高壓電源

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高壓電源范文第1篇

抗干擾設(shè)計

提高高壓電源控制測量系統(tǒng)的抗干擾能力可以從硬件和軟件兩個方面考慮。其中,硬件系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計是提高系統(tǒng)抗干擾能力的根本,軟件抗干擾設(shè)計則是主要抑制外來干擾的作用。在這套高壓電源控制測量系統(tǒng)中,進(jìn)行了大量的抗干擾方面的設(shè)計。硬件抗干擾措施(1)電源[6]。整套控制系統(tǒng)是由工頻電源供電,電網(wǎng)中本身含有浪涌電壓噪聲,同時由于現(xiàn)場的大功率制冷設(shè)備運(yùn)行時也產(chǎn)生較大的高頻尖峰脈沖,為此,需要對電源進(jìn)行一些處理。首先,整套控制系統(tǒng)采用1∶1的隔離變壓器為整套控制系統(tǒng)提供電源,其初級繞組和次級繞組都是分開繞制,各自加以屏蔽,可以減小初次級之間的分布電容;另外,由于控制接口部分抗干能力弱些,拋開開關(guān)電源,制作了高性能直流+5V、+12V、-12V的線性電源,為控制系統(tǒng)的電路提供工作電壓。(2)濾波和去耦[7]。在接口機(jī)箱的電源進(jìn)線處增加電源濾波器,在電路板的設(shè)計上,在沖擊電流較大的器件電源端加旁路電容,對信號處理電路入口處、每一個集成塊電路增加濾波電容。這些措施都可以降低瞬態(tài)電流的影響,并且對高頻干擾進(jìn)行濾波處理。另外,對于抗干擾能力弱、開關(guān)電流比較大的器件,在芯片的電源線和地線間直接增加去耦電容。(3)屏蔽和接地。屏蔽隔離是提高控制系統(tǒng)抗干擾能力的有效措施,將控制系統(tǒng)的接口部分用機(jī)箱屏蔽、整套控制系統(tǒng)用機(jī)柜屏蔽都能有效減少射頻干擾的影響。對于高壓電纜,采用了屏蔽電/！/纜,抑制它作為噪聲源向外部信號產(chǎn)生干擾。而對于信號電纜,為使其在噪聲環(huán)境中不受噪聲的電磁耦合,也采用屏蔽電纜,并且屏蔽體兩端接地,減小回路所包圍的面積,盡量選擇雙絞線作為屏蔽信號導(dǎo)線,減小噪聲電流。

考慮系統(tǒng)接地時,將機(jī)箱與機(jī)柜的外殼與電纜的屏蔽層直接與大地相連,能起到防漏電及屏蔽的效果。為了減小外部環(huán)境通過電源線對控制系統(tǒng)形成干擾,控制電路部分采用浮地方式,即將控制電路的地線與外部地線完全隔離,徹底切斷外部干擾通過電源、地線串入數(shù)字電路。另外,在接口電路中廣泛采用了光電耦合器件,使控制系統(tǒng)與外界通道做到完全的電氣隔離。(4)信號通道間的抗干擾。在A/D采集11路信號采用獨立的屏蔽電纜,進(jìn)入A/D采集卡時采用單端輸入,可以有效地避免信號通道之間的干擾。另外,由于控制系統(tǒng)與外部聯(lián)系較多,大多數(shù)采用光信號傳輸,遠(yuǎn)程的數(shù)字信號利用數(shù)字光纖,在控制機(jī)柜內(nèi),專門制作光電/電光信號轉(zhuǎn)換板,將從其他系統(tǒng)送來的光信號轉(zhuǎn)換為電信號,同時,送到其他系統(tǒng)的信號也都轉(zhuǎn)換為光信號后進(jìn)行傳輸。對于其他系統(tǒng)送來的模擬量,也都進(jìn)行V/F和F/V轉(zhuǎn)換后進(jìn)行傳輸。這些措施,都可以減小信號間的相互干擾以及避免接收其他系統(tǒng)的干擾信號。軟件抗干擾設(shè)計軟件抗干擾主要是通過程序設(shè)計手段,使系統(tǒng)能識別錯誤操作、錯誤狀態(tài)和錯誤信息,避免由此產(chǎn)生系統(tǒng)程序運(yùn)行方面的錯誤。

在這套控制系統(tǒng)中,程序主要處理數(shù)字量和模擬量,采用C++[8]編寫軟件,因此,軟件設(shè)計時重點在這兩方面進(jìn)行處理。(1)數(shù)字量的處理。數(shù)字量輸入接口的噪聲處理主要是程序延時和對輸入數(shù)字量的多次識別,在規(guī)定的時間范圍內(nèi),進(jìn)行數(shù)字量的多次采樣,然后按位進(jìn)行邏輯乘,通過比較結(jié)果的判斷來鑒別數(shù)字量輸入信號的真?zhèn)?軟件流程如圖2。(2)模擬量的處理。在整套控制系統(tǒng)中,采集信號的準(zhǔn)確度直接關(guān)系到控制系統(tǒng)的控制精度,由于高壓輸出要控制在1%的范圍以內(nèi),需要根據(jù)電壓采集信號進(jìn)行反饋;另外由于高壓電源的過壓、過流保護(hù)相當(dāng)重要,采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度也直接關(guān)系到過壓保護(hù)和過流保護(hù)是否準(zhǔn)確到位,當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)過壓、過流等情況時,需要立即做出反應(yīng),切斷某些控制信號,使相關(guān)的控制信號由正值變?yōu)樨?fù)值。基于以上兩點,需要對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,既保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性,又需要保證程序合理有效地對故障進(jìn)行反應(yīng)處理。軟件濾波的方法比較多,有限幅濾波法、中位值濾波法、算術(shù)平均濾波法、去最高最低值濾波法、遞推平均濾波法、一階滯后濾波法、加權(quán)遞推平均濾波法等。

