专利名称：脉冲电源控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及脉冲电源技术领域，尤其涉及一种脉冲电源控制系统及方法。
背景技术：
脉冲(峰值)电源有单正脉冲和双正、负脉冲电源，采样独特的调制技术，数字化控制。正向脉冲开启宽度(T+)和负向脉冲开启时间宽度(T-)可分别在全周期内调节。正向电流、电压调节、负向电流、电压均可独立调节。可满足客户的不同的需求。适用于镀金、 镀银、镀镍、镀锡等，可明显改善镀层性能；用于防护-装饰性电镀(如装饰金)时，可使镀层色泽均勻一致，亮度好，耐蚀性强。特别是双脉冲电源的反向脉冲的阳极化溶解使阴极表面金属离子浓度迅速回升，这有利于随后的阴极周期使用高的脉冲电流密度，因而镀层致密、光亮、孔隙率低；双脉冲电源的反向脉冲的阳极剥离使镀层中有机杂质(含光亮剂)的夹附大大减少，因而镀层纯度高，抗变色能力强。双脉冲电源是一款新型电源，由于高频脉冲和低频脉冲的合理处理，使得开关电源的应用领域更为广泛。脉冲电源在脉冲电镀过程中，当电流导通时，脉冲电流相当于普通直流电流的几倍甚至几十倍，正是这个瞬时高电流密度使金属离子在极高的过电位下还原，从而使沉积层晶粒变细；当电流关断时，阴极区附近放电离子又恢复到初始浓度，浓差极化消除，这利于下一个脉冲同期继续使用高的脉冲(峰值)电流密度，同时关断期内还伴有对沉积层有利的重结晶、吸脱附等现象。这样的过程同期性地贯穿整个电镀过程的始末，其中所包含的机理构成了脉冲电镀的最基本原理。实践证明，脉冲电源在细化结晶，改善镀层物理化学性能，节约贵重金属等方面比传统直流电镀有着不可比拟的优越性。首先经过慢储能，使初级能源具有足够的能量；然后向中间储能和脉冲成形系统充电(或流入能量)，能量经过储存、压缩、形成脉冲或转化等某些复杂过程之后，最后快速放电给负载。脉冲电源的研究方向主要包括①提高脉冲重复频率。通过提高脉冲的重复频率，不仅提高脉冲电源的平均功率， 而且减小电源的体积和降低造价。②提高电源效率，降低电源自身能耗。③提高电源系统的可靠性，脉冲放电产热和高频电磁干扰对系统可靠性造成严重的影响。针对上述第3点研究方向，本申请人在实际工作过程中发现，传统的脉冲电源都是工作在恒压或者平均值恒流的状态下，在此种工作模式时，负载条件的变化会引起脉冲峰值电流的变化，进而影响到被加工件的处理质量。
发明内容
本发明实施例提供一种脉冲电源控制系统及方法，通过稳定脉冲电源的输出来提高电源系统的可靠性。
为此，本发明实施例采样如下技术方案 一种脉冲电源控制系统，包括用于对所述脉冲电源的待调整电流和外部设定电流进行比较的上拉比较器；将所述上拉比较器输出的比较信号作为输入来源的采样/保持器，该采样/保持器在采样脉冲控制下对脉冲电流进行峰值采样或峰值保持；连接所述采样/保持器输出的控制输出器，该控制输出器在采样/保持器输出的控制下实现对脉冲电流的恒流控制。优选地，该系统还包括用于对所述脉冲电源的待调整电流进行放大的放大器，该放大器的输出作为上拉比较器的输入。优选地，该系统还包括显示控制器，该显示控制器在采样脉冲控制下，将放大器的输出作为输入，经恒流控制后输出显示。优选地，所述系统还包括限流滤波电路，所述比较器输出的比较信号通过所述限流滤波电路处理后接入所述采样/保持器的输入端。优选地，所述系统还包括在所述采样脉冲控制下对所述限流滤波电路的滤波电容进行放电的泄放比较器。优选地，所述系统还包括比较控制器，该比较控制器通过对采样脉冲和外部设定电流的比较，控制所述上拉比较器或泄放比较器的启动。一种脉冲电源控制方法，包括以下步骤通过上拉比较器对所述脉冲电源的待调整电流和外部设定电流进行比较；将所述上拉比较器输出的比较信号作为采样/保持器的输入来源，该采样/保持器在采样脉冲控制下对脉冲电流进行峰值采样或峰值保持；将所述采样/保持器输出提供给控制输出器，该控制输出器在采样/保持器输出的控制下实现对脉冲电流的恒流控制。其中，在上拉比较器比较之前，该方法还包括对所述脉冲电源的待调整电流通过放大器进行放大，将放大器的输出作为上拉比较器的一路输入。其中，该方法还包括通过显示控制器将放大器的输出在采样脉冲控制下经过恒流控制后输出显示。其中，所述比较器输出的比较信号通过限流滤波电路处理后接入所述采样/保持器的输入端。其中，所述方法还包括通过泄放比较器对所述滤波电容进行放电。其中，该方法还包括通过比较控制器对采样脉冲和外部设定电源进行比较，控制所述上拉比较器或泄放比较器的启动。可见，本发明通过对外部设定电流和待调整电流的比较，然后调节电流的输出幅度，并加以恒流控制，使最终提供给加工件的电流更加符合设定值，并且更加稳定。
