誤，膜層質(zhì)量下降。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種性能穩(wěn)定、效率高、帶有多重保護的帶引弧裝置弧電源。
[0006]帶引弧裝置弧電源，包括高頻逆變式直流弧電源、自動引弧電路、短路延時電路、PWM控制電路，其特征為:所述高頻逆變式直流弧電源分別與自動引弧電路、PWM控制電路連接；所述短路延時電路輸出端與所述PWM控制電路輸入端連接；所述短路延時電路輸入端與引弧電阻、引弧線圈帶動的引弧針一端連接。
[0007]優(yōu)選為:所述高頻逆變式直流弧電源，即帶有恒流特性的輸出電流可調(diào)的直流電源電路結(jié)構(gòu)為:三相380伏電壓經(jīng)三相全橋整流器整流，經(jīng)電容器濾波后送入高頻逆變電路，經(jīng)高頻變壓器降壓后輸出到整流器，經(jīng)電抗器和電容濾波后輸出。
[0008]優(yōu)選為:所述自動引弧電路由比較器、振蕩電路組成；弧電源的輸出電壓信號與所述比較器的一輸入端連接；給定引弧電壓閾值信號與所述比較器的另一輸入端連接；所述比較器的輸出端與振蕩電路連接；所述振蕩電路的輸出端與引弧線圈連接。
[0009]優(yōu)選為:所述短路延時電路包括由二極管D、電容C及電阻R組成；所述二極管D與電容C構(gòu)成整流電路，電容C與電阻R構(gòu)成延時電路；所述二極管D的陰極與電容C、電阻R的一端連接后與PWM控制電路連接。
[0010]優(yōu)選為:所述PWM控制電路，由集成控制電路組成；優(yōu)選為美國通用半導體公司生產(chǎn)的SG3525芯片。
[0011]優(yōu)選為:所述三相380V電源輸出端連接空氣開關(guān)、快恢復保險管后再與三相全橋整流器輸入端連接。
[0012]有益效果:帶有多重保護，可靠性高、性能穩(wěn)定、降低成本。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型帶引弧裝置弧電源的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖2為本實用新型帶引弧裝置弧電源中高頻逆變式直流弧電源的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖3為本實用新型帶引弧裝置弧電源中自動引弧電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖4為本實用新型帶引弧裝置弧電源中短路延時電路的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0017]參見附圖1-4所示。本實用新型通過以下幾個關(guān)鍵技術(shù)加以實現(xiàn):
[0018]關(guān)鍵技術(shù)之一:尚頻逆變式直流弧電源；關(guān)鍵技術(shù)之一:自動引弧電路；關(guān)鍵技術(shù)之三:短路延時電路；關(guān)鍵技術(shù)之四:PWM控制電路。
[0019]下面分別敘述各關(guān)鍵技術(shù)的功能與特征:
[0020]1、高頻逆變式直流弧電源，即帶有恒流特性的輸出電流可調(diào)的直流電源。如圖2所示。三相380伏電壓經(jīng)整流器整流，經(jīng)電容器濾波，送入高頻逆變電路(包括IGBT (絕緣柵極雙極型晶體管)或MOS (場效應(yīng)晶體管)的半導體開關(guān)。)經(jīng)高頻變壓器輸出到整流器，經(jīng)電抗器和電容濾波后輸出。由于高頻逆變采用的開關(guān)頻率高(可達20kHz以上)，使得變壓器和電抗器體積大大減小，進而減小了電源體積。
[0021]2、自動引弧電路，由比較電路、振蕩電路組成。其構(gòu)成如圖3所示。由于高頻逆變式直流弧電源，帶有恒流特性，當電弧引燃后，輸出電壓20?30伏，當電弧熄滅后，輸出電壓65伏以上，可以將引弧電壓閾值設(shè)定為30至65伏間的某一值。引弧電路將輸出電壓與引弧電壓閾值信號比較，當檢測到輸出電壓高于其值時，比較電路給振蕩電路信號，振蕩電路輸出一定頻率的單極性脈沖方波。進而與之連接的引弧線圈得到多個電壓脈沖，引弧線圈帶動引弧針與陰極接觸執(zhí)行多次引弧動作，直到引燃電弧為止。
[0022]3、短路延時電路，包括由二極管、電容及電阻組成。其構(gòu)成如圖4所示。二極管D與電容C構(gòu)成整流電路，電容C與電阻R構(gòu)成延時電路。引弧時，引弧針與陰極接觸前，弧電源通過二極管D給電容C充電，引弧針與陰極接觸后，由于二極管D的作用，電容C只向電阻R放電，電容C兩端電壓緩慢下降。若出現(xiàn)引弧針與陰極粘連或引弧針與陰極接觸時間過長，導致電容C電壓下降低于PWM控制電路設(shè)定的短路時間閾值，PWM控制電路封鎖輸出，實現(xiàn)對引弧電阻及引弧針的保護。
[0023]4、PWM控制電路，由集成控制電路及外圍保護電路組成。其功能:①實現(xiàn)信號運算功能，PWM脈寬調(diào)制功能②完成弧電源的各項保護功能，過熱、過壓、欠壓、短路、過流保護。
[0024]下面結(jié)合附圖對本實用新型【具體實施方式】作進一步描述。