在這套高壓電源控制程序中,針對采樣數(shù)據(jù)種類的不同,綜合采用了遞推平均濾波法、限幅濾波法、去最高最低值濾波法以及一階滯后濾波法等幾種數(shù)據(jù)處理方法。在采集輸出高壓時,在采樣時間允許范圍以內(nèi),盡量多采集數(shù)據(jù),對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行去最高最低值濾波,。在測量電機(jī)電壓信號時,由于這個信號是用于在程序中前饋使用,變化不是太大,則采用遞推平均濾波法;進(jìn)行PID控制算法時,采用了一階滯后濾波法。采用這些數(shù)字濾波方法以后,可以盡可能避免采集到干擾點,最大限度地使采集值接近真實值。其他抗干擾設(shè)計由于整個高壓電源系統(tǒng)復(fù)雜,軟件抗干擾和硬件抗干擾不可能解決所有問題,此時,可以嘗試改變數(shù)據(jù)采集測量點等方法,在滿足數(shù)據(jù)采集要求的情況下,盡量遠(yuǎn)離干擾源。例如,在這套電源控制系統(tǒng)中,由于負(fù)載遠(yuǎn)離電源,電源與負(fù)載之間是通過高壓電纜進(jìn)行連接,為了采集更為準(zhǔn)確的高壓輸出信號,可以在負(fù)載側(cè)直接進(jìn)行測量,通過模擬光纖將采集值送到電源

高壓電源范文第2篇

關(guān)鍵詞：直流高壓；Buck；半橋逆變；倍壓電路

中圖分類號：TN-9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）10-2485-03

近幾年，隨著電子電力技術(shù)的發(fā)展，新一代功率器件，如MOSFET，IGBT等應(yīng)用，高頻逆變技術(shù)的逐步成熟，出現(xiàn)了高壓開關(guān)直流電源，同線性電源相比較高頻開關(guān)電源的突出特點是：效率高、體積小、重量輕、反應(yīng)快、儲能少、設(shè)計、制造周期短。但由于高頻高壓變壓器是高頻高壓并存，出現(xiàn)了新的技術(shù)難點：1）高頻高壓變壓器體積減小，頻率升高，分布容抗變小，絕緣問題異常突出；2）大的電壓變化比使變壓器的非線性嚴(yán)重化，漏感和分布電容都增加，使其必須與逆變開關(guān)隔離，否則尖峰脈沖會影響到逆變電路的正常工作，甚至?xí)舸┕β势骷?）高頻化導(dǎo)致變壓器的趨膚效應(yīng)增強(qiáng)，使變壓器效率降低。鑒于上述情況，高頻高壓變壓器如何設(shè)計是目前研究的一個難點和熱點問題。該文的主要研究內(nèi)容包括BUCK電路的分析設(shè)計、半橋逆變電路分析設(shè)計、倍壓電路的設(shè)計，以及系統(tǒng)仿真研究。

1 主電路設(shè)計

1.1 主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

這里主要介紹了一種基于BUCK調(diào)壓的小功率高壓電源。該電源能實現(xiàn)零電流軟開關(guān)（ZCS），并能方便的調(diào)節(jié)輸出電壓，因為利用了高頻變壓器的寄生參數(shù)，從而避免了尖峰電壓和電流。該電源的另一個特點是利用倍壓電路代替了傳統(tǒng)的二極管整流電路，減小了高頻變壓器的變比和寄生參數(shù)；尤其是主電路的控制采用了Buck電路和逆變電路的聯(lián)合策略，可十分方便、靈活地進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)；采用定頻定寬的逆變電路可利用高頻變壓器的寄生參數(shù)實現(xiàn)諧振軟開關(guān)。

1.2 BUCK電路工作原理

半橋逆變電路的優(yōu)點是簡單，使用器件少。其缺點是輸出交流電壓的幅值Um僅為1/2且直流側(cè)需要兩個電容器串聯(lián)，工作時還要控制兩個電容器電壓的均衡。因此，半橋逆變電路常用于幾KW以下的小功率逆變電源。

2 控制電路分析及總結(jié)

通過該文高壓電源的設(shè)計過程，可以得到以下結(jié)論：

1）針對系統(tǒng)要求輸出電壓為0-15KV，且輸出功率為15W的情況，選用BUCK調(diào)壓電路與橋式逆變電路相組合得到高頻脈沖電壓，后經(jīng)過高頻變壓器和倍壓電路完成升壓和整流作用。

2）BUCK閉環(huán)環(huán)節(jié)使用光電耦合器HCNR201進(jìn)行電壓采樣隔離，MOSFET的隔離驅(qū)動使用HCPL4504和UCC27321共同完成，保證驅(qū)動電路工作的有效性和安全性。

