用于制备石墨烯的电源装置的制作方法

本实用新型涉及石墨烯制备技术领域，尤其涉及一种结构简单、节约成本和能提高产量的用于制备石墨烯的电源装置。

背景技术：

石墨烯是一种原子石墨，由于其二维结构和独特的物理性质，比如高的内在电子迁移率，优异的机械强度、柔韧的弹性和良好的导电性，已经引起了广泛的关注。

现有石墨烯制备方法包括机械剥离法、外延生长法、气相沉积法和氧化还原法等。机械剥离法和外延生长法制备的石墨烯虽具有高品质性，但产量低，制备成本太高；近期用催化金属基底的化学气相沉积法的研究取得很大进展，以显示出大面积石墨烯能使容量增加，扩大了它在高度透明和灵活的导电薄膜上的应用，但同样制备价格昂贵；通过化学或热还原的氧化化学剥离方法制备石墨烯，虽由于潜在的低成本和液相加工制造的优点已引起大家关注，然而，石墨烯在氧化过程中蜂窝状晶格结构受到严重破坏，得到的膜电阻阻值太高，远高于ITO的要求。为了克服上述技术缺陷，需要提供一种可产业化的低成本的石墨烯制备装置。

技术实现要素：

本实用新型是为了克服现有技术中，现有的石墨烯制备装置结构复杂、制作成本高，且产量低的问题，提供了一种结构简单、节约成本和能提高产量的用于制备石墨烯的电源装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于制备石墨烯的电源装置，包括第一电源，第二电源，输入开关电路，输出开关电路，第一开关控制电路，第二开关控制电路和单片机；第一电源和第二电源均与输入开关电路输入端电连接，输入开关电路输出端与输出开关电路输入端电连接，输出开关电路包括输出端A和输出端B，第一开关控制电路和第二开关控制电路均与输入开关电路控制端电连接，第一开关控制电路和第二开关控制电路均与单片机电连接。

本实用新型能够输出幅值与占空比可调的方波，缓解石墨烯剥离的氧化情况，对于石墨烯规模化生产具有积极的意义。本实用新型具有结构简单、节约成本和能提高石墨烯产量的特点。

作为优选，输入开关电路包括MOS管Min1和MOS管Min2，MOS管Min1的源极与第一电源电连接，MOS管Min1的栅极与第一开关控制电路电连接，MOS管Min2的源极与第二电源电连接，MOS管Min2的栅极与第一开关控制电路电连接，输出开关电路的输入端分别与MOS管Min1的漏极与MOS管Min2的漏极电连接。第一开关控制电路控制MOS管Min1或MOS管Min2的通断，使得分别与MOS管Min1或MOS管Min2连接的第一电源电路或第二电源电路导通。MOS管Min1和MOS管Min2均为P沟道MOS管。

作为优选，输出开关电路包括MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3和MOS管M4，输入开关电路的输出端分别与MOS管M1的源极和MOS管M3的源极电连接，MOS管M1的漏极与MOS管M2的漏极电连接，MOS管M2的源极接地，MOS管M3的漏极与MOS管M4的漏极电连接，MOS管M4的源极接地，MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3和MOS管M4的栅极均与第二开关控制电路电连接。第二开关控制电路控制MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3和MOS管M4的通断，使得输出端A和输出端B之间形成正电压或负电压。MOS管M1和MOS管M3均为P沟道MOS管，MOS管M2和MOS管M4均为N沟道MOS管。

作为优选，第一开关控制电路包括双通道光耦Pin1和双通道光耦Pin2，双通道光耦Pin1的1、2脚以及双通道光耦Pin2的1、2脚均与单片机电连接，双通道光耦Pin1的4脚和双通道光耦Pin2的4脚均通过连接电阻后接地，双通道光耦Pin1的5脚和双通道光耦Pin2的5脚分别接地，双通道光耦Pin1的6脚与双通道光耦Pin1的7脚电连接，双通道光耦Pin2的6脚与双通道光耦Pin2的7脚电连接，双通道光耦Pin1的8脚分别与MOS管Min1的栅极和双通道光耦Pin2的3脚电连接，双通道光耦Pin1的8脚与MOS管Min1的源极之间设有连接电阻，双通道光耦Pin2的8脚分别与MOS管Min2的栅极和双通道光耦Pin1的3脚电连接，并且连接到双通道光耦Pin1的3脚，在双通道光耦Pin2的8脚与MOS管Min2的源极之间设有连接电阻，双通道光耦Pin1的1、2脚以及双通道光耦Pin2的1、2脚均与单片机电连接。单片机通过对双通道光耦Pin1或双通道光耦Pin2的1和2脚的信号控制，使得导通MOS管Min1、关断MOS管Min2，或是导通MOS管Min2、关断MOS管Min1，实现输入开关电路开关切换。