图1为本发明第一实施例脉冲电源控制系统示意图；图2为本发明第二实施例脉冲电源控制系统示意图；图3为本发明脉冲电源控制系统的采样/保持器示意图；图4为本发明脉冲电源控制方法流程图。
具体实施例方式
下面结合附图，对本发明实施例进行详细介绍。参见图1，为本发明第一实施例脉冲电源控制系统示意。该系统包括上拉比较器 101、采样/保持器102和控制输出器103。概括而言，本发明的脉冲电源控制系统，通过上拉比较器101对待调整电流与外部设定电流进行比较，将上拉比较器101输出的比较信号作为采样/保持器102的输入，并且，采样/保持器102在采样脉冲控制下，执行峰值采样或峰值保持操作；最后，采样/保持器102的输出输送给控制输出器103，控制输出器103在采样/保持器102的输出控制下，对待调整电流进行恒流控制，最终向加工件输出恒定稳定的脉冲电流。图1系统中各个器件连接关系及功能为上拉比较器101，用于对脉冲电源的待调整电流和外部设定电流进行比较，它的两路输入来源分别为待调整电流和外部设定电流，其输出为比较信号。采样/保持器102，将上拉比较器101输出的比较信号作为输入来源，在采样脉冲的控制下对脉冲电流进行峰值采样或峰值保持。控制输出器103，在采样/保持器102输出的控制下，实现对待调整电流的恒流控制。可见，本发明通过对外部设定电流和待调整电流的比较，然后调节脉冲的输出幅度，并加以恒流控制，使最终提供给加工件的电流更加符合设定值，并且更加稳定。参见图2，为本发明第二实施例脉冲电源控制系统示意。该第二实施例在第一实施例基础上，增加了放大器104、显示控制器105、比较控制器106、限流滤波电路107以及泄放比较器108。其中，放大器104，用于对脉冲电源的待调整电流进行放大，该放大器的输出作为上拉比较器101的输入。此外，在对脉冲电源的待调整电流进行放大前，还可以对待调整电流进行滤波处理。显示控制器105，受采样脉冲控制，将放大器104的输出作为输入，经恒流控制后
输出显示。本领域人员可以理解，通过放大器104对待调整电流的放大处理，并将放大后的电流作为上拉比较器101的一路输入，与另一路的外部设定电流进行比较，使得比较结果更加准确。例如，原待调整电流为0. 5A的电流，经4倍放大后，变为2A的电流作为上拉比较器101的一路输入。此外，待调整电流经放大后同时提供给显示控制器105，从而将脉冲电源转换为幅值相同的直流信号，最后通过数字表头等显示脉冲峰值电流。比较控制器106，通过外部设定电流和采样脉冲的比较，控制上拉比较器101和泄放比较器108的启动或关闭，例如，在采样脉冲为高电平时，启动上拉比较器101、关闭泄放比较器108 ；在采样脉冲为低电平时，启动泄放比较器108、关闭上拉比较器101。另外，在上拉比较器101和采样/保持器102之间，可接入限流滤波电路107，由此确保提供给采样/保持器102的输入更加准确。本领域技术人员可以理解，在上拉比较器 101输出高于采样/保持器103输入时，采样/保持器103可以即时采样，而在上拉比较器 101输出低于采样/保持器103输入时，由于限流滤波电路107的作用，采样/保持器103输入端不会随着上拉比较器101输出端的减小而迅速降低，从而使得整个采样功能反应迟钝。为了解决这个问题，增加了一个泄放比较器108，用于在比较控制器106控制下对限流滤波电路107的滤波电容进行放电，从而保证在上拉比较器101输出低于采样/保持器103 输入时，通过对滤波电容的放电操作，迅速拉低采样/保持器103输入端，保证整个采样功能反应灵敏。 参见图3，为本发明脉冲电源控制系统的采样/保持器示意图。其中，U2是采样/ 保持器103，U3B是上拉比较器102，二极管D3、电阻R6、电容C3、C4构成限流滤波电路106。 TP2(经放大处理的待调整电流)和ΤΡ5(外部设定电流)作为U3B的两路输入，经过U3B比较后得到比较信号，该比较信号经过二极管D3整流和电阻R6限流、再经过C3、C4滤波后的直流信号送入U2输入端第3引脚。采样脉冲ΤΡ7通过电阻R7连接到U2的控制引脚8， 控制引脚8高电平时，U2工作在采样状态，控制引脚8低电平时，U2工作在保持状态，由于回路阻抗很大，所以保持功能很强。U2输出获得信号ΤΡ4，提供给控制输出器103(图3为示出)用于控制输电流出。此外，上面介绍的泄放比较器108的输出端连接ΤΡ3(图3未示出)，从而对C4进行放电。除了上述介绍的脉冲电源控制系统之外，本发明还提供一种脉冲电源控制方法。 参见图4，该方法包括以下步骤S401 对脉冲电源的待调整电流通过放大器进行放大，然后执行S402和S403。S402 通过显示控制器将放大器的输出在采样脉冲控制下经过恒流控制后输出显