3）逆變電路的控制電路由芯片SG3535和IR2110共同完成。SG3525控制器集成了過壓保護(hù)、過流保護(hù)、軟啟動、欠電壓鎖定、擊穿短路保護(hù)等功能保證控制信號的準(zhǔn)確性。SG3525輸出的PWM信號通過兩片IR2110后驅(qū)動逆變電路的兩個橋臂，這保證了驅(qū)動信號間的死去時間，防止橋臂的直通現(xiàn)象。

4）電路設(shè)計中擯棄傳統(tǒng)工頻變壓器升壓模式，而采用高頻變壓器和倍壓電路共同完成升壓作用，在減小系統(tǒng)體積上有突出作用。

3 調(diào)試結(jié)果

4 結(jié)束語

本文介紹的一種基于BUCK調(diào)壓的小功率高壓電源，其特點是：1）采用了倍壓電路，減小了變壓器的變比，使其在工藝和制造上成為可能，并且能夠在一定條件下實現(xiàn)零電流軟開關(guān)，從而大大減小了開關(guān)損耗；2）該電源可以工作在110V、220V不同電壓下，因為開拓了國內(nèi)外市場；3）該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)；4）該電源利用了DSP，實現(xiàn)了數(shù)字PI的實時控制，因而能良好的工作且實現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王兆安.電力電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

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高壓電源范文第3篇

【關(guān)鍵詞】等離子體;輝光放電;PCB微切片;高壓開關(guān)電源

Abstract：A type of high voltage witching power supply of plasma cleaning machine for cleaning of PCB microsection was developed by using the method to produce plasma through glow discharge at low atmospheric pressure.The high voltage switching power supply adopts pulse width TL494 of modulation integrated circuit as the core control circuit of the power supply.The article makes detailed introduction to integrated design and use of high voltage switching power supply by centering on TL494.

Key words：plasma;glow discharge;PCB microsection;high voltage switching power supply

1.引言

等離子體清洗機(jī)利用氣體作為清洗介質(zhì)，有效地避免了因液體清洗介質(zhì)對被清洗物帶來的二次污染。等離子清洗機(jī)外接一臺真空泵，當(dāng)真空清洗腔中的工作氣體在高壓電場作用下發(fā)生電離時，產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的高能電子、離子和自由基等活性粒子，這些活性粒子很容易與固體表面分子反應(yīng)生成產(chǎn)物分子，產(chǎn)物分子解析形成氣相;同時使固體表面會受到化學(xué)轟擊及物理轟擊，在真空和瞬時高溫狀態(tài)下，使污染物分子在極短的時間內(nèi)發(fā)生分解、蒸發(fā)從而脫離固體表面。同時污染物在各種高能量粒子的沖擊下被擊碎并被真空泵抽走，其清洗程度可達(dá)到分子級。

作為現(xiàn)代電子信息工業(yè)的重要元件――印制板[1]（PCB），集成電路（IC）的電氣互連及裝配離不開它;高新技術(shù)產(chǎn)品要靠它連接各類電子元器件和實現(xiàn)電氣互連。可以說如果沒有PCB今天將沒有手提電話、計算機(jī)、因特網(wǎng)、GPS、醫(yī)學(xué)上的CT等等。而PCB的質(zhì)量關(guān)系到電子設(shè)備穩(wěn)定性和電子儀器的準(zhǔn)確度。如果PCB和電子元件組裝后才發(fā)現(xiàn)電子產(chǎn)品的質(zhì)量問題，就會浪費(fèi)掉大量的材料和人工費(fèi)用，所以有必要在PCB裝上元件前對其質(zhì)量做出評判，而對PCB產(chǎn)品檢測最好靠的是金相剖切檢測。為了對PCB的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，專門開發(fā)了用于PCB質(zhì)量檢查的等離子體清洗機(jī)，對PCB微切片進(jìn)行清洗，使PCB微切片的金相顯微組織圖像清晰，易于觀察。

該等離子體清洗機(jī)直接利用空氣作為工作氣體，主要由真空泵、電阻真空表、真空系統(tǒng)、高壓開關(guān)電源組成，。

2.真空系統(tǒng)與輝光放電

由圖1見真空系統(tǒng)主要由真空腔、放電電極、真空微調(diào)閥、放空閥、手動角閥、樣品固定座、電阻真空規(guī)、真空觀察窗等組成。

圖1 真空系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

（圖例說明：1.高壓電源接頭;2.變徑接頭;3.基座4真空盲板;5.真空腔;6.放電電極;7.擋板;8.樣品固定座;9.真空觀察窗;10.真空微調(diào)閥;11.三通;12.放空閥;13.卡箍14.數(shù)顯電阻真空表接頭;15.電阻真空規(guī);16.手動角閥;17.真空泵連接軟管）

清洗機(jī)開啟電源后，真空泵啟動開始抽取真空。當(dāng)真空腔內(nèi)真空度下降到設(shè)定真空度時，定時器被觸動將高壓電源的直流高壓輸出到電極上。電極間的空氣在高壓電場作用下發(fā)生電離，電離產(chǎn)生的次級電子再被高壓電場加速與氣體分子碰撞，使更多氣體分子電離，正負(fù)離子復(fù)合過程中會有光子釋放，即產(chǎn)生輝光放電。