作为优选，第二开关控制电路包括双通道光耦P1、双通道光耦P2、双通道光耦P3和双通道光耦P4，双通道光耦P1、双通道光耦P2、双通道光耦P3和双通道光耦P4的1脚和2脚均与单片机电连接，双通道光耦P1的3脚和双通道光耦P3的3脚均与输出开关电路的输入端电连接，双通道光耦P2的3脚与双通道光耦P1的8脚电连接，双通道光耦P4的3脚与双通道光耦P3的8脚电连接，双通道光耦P1、双通道光耦P2、双通道光耦P3和双通道光耦P4的4脚均分别通过连接电阻后接地，双通道光耦P1的5脚和双通道光耦P3的5脚分别接地，双通道光耦P2的5脚与MOS管M2的栅极电连接，双通道光耦P4的5脚与MOS管M4的栅极电连接，双通道光耦P1、双通道光耦P2、双通道光耦P3和双通道光耦P4的6脚分别与双通道光耦P1、双通道光耦P2、双通道光耦P3和双通道光耦的7脚电连接，双通道光耦P1的8脚与MOS管M1的栅极电连接，双通道光耦P3的8脚与MOS管M3的栅极电连接，输出开关电路的输入端分别与双通道光耦P2的8脚和双通道光耦P4的8脚电连接，双通道光耦P2的5脚通过正向连接二极管D1后与双通道光耦P1的4脚电连接，双通道光耦P4的5脚通过正向连接二极管D3后与双通道光耦P3的4脚电连接，在双通道光耦P1的8脚与MOS管M1的源极之间设有连接电阻，在双通道光耦P3的8脚与MOS管M3的源极之间设有连接电阻。单片机通过对双通道光耦P1、双通道光耦P2、双通道光耦P3和双通道光耦P4的1和2脚的信号控制，继而控制双通道光耦P1、双通道光耦P2、双通道光耦P3和双通道光耦P4的通断，使得输出端A和输出端B之间形成正电压或负电压。

作为优选，用于制备石墨烯的电源装置还包括报警电路，报警电路与单片机电连接。当用于制备石墨烯的电源装置发生故障，无法正常工作时，单片机控制报警电路报警。

因此，本实用新型具有如下有益效果：（1）结构简单、节约成本和能提高石墨烯产量；（2）能够输出幅值与占空比可调的方波，缓解石墨烯剥离的氧化，对于石墨烯规模化生产具有积极的意义。

附图说明

图1是本实用新型的一种原理框图；

图2是本实用新型的一种电路图。

图中：第一电源1、第二电源2、输入开关电路3、输出开关电路4、第一开关控制电路5、第二开关控制电路6、单片机7、报警电路8。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述：

如图1所示的一种用于制备石墨烯的电源装置，包括第一电源1，第二电源2，输入开关电路3，输出开关电路4，第一开关控制电路5，第二开关控制电路6和单片机7；第一电源和第二电源均与输入开关电路输入端电连接，输入开关电路输出端与输出开关电路输入端电连接，输出开关电路包括输出端A和输出端B，第一开关控制电路和第二开关控制电路均与输入开关电路控制端电连接，第一开关控制电路和第二开关控制电路均与单片机电连接。单片机上包括有PROTD.0-3四个引脚，以及PROTC.0-7八个引脚。

如图2所示，输入开关电路包括MOS管Min1和MOS管Min2，MOS管Min1的源极与第一电源电连接，MOS管Min1的栅极与第一开关控制电路电连接，MOS管Min2的源极与第二电源电连接，MOS管Min2的栅极与第一开关控制电路电连接，输出开关电路的输入端分别与MOS管Min1的漏极与MOS管Min2的漏极电连接。第一开关控制电路控制MOS管Min1或MOS管Min2的通断，使得分别与MOS管Min1或MOS管Min2连接的第一电源电路或第二电源电路导通。MOS管Min1和MOS管Min2均为P沟道MOS管。

输出开关电路包括MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3和MOS管M4，输入开关电路的输出端分别与MOS管M1的源极和MOS管M3的源极电连接，MOS管M1的漏极与MOS管M2的漏极电连接，MOS管M2的源极接地，MOS管M3的漏极与MOS管M4的漏极电连接，MOS管M4的源极接地，MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3和MOS管M4的栅极均与第二开关控制电路电连接。第二开关控制电路控制MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3和MOS管M4的通断，使得输出端A和输出端B之间形成正电压或负电压。MOS管M1和MOS管M3均为P沟道MOS管，MOS管M2和MOS管M4均为N沟道MOS管。