7J\ οS403 通过比较器对放大器的输出(放大后的待调整电流)和外部设定电流进行比较，得到比较信号；在执行S403时同时执行S404 通过比较控制器对采样脉冲和外部设定电源进行比较，控制上拉比较器的启动或关闭；S403之后然后执行S405。S405 将上拉比较器输出的比较信号通过限流滤波电路进行限流滤波处理；在执行S405时同时执行S406 泄放比较器在比较控制器的控制下对所述滤波电容进行放电； S405之后然后执行S407。S407:将限流滤波电路处理后的信号接入采样/保持器的输入端，进行采样/保持处理，然后执行S408S408:将采样/保持器输出提供给控制输出器，该控制输出器在采样/保持器的输出控制下，对脉冲电流进行恒流控制，从而保证最终提供给外部加工件的电流更趋近于设定值。需要说明的时，以上步骤仅S403、S407和S408为必须执行的步骤，其余步骤可选择性执行，可结合图1对系统的描述。以上所述仅是本的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本的保护范围。
权利要求
1.一种脉冲电源控制系统，其特征在于，包括用于对所述脉冲电源的待调整电流和外部设定电流进行比较的上拉比较器；将所述上拉比较器输出的比较信号作为输入来源的采样/保持器，该采样/保持器在采样脉冲控制下对脉冲电流进行峰值采样或峰值保持；连接所述采样/保持器输出的控制输出器，该控制输出器在采样/保持器的输出的控制下实现对脉冲电流的恒流控制。
2.根据权利要求1所述的脉冲电源控制系统，其特征在于，该系统还包括用于对所述脉冲电源的待调整电流进行放大的放大器，该放大器的输出作为上拉比较器的输入。
3.根据权利要求2所述的脉冲电源控制系统，其特征在于，该系统还包括显示控制器， 该显示控制器受采样脉冲控制，将放大器的输出作为输入，经恒流控制后输出显示。
4.根据权利要求1至3任一项所述的脉冲电源控制系统，其特征在于，所述系统还包括限流滤波电路，所述比较器输出的比较信号通过所述限流滤波电路处理后接入所述采样 /保持器的输入端。
5.根据权利要求4所述的脉冲电源控制系统，其特征在于，所述系统还包括对所述限流滤波电路的滤波电容进行放电的泄放比较器。
6.根据权利要求5所述的脉冲电源控制系统，其特征在于，该系统还包括比较控制器， 该比较控制器通过对采样脉冲和外部设定电流的比较，控制所述上拉比较器或泄放比较器的启动。
7.—种脉冲电源控制方法，其特征在于，包括以下步骤通过上拉比较器对所述脉冲电源的待调整电流和外部设定电流进行比较；将所述上拉比较器输出的比较信号作为采样/保持器的输入来源，该采样/保持器在采样脉冲控制下对脉冲电流进行峰值采样或峰值保持；将所述采样/保持器输出提供给控制输出器，该控制输出器在采样/保持器输出的控制下实现对脉冲电流的恒流控制。
8.根据权利要求7所述的脉冲电源控制方法，其特征在于，在上拉比较器比较之前，该方法还包括对所述脉冲电源的待调整电流通过放大器进行放大，将放大器的输出作为上拉比较器的一路输入。
9.根据权利要求8所述的脉冲电源控制方法，其特征在于，该方法还包括通过显示控制器将放大器的输出在采样脉冲控制下经过恒流控制后输出显示。
10.根据权利要求7至9任一项所述的脉冲电源控制方法，其特征在于，所述比较器输出的比较信号通过限流滤波电路处理后接入所述采样/保持器的输入端。
11.根据权利要求10所述的脉冲电源控制方法，其特征在于，所述方法还包括通过泄放比较器对所述滤波电容进行放电。
12.根据权利要求11所述的脉冲电源控制方法，其特征在于，该方法还包括通过比较控制器对采样脉冲和外部设定电源进行比较，控制所述上拉比较器或泄放比较器的启动。
全文摘要
本发明公开了一种脉冲电源控制系统和方法，其中的系统包括用于对所述脉冲电源的待调整电流和外部设定电流进行比较的上拉比较器；将所述上拉比较器输出的比较信号作为输入来源的采样/保持器，该采样/保持器在采样脉冲控制下对脉冲电流进行峰值采样或峰值保持；以及，连接所述采样/保持器输出的控制输出器，该控制输出器在采样/保持器输出的控制下实现对脉冲电流的恒流控制。本发明通过对外部设定电流和待调整电流的比较，然后调节脉冲的输出幅度，并加以恒流控制，使最终提供给加工件的电流更加符合设定值，并且更加稳定。
文档编号G05F1/56GK102436281SQ201110344829
公开日2012年5月2日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日
发明者崔建勋 申请人:崔建勋