輝光放電是產(chǎn)生等離子體的一種有效方式，一般在低氣壓情況下進(jìn)行。低氣壓輝光放電的擊穿機(jī)制是：從陰極發(fā)射電子，在放電空間引起電子雪崩，由此產(chǎn)生的正離子再轟擊陰極使其發(fā)出更多的電子。它是由電子雪崩不斷發(fā)展而引起的放電[2]。輝光放電須在低氣壓下才能穩(wěn)定放電，因此等離子體清洗機(jī)在工作時通過手動角閥及真空微調(diào)閥的配合將真空清洗腔的真空度控制在12～22Pa之間。由圖1見輝光放電主要是在放電電極6和擋板7之間發(fā)生，放電電極6為直流高壓電源的陰極（即負(fù)極），擋板7為另一電極也就是電源的地。PCB微切片安裝時將要清洗的表面對著擋板7的通孔，清洗機(jī)工作時等離子體穿過擋板7的通孔，到達(dá)PCB微切片的表面進(jìn)行清洗。

3.高壓開關(guān)電源系統(tǒng)

3.1 設(shè)計方案及原理

輝光放電需要比較高的放電電壓U（幾百～幾千V），但電流I（mA量級）比較小;當(dāng)兩電極的直流電壓調(diào)節(jié)到等于氣體著火電壓時，兩電極就會從非自持放電過渡到自持放電，此時放電電流I會繼續(xù)增大，管壓降U下降，進(jìn)入輝光放電區(qū)。由于真空系統(tǒng)在工作過程中真空度會發(fā)生微小的變化，其形成的等離子體等效阻抗也是變化的，而且清洗的效果跟高壓電場的強(qiáng)度也有關(guān)系，所以設(shè)計的高壓直流電源的直流電壓須在一定范圍內(nèi)可調(diào)，以適應(yīng)負(fù)載的變化。因為開關(guān)電源具有效率高、體積小、重量輕等顯著特點，所以該高壓直流電源采用開關(guān)電源技術(shù)。

清洗機(jī)由高壓電源通過向電極施加高壓直流電場來實現(xiàn)輝光放電。為了實現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)及電流的保護(hù)，采用電壓控制脈寬型芯片TL494來設(shè)計高壓電源。高壓開關(guān)電源整體工作原理框圖見圖2。由圖2知電路實現(xiàn)可控高壓的關(guān)鍵是執(zhí)行DC-AC逆變的PWN驅(qū)動器TL494。

因為要從陰極發(fā)射電子所以高壓電源輸出電壓為負(fù)極性。開關(guān)電源的主要技術(shù)指標(biāo)：輸出電壓由0V到2500V可調(diào)，最大輸出電流為10mA，負(fù)載調(diào)整率：≤0.5%。為了表述的方便，下面沒有特別說明的，輸出電壓都是指電壓絕對值的大小，不跟其負(fù)極性一齊表述。

考慮到安裝及調(diào)試的方便，該開關(guān)電源系統(tǒng)采用模塊式安裝結(jié)構(gòu)主要分為AC-DC模塊（24V低壓直流）、DC-AC逆變模塊、AC-DC模塊（高壓直流）、DC-DC模塊（24V轉(zhuǎn)±5V，電壓電流測量用）、電壓、電流顯示模塊。為了減少外界供電的影響及隔離，電源輸入端用220V輸入，直流24V輸出的成品開關(guān)電源作為整個電源系統(tǒng)的工作電源。下面分別就DC-AC逆變電路、倍壓整流電路、電壓電流取樣反饋電路、電壓電流顯示電路、輸出過壓保護(hù)電路、輸出高壓控制電路作出說明。

圖2 電源系統(tǒng)原理框圖

3.2 DC-AC逆變電路

TL494是一種固定頻率脈寬調(diào)制電路，它包含了開關(guān)電源控制所需的全部功能，廣泛應(yīng)用于單端式、推挽式、半橋式、全橋式開關(guān)電源[3]。內(nèi)部集成了全部的脈寬調(diào)制電路。片內(nèi)置線性鋸齒波振蕩器，外置振蕩元件僅兩個（一個電阻和一個電容）。內(nèi)置兩個誤差放大器，可實現(xiàn)輸出電壓和電流的雙重控制。內(nèi)置5V參考基準(zhǔn)電壓源。可調(diào)整死區(qū)時間。內(nèi)置的功率晶體管可提供500mA的驅(qū)動能力，推或拉兩種輸出方式。

由TL494組成推挽式DC-AC變換電路如圖3所示。高壓電源采用推挽式電路實現(xiàn)24V直流低壓到交流高壓的輸出。5、6腳分別用于外接振蕩電阻C4和振蕩電容R7，用于設(shè)定電路的脈沖頻率，電路工作頻率f=1.1/（R7?C4）≈41kHz;誤差放大器的輸出端（3腳）接電阻R1、R2，和電容C1組成增益控制和相位校正網(wǎng)絡(luò)。14腳為5V基準(zhǔn)電壓輸出端，由于采用推挽式輸出方式，所以輸出控制端13腳接14腳的5V基準(zhǔn)電壓。1、2腳是誤差放大器I的同相和反相輸入端，用于輸出電壓的反饋和設(shè)定輸出電壓。設(shè)定的電壓通過調(diào)節(jié)電位器VR1來分壓VREF實現(xiàn)，當(dāng)VR1順時針旋轉(zhuǎn)即增加設(shè)定電壓Ug時，TL494的輸出脈沖寬度逐漸增大，令輸出電壓Uo逐漸上升。反之則輸出電壓下降;4腳為死區(qū)時間控制端，其上加0～3V電壓時可使脈沖占空比從最大線性變化到零，因此該引腳用于開關(guān)電源的開、關(guān)機(jī)控制;8、9腳和11、10腳分別為TL494內(nèi)部兩個末級輸出三極管集電極和發(fā)射極，由于是推挽式輸出，8腳、11腳接電源供電端12腳，而9腳、10替輸出脈沖信號用以驅(qū)動VT1、VT2，繼而推動開關(guān)管VT3、VT4;R6和C3組成TL494的軟啟動電路，使PWM比較器輸出脈寬緩增大到額定脈寬，避免開機(jī)沖擊電流損壞開關(guān)管。因為VT3、VT4需要具有高頻的導(dǎo)通截止特性，為了保護(hù)VT3，VT4正常工作，分別并聯(lián)C5，R12和C6，R13;15、16腳是誤差放大器II的反相和同相輸入端，用于高壓電源的過流保護(hù)。