[0025]三相交流電源(A、B、C)進入高頻逆變式直流弧電源經(jīng)PWM控制電路控制輸出帶有輸出電流可調(diào)的直流電，用于提供電弧燃燒的能量。當引弧電路檢測到無電弧燃燒，即檢測到輸出電壓高于引弧電壓閾值時，立即發(fā)出引弧信號，引弧針線圈得到脈沖電壓控制，拖動引弧針與陰極接觸進行引燃電弧的動作。引弧脈沖電壓持續(xù)時間應(yīng)當?shù)陀赑WM控制電路設(shè)定的短路時間閾值。當出現(xiàn)引弧故障時，引弧針與陰極接觸超過PWM控制電路設(shè)定的短路時間閾值時，即判定引弧針與陰極靶材粘連，PWM控制電路封鎖輸出，高頻逆變式直流弧電源停止輸出。之后經(jīng)過封鎖間隔(由電路內(nèi)部設(shè)定)后PWM電路自動解除封鎖，使高頻逆變式直流弧電源工作，引弧電路檢測到輸出電壓高于引弧電壓閾值時，立即發(fā)出引弧脈沖電壓信號，執(zhí)行引弧動作，并向PWM控制電路發(fā)送信號，屏蔽短路延時電路的信號；若引弧針與陰極仍然粘連，則PWM電路隨即封鎖輸出，周而復始。即電源進入間歇工作狀態(tài)，達到保護引弧電阻和引弧針的目的，提高鍍膜生產(chǎn)效率，保證膜層質(zhì)量。
[0026]PWM控制電路的主要功能為:①PWM脈寬調(diào)制信號的產(chǎn)生②將設(shè)定值與輸出電流值進行比較，產(chǎn)生控制信號去調(diào)整逆變電路的脈沖寬度③電壓電流信號采集，監(jiān)測弧電源的運行狀態(tài)，包括過熱、過壓、欠壓、短路、過流保護④經(jīng)接口電路與上位機雙向傳輸模擬量和狀態(tài)量，上位機通過界面實現(xiàn)鍍膜過程中電流調(diào)整與設(shè)定。
[0027]在以上的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型。但是以上描述僅是本實用新型的較佳實施例而已，本實用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，因此本實用新型不受上面公開的具體實施的限制。同時任何熟悉本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本實用新型技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種帶引弧裝置弧電源，包括高頻逆變式直流弧電源、自動引弧電路、短路延時電路、PWM控制電路，其特征為:所述高頻逆變式直流弧電源分別與自動引弧電路、PWM控制電路連接；所述短路延時電路輸出端與所述PWM控制電路輸入端連接；所述短路延時電路輸入端與引弧電阻、引弧線圈帶動的引弧針一端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶引弧裝置弧電源，其特征為:所述高頻逆變式直流弧電源，即帶有恒流特性的輸出電流可調(diào)的直流電源電路結(jié)構(gòu)為:三相380V電壓經(jīng)三相全橋整流器整流，經(jīng)電容器濾波后送入高頻逆變電路，經(jīng)高頻變壓器降壓后輸出到整流器，經(jīng)電抗器和電容濾波后輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶引弧裝置弧電源，其特征為:所述自動引弧電路由比較器、振蕩電路組成；弧電源的輸出電壓信號與所述比較器的一輸入端連接；給定引弧電壓閾值信號與所述比較器的另一輸入端連接；所述比較器的輸出端與振蕩電路連接；所述振蕩電路的輸出端與引弧線圈連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的一種帶引弧裝置弧電源，其特征為:所述短路延時電路包括由二極管D、電容C及電阻R組成；所述二極管D與電容C構(gòu)成整流電路，電容C與電阻R構(gòu)成延時電路；所述二極管D的陰極與電容C、電阻R的一端連接后與PWM控制電路連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種帶引弧裝置弧電源，其特征為:所述PWM控制電路為美國通用半導體公司生產(chǎn)的SG3525芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶引弧裝置弧電源，其特征為:所述三相380V電源輸出端連接空氣開關(guān)、快恢復保險管后再與三相全橋整流器輸入端連接。
【專利摘要】帶引弧裝置弧電源，包括高頻逆變式直流弧電源、自動引弧電路、短路延時電路、PWM控制電路，其特征為：所述高頻逆變式直流弧電源分別與自動引弧電路、PWM控制電路連接；所述短路延時電路輸出端與所述PWM控制電路輸入端連接；所述短路延時電路輸入端與引弧電阻、引弧線圈帶動的引弧針一端連接。有益效果：該引弧裝置引弧電源可靠性高、性能穩(wěn)定、降低成本。
【IPC分類】H02M7-217
【公開號】CN204442191
【申請?zhí)枴緾N201520154995
【發(fā)明人】李紅澤, 竇久存
【申請人】唐山標先電子有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月19日