3.3 倍壓整流電路

倍壓整流電路適用于輸出直流高電壓、小電流的場所，符合輝光放電的電壓電流條件。而且倍壓整流電路不僅可以使整機(jī)縮小體積、減輕重量，而且還具有輸出電壓穩(wěn)定、脈沖幅度低、自動適應(yīng)負(fù)載變化，即具有軟的負(fù)載特性的優(yōu)點。由圖3可知：設(shè)計中采用2倍壓整流電路將高頻變壓器T1輸出的交流電壓整流成負(fù)極性直流高壓，電路由2個倍壓電容器C7、C8，和2個高壓整流二極管D2、D3組成。

3.4 電壓電流取樣反饋電路

電阻R14和R15組成輸出電壓反饋取樣，為防止前后級電路互相影響用運(yùn)放IC5作電壓跟隨器隔離。而高壓電源輸出電壓為負(fù)極性，所以反饋電壓先經(jīng)運(yùn)放IC5隔離再輸入運(yùn)放IC4反相放大。由圖3知：放大倍數(shù)A=R18/R19=20，反饋電壓變?yōu)檎龢O性電壓后再經(jīng)電阻R3輸入到1IN+（1腳），與1IN-（2腳）的設(shè)定電壓Ug進(jìn)行比較，令TL494的PWN輸出合適的脈寬的信號去控制輸出電壓。當(dāng)電位器VR1調(diào)到最大值時，Ug=UREF=5V，則最大輸出直流電壓UO=UREF（1+R14/R15）/A=5（1+24M/2.4k）/20=2500V。電阻R16跟負(fù)載串聯(lián)作為回路電流的取樣電阻，R5和R17將基準(zhǔn)電壓分壓得到52.2k/（110k+2.2k）=0.1V的偏置電壓。此電壓加到誤差放大器II的反相輸入端（15腳），其同相輸入端（16腳）接地。當(dāng)電流取樣電阻流過大于10mA的電流時，將產(chǎn)生0.1V以下的電壓與偏置電壓抵消，使誤差放大器II的反相輸入端（15腳）電壓低于0V，誤差放大器II會輸出高電平將輸出關(guān)斷，從而起到過流保護(hù)的作用。

3.5 電壓和電流的顯示電路

清洗機(jī)將來需要和計算機(jī)通訊，實現(xiàn)程控，所以選用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器都帶有BCD碼輸出的。高壓開關(guān)電源輸出電壓測量采用4位半的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ICL7135，而ICL7135滿量程為2.0000V。在這里將輸出電壓通過取樣電阻R14和R15的分壓來間接測量輸出電壓，為防止對測量電路的影響用運(yùn)放IC5作電壓跟隨器隔離，可測量的最大電壓為：Uo=2.0000/（R15/（R15+R14））=2.0000/0.0001=20000V，即滿量程為20000V，滿足電壓測量要求。輸出電流的測量則是通過測量回路電流取樣電阻R16上的壓降來顯示電流值。采用3位半的模數(shù)轉(zhuǎn)換器MC14433來實現(xiàn)電壓的測量，而MC14433滿量程為2.000V或200.0mV，這里采用2.000V量程。則當(dāng)取樣電阻R16的電阻值為10時，顯示最大電流為：Io=2.000V/10=200.0mA，而高壓電源輸出最大電流為10mA，滿足電流測量要求。ICL7135、MC14433的電路見[4]這里從略。

3.6 輸出過壓保護(hù)電路

輸出電壓的取樣反饋電壓經(jīng)IC5隔離，IC6反相，輸入電壓比較器IC7的同相端。而IC7的反相端接電位器VR2分壓過來的參考電壓，由圖3知參考電壓由TL431基準(zhǔn)源產(chǎn)生的2.5V電壓獲得，只要將IC7的反相端的參考電壓設(shè)定為0.26V。當(dāng)IC7的同相端輸入電壓值大于0.26V，即某種原因令到電源輸出電壓超過0.26V/（R15/（R15+R14））=2600V時，由于同相端電壓大于反相端電壓，比較器將翻轉(zhuǎn)，輸出低電平變?yōu)檩敵龈唠娖剑撾娖浇?jīng)R22令光電耦合器IC2得電導(dǎo)通，結(jié)果TL494的4腳的死區(qū)電平升高達(dá)到最大，使TL494輸出脈沖關(guān)斷，導(dǎo)致輸出電壓歸零，從而達(dá)到過壓保護(hù)的目的。設(shè)置過壓保護(hù)的電壓為2600V，是為輸出電壓留出一定的裕量，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)VR2設(shè)定其他保護(hù)電壓。

3.7 高壓輸出控制電路

清洗機(jī)開啟電源后，真空泵啟動開始抽取真空。預(yù)先將真空表的真空度設(shè)定在22Pa的工作點，即當(dāng)真空腔內(nèi)真空度下降到22Pa時，電阻真空表將發(fā)出一個指令信號給定時器，定時器接受到信號后將常閉觸點Kt打開，光電耦合器IC3失電關(guān)斷，令到TL494的4腳由高電平變?yōu)榈碗娖剑琓L494恢復(fù)輸出脈沖，直流高壓輸出到電極6。使真空腔內(nèi)空氣在高壓電場作用下發(fā)生電離，由此產(chǎn)生的正離子再轟擊陰極使其發(fā)出更多的電子，引起電子雪崩即可實現(xiàn)輝光放電。定時器主要對輝光放電的時間進(jìn)行設(shè)定，時間可精確到秒。對不同的清洗對象設(shè)置不同的放電時間，一般將放電時間設(shè)定在幾十秒到幾分鐘以內(nèi)。放電時間一到定時器將常閉觸點Kt閉合，光電耦合器IC3得電導(dǎo)通，令TL494的4腳由低電平變?yōu)楦唠娖剑琓L494關(guān)閉輸出脈沖，電源無直流高壓輸出。

4.高壓開關(guān)電源的使用及效果

4.1 高壓開關(guān)電源的使用

將PCB微切片樣品放置在樣品固定座后，再將真空觀察窗蓋上。然后打開清洗機(jī)的電源，真空泵開始工作，同時電阻真空表顯示的真空度逐漸下降。當(dāng)真空度下降到22Pa時，由高壓輸出控制電路知，直流高壓將輸出到放電電極。同時可在電壓表上看到實時的輸出電壓的示值。一般輸出電壓要在1000V以上才能在兩電極間有效起輝。如發(fā)現(xiàn)電壓在1000V以下時可順時針旋轉(zhuǎn)電位器VR1，令TL494輸出脈寬增大，輸出電壓增大，輸出電流增大。同時觀察放電電極6和擋板7間有無輝光產(chǎn)生。當(dāng)輸出電壓等于氣體著火電壓時，兩電極的放電空間將發(fā)出輝光，形成等離子體對PCB微切片樣品進(jìn)行清洗，具體清洗時間可根據(jù)需要自行設(shè)定。如果在清洗過程中覺得電流偏小可適當(dāng)升高輸出電壓。根據(jù)我們的經(jīng)驗，比較合適的輸出電壓在1500V左右，輸出電流在3mA左右。當(dāng)放電結(jié)束后關(guān)閉電源，打開放空閥，讓真空腔內(nèi)氣壓升至一個大氣壓。再將真空觀察窗拿開，取出樣品觀察即可。高壓電源工作時的輝光放電狀態(tài)如圖4所示。

圖4 輝光放電

4.2 PCB微切片清洗的效果

需要檢驗的PCB經(jīng)取樣、灌膠、研磨、拋光、微蝕后，使用該等離子體清洗機(jī)做最后的清洗。

PCB微切片清洗后在顯微鏡下即可觀察到清晰的圖像。清洗前后PCB微切片的顯微圖片見圖5：

a.清洗前 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; b.清洗后

圖5 PCB微切片圖片

5.結(jié)束語

該等離子體清洗機(jī)高壓開關(guān)電源在清洗PCB微切片時運(yùn)行穩(wěn)定、適應(yīng)負(fù)載能力強(qiáng)、穩(wěn)壓精度高、控制性能優(yōu)良。只要選擇合適的工作電壓或工作電流和清洗時間，清洗后的PCB微切片顯微圖象逼真、顏色真實、邊界分明、層次清晰，滿足了生產(chǎn)中對PCB的質(zhì)量監(jiān)控，將電子產(chǎn)品的質(zhì)量問題控制在萌芽階段，節(jié)省了材料及人工的費(fèi)用，有效地保證了電子產(chǎn)品的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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[3]馬洪濤，沙占友，周芬萍.開關(guān)電源的制作與調(diào)試[M].北京：中國電力出版社，2010.

高壓電源范文第4篇

【關(guān)鍵詞】PMW 整流電路；調(diào)頻式；諧振；高壓；試驗；電源控制；策略

Frequency Tuned Resonant Test Power Supply，F(xiàn)TRTPS，調(diào)頻式諧振試驗電源的耐壓特定較好且試驗范圍較大，運(yùn)行的效率較高。試驗的裝置重量、自身的體積都相對較小，試驗樣品所呈現(xiàn)出來的電壓波形較好，當(dāng)試樣被擊穿后能實現(xiàn)自動脫諧保護(hù)等特征。通過大功率開關(guān)器件所構(gòu)成的電路實現(xiàn)了對傳統(tǒng)模擬信號源以及功率放大電路進(jìn)行了替代，從而直接產(chǎn)生了大功率的標(biāo)準(zhǔn)正弦波。

一、新型調(diào)頻式諧振電源系統(tǒng)概述

新型新型調(diào)頻式諧振電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示。其主要由三相PWM整流電路、H橋逆變電路、濾波器輸出、DSP控制器、檢測單元、及人機(jī)接口部分構(gòu)成，RL是試驗過程中回路諧振電感等效內(nèi)阻，而T為中間勵磁升壓變壓器；C是試驗回路等效電容，等效電容包括被測試樣品電容和試驗回路諧振電容。整個諧振試驗電源輸出的電壓調(diào)節(jié)是通過三相PWM整流電路輸出一側(cè)的電容電壓大小的控制實現(xiàn)的，當(dāng)試驗回路等效電容穩(wěn)定在設(shè)定值時，系統(tǒng)則開始調(diào)節(jié)頻率，頻率的調(diào)節(jié)是通過逆變電路開關(guān)的控制實現(xiàn)的。最終將輸出濾波器濾除系統(tǒng)輸出信號中的毛刺由此得出了所需要的正弦波形。

系統(tǒng)中的檢測裝置結(jié)構(gòu)為溫度傳感器以及電流型、電壓型霍爾傳感器，為了有效提高檢測裝置的抗干擾的能力，相應(yīng)的信號通過光纖傳遞到DSP控制器MAXl25采集單元，而整個系統(tǒng)通過4×4鍵盤設(shè)置了實驗參數(shù)，包括光標(biāo)的移動、取消和確定等功能。尺寸為10.4英寸、分辨率為640x480的液晶通過并行的I/O接口實現(xiàn)了與DSP控制器連接作為人機(jī)操作終端進(jìn)行顯示。

公式中的Q為諧振電路品質(zhì)因數(shù)，通過上述公式可了解到，被測試的樣品兩端得出被放大Q倍的電壓，甚至可達(dá)到幾十至上百萬伏，由此通過放大電壓對被測試樣品進(jìn)行交流耐壓或者局部放電的試驗。

二、設(shè)計電壓調(diào)節(jié)自適應(yīng)PI控制器

PWM整流器在一定程度上要建立簡化以及精確的數(shù)學(xué)模型存在一定的障礙，而傳統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)自適應(yīng)控制器無法得到滿意度設(shè)計效果。由此本試驗中選擇自適應(yīng)PI控制模式。

U*dc、Udc是直流側(cè)電容C3所定出的參考以及實時電壓；idis是所引入的電流擾動量；而i*a、i*b以及i*c分別為整流器網(wǎng)側(cè)的三相電流的參考信號，其是由外環(huán)和內(nèi)環(huán)所構(gòu)成的。直流側(cè)電容C3所給出的參考電壓U*dc與實際電壓Udc比較并通過自適應(yīng)PI電壓調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)完成上之后實現(xiàn)了與電流擾動量idis的減數(shù)所形成的直流電流量I*s。為了保證網(wǎng)側(cè)功率因素為1，也就是為了保證電壓與電流具有同等相位，通過鎖相電路PLL所得出標(biāo)準(zhǔn)的三相交流電源電壓的相位與直流電流量相乘所得出整流器網(wǎng)側(cè)三相電流的參考信號。

若是實現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系d軸與電網(wǎng)電壓a相一致，也就是實現(xiàn)了電壓的定向，那么i*a、i*b在通過變換之后可得知i*q的值為零。也就是控制整流器網(wǎng)側(cè)三相的實際電流在經(jīng)過變換之后的iq為零。由此實現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)功率因素為1的要求和標(biāo)準(zhǔn)。此時，對直流側(cè)的電容C3的實時電壓的調(diào)節(jié)主要與d-q變化d軸電流id相關(guān)。電壓自適應(yīng)PI的控制算法如下所示：

電流自適應(yīng)PI控制的控制過程與電壓自適應(yīng)器的PI控制模式相似，是通過兩個電流控制器的輸出在經(jīng)過d―q反變換過后與三角載波通過調(diào)制而得出的開關(guān)控制信號。

三、設(shè)計自動調(diào)頻控制器

1、比例積分鎖相的自動調(diào)頻控制

相應(yīng)比例積分鎖相自動調(diào)頻的框架圖如下所示。在整個逆變電路當(dāng)中，其死區(qū)是通過硬件電路來完成和實現(xiàn)的。相應(yīng)系統(tǒng)的自動調(diào)頻的范圍將達(dá)到30-300 Hz。下圖所示中的諧振電容C的兩端電壓濾波器輸出電壓U0是通過霍爾電壓互感器測量之后通過抗干擾能力較強(qiáng)的光纖無失真?zhèn)鬟f到DSP控制器的MAXl25采集單元，并且通過零轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)換為方波信號。在經(jīng)過XOR異或邏輯門的比較之后，將得出Uc、U0相位差，Rf以及Cf低通濾波器在對交流紋波濾除之后，將相位差變?yōu)闊o紋波平均化的電流電壓信號Xf。PI控制與Rf以及Cf類似，能對噪聲以及高頻分量存在抑制作用，同時還對相位校正的速度以及精度進(jìn)行了有效控制，能對動態(tài)以及靜態(tài)的性能起到了決定作用。PI控制器的輸出信號通過壓控振蕩器得出所期望得到的振蕩頻率信號，在通過三角載波調(diào)制之后，通過光電隔離以及放大后實現(xiàn)對1GBT的驅(qū)動。

2、控制模型

上述公式中的τf即為RfCf，表示的是濾波器的時間常數(shù)。

公式中的W0為，L、C均為諧振電桿定容，而RL則為諧振電感內(nèi)阻。通過一系列的公式推導(dǎo)可得出控制的計算模型。

四、結(jié)語

研究了大功率開關(guān)器件IGBT實現(xiàn)對試驗所產(chǎn)生的正弦波進(jìn)行了分析，相應(yīng)的體系結(jié)構(gòu)較為簡單、元器件的數(shù)目較少且便于維護(hù)，電壓調(diào)節(jié)是通過三相PWM整流電路實現(xiàn)的。電壓調(diào)節(jié)根據(jù)自適應(yīng)PI電流內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)雙環(huán)閉環(huán)控制方式，使用比例積分鎖相自動調(diào)頻實現(xiàn)了頻率的調(diào)節(jié)，同時根據(jù)相應(yīng)的諧振電路特點分析以及推導(dǎo)了控制模型。實踐表明所提出的電壓以及頻率調(diào)節(jié)的方法具有較好的動態(tài)以及靜態(tài)的性能和跟蹤的效果，同時也具有較強(qiáng)的抗干擾能力。

參考文獻(xiàn)：

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高壓電源范文第5篇

關(guān)鍵詞：電源；干擾；MATLAB仿真

引言

火力發(fā)電廠燃煤機(jī)組煙塵排放的合理控制是環(huán)境保護(hù)治理的主要目標(biāo)之一。在我國電除塵器是比較普遍使用的火電廠排放污染氣體處理的設(shè)備之一，而大部分電除塵器采用高壓靜電方式去除排放氣體中的污染顆粒，所以需要大量的供電電源的使用。2011年7月29號由環(huán)境保護(hù)部和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局共同《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》將煙塵排放量統(tǒng)一標(biāo)定為30mg/m3以下[1]。為了達(dá)到國標(biāo)要求，各企業(yè)推出了各種各樣的電源，有高頻電源、軟穩(wěn)電源、脈沖電源、三相電源等等。文章中我們不討論電源的優(yōu)缺點，我們簡單討論一下電源的干擾問題。

1 干擾的分類及處理措施

目前市場上出現(xiàn)的電除塵器供電電源基本超出工頻范圍，由過去單一的工頻相控等策略逐步轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率幅值可變等策略，功率器件也逐步由SCR轉(zhuǎn)變?yōu)镮GBT、MOSFET等。功率器件工作在非線性的條件下，采用PWM調(diào)制方式，加之頻率的不斷提高，電源的干擾問題愈發(fā)突出，對火電廠廠用電除塵段的配電系統(tǒng)造成很大的污染。

干擾的類型通常按噪聲產(chǎn)生的原因、噪聲傳導(dǎo)模式和噪聲波形性質(zhì)的不同進(jìn)行劃分[2][5]。

按噪聲產(chǎn)生的原因分為放電噪聲、高頻振蕩噪聲、浪涌噪聲。按噪聲傳導(dǎo)模式分為線間感應(yīng)噪聲、地感應(yīng)噪聲。按噪聲波形性質(zhì)的不同分為持續(xù)正弦波和各種形狀的脈沖波[3]。

通常抗干擾的措施分為硬件抗干擾技術(shù)和軟件抗干擾技術(shù)。硬件抗干擾措施又分為濾波吸收、光電隔離、接地、分開布線。其中濾波吸收措施是在控制柜的輸出端加電抗器，控制電源中加交流濾波器，再在直流工作電源中加上參數(shù)匹配的濾波電容，同時，在輸出端并聯(lián)壓敏電阻[4]。本方案采用在1.5A規(guī)格的高壓電源控制柜輸出端加電感濾波。

2 仿真

針對本方案，文章利用MATLAB7.4軟件建立1.5A規(guī)格的電除塵用高壓電源仿真模型[7]，逆變模塊的仿真模型如圖1。從仿真模型的FFT分析中可以看到，諧波含量THD從72.7%降至62%。圖2是濾波之前輸出波形及其諧波含量，圖3是加電感濾波后輸出波形及其諧波含量。

圖3 加L濾波后輸出波形及其諧波含量

逆變電路采用H橋結(jié)構(gòu)，開關(guān)頻率10KHz，輸出電流為300A。實際應(yīng)用中輸入380V50Hz標(biāo)準(zhǔn)交流電，經(jīng)過三相整流得到穩(wěn)定的直流電壓540V，仿真中采用直流電源代替，主要考慮文章中主要研究逆變輸出的影響。

3 電源干擾測試及抑制實驗

本方案實驗采用1.5A規(guī)格的電除塵用高壓電源柜體，帶純阻性負(fù)載，一次電流I1=300A，分五個測試點：①柜體出線；②1，3測試點中間；③柜體和變壓器連線中點；④3，5測試點中間；⑤靠變壓器進(jìn)線。采用日置磁場測試儀FT3470-52進(jìn)行試驗，測試儀配有兩個測試傳感器分別為100cm2和3cm2[6]。如圖4所示。

圖4 日置磁場測試儀FT3470-52及配套100cm2測試探頭和3cm2測試探頭

1.5A高壓電源柜通電測試結(jié)果：

測試儀顯示為磁感應(yīng)強(qiáng)度B，單位T，查閱標(biāo)準(zhǔn)采用磁場強(qiáng)度H，單位A/m。兩者關(guān)系為H=B/μ，其中μ是磁導(dǎo)率。（見表1、表2）

4 結(jié)束語

通過上述仿真FFT分析以及1.5A高壓電源柜體加電感濾波試驗分析，加裝電感對近柜體側(cè)影響較大，隨著離變壓器距離的減少，影響也逐漸降低。

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作者簡介：周寶紅（1974-），男，漢，本科，畢業(yè)于中央廣播電視大學(xué)，計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。