第一开关控制电路包括双通道光耦Pin1和双通道光耦Pin2，双通道光耦Pin1的1、2脚分别连接到单片机PORTD.0和PORTD.1脚上，双通道光耦Pin2的1、2脚连接至单片机PORTD.2和PORTD.3脚上，双通道光耦Pin1的4脚通过连接电阻Rin1后接地，双通道光耦Pin2的4脚通过连接电阻Rin2后接地，双通道光耦Pin1和双通道光耦Pin2的5脚分别接地，双通道光耦Pin1的6脚与7脚相连，双通道光耦Pin2的6脚与7脚相连，双通道光耦Pin1的8脚连接MOS管Min1的栅极，并且连接到双通道光耦Pin2的3脚，在双通道光耦Pin1的8脚与MOS管Min1的源极之间连接有电阻Rin3，双通道光耦Pin2的8脚连接MOS管Min2的栅极，并且连接到双通道光耦Pin1的3脚，在双通道光耦Pin2的8脚与MOS管Min2的源极之间连接有电阻Rin4，双通道光耦Pin1的1、2脚以及双通道光耦Pin2的1、2脚分别连接至单片机上。单片机通过对双通道光耦Pin1或双通道光耦Pin2的1和2脚的信号控制，使得导通MOS管Min1、关断MOS管Min2，或是导通MOS管Min2、关断MOS管Min1，实现输入开关电路开关切换。

另外，第二开关控制电路包括双通道光耦P1、双通道光耦P2、双通道光耦P3和双通道光耦P4，双通道光耦P1的1脚及2脚都连接到单片机的PORTC.0和PORTC.1脚上，双通道光耦P2的1脚及2脚都连接到单片机的PORTC.2和PORTC.3脚上，双通道光耦P3的1脚及2脚都连接到单片机的PORTC.4和PORTC.5脚上，双通道光耦P4的1脚及2脚分别连接到单片机的PORTC.6和PORTC.7上。

双通道光耦P1的3脚和双通道光耦P3的3脚均与输出开关电路的输入端电连接，双通道光耦P2的3脚与双通道光耦P1的8脚电连接，双通道光耦P4的3脚与双通道光耦P3的8脚电连接，双通道光耦P1的4脚分别通过连接电阻R1后接地，双通道光耦P2的4脚分别通过连接电阻R2后接地，双通道光耦P3的4脚分别通过连接电阻R3后接地，双通道光耦P4的4脚通过连接电阻R4后接地，双通道光耦P1的5脚和双通道光耦P3的5脚分别接地，双通道光耦P2的5脚与MOS管M2的栅极电连接，双通道光耦P4的5脚与MOS管M4的栅极电连接，双通道光耦P1、双通道光耦P2、双通道光耦P3和双通道光耦P4的6脚分别与双通道光耦P1、双通道光耦P2、双通道光耦P3和双通道光耦的7脚电连接，双通道光耦P1的8脚与MOS管M1的栅极电连接，双通道光耦P3的8脚与MOS管M3的栅极电连接，输出开关电路的输入端分别与双通道光耦P2的8脚和双通道光耦P4的8脚电连接，双通道光耦P2的5脚通过正向连接二极管D1后与双通道光耦P1的4脚电连接，双通道光耦P4的5脚通过正向连接二极管D3后与双通道光耦P3的4脚电连接，在双通道光耦P1的8脚与MOS管M1的源极之间连接有电阻R5，在双通道光耦P3的8脚与MOS管M3的源极之间连接有电阻R6。单片机通过对双通道光耦P1、双通道光耦P2、双通道光耦P3和双通道光耦P4的1和2脚的信号控制，继而控制双通道光耦P1、双通道光耦P2、双通道光耦P3和双通道光耦P4的通断，使得输出端A和输出端B之间形成正电压或负电压。

本实用新型还包括报警电路8，报警电路与单片机电连接。当用于制备石墨烯的电源装置发生故障，无法正常工作时，单片机控制报警电路报警。

本实用新型的工作过程如下：

当单片机的PORTD.0、PORTC.0、PORTC.6脚置高1分钟且PORTD.1、PORTC.1、PORTC.7脚拉低1分钟时，MOS管Min2、M2、M3被断开，MOS管Min1、M1、M4导通，UAB输出一个1分钟的+2.5V的电压；

当单片机的PORTD.0、PORTC.2、PORTC.4脚置高30秒且PORTD.1、PORTC.3、PORTC.5脚拉低30秒时，MOS管Min2、M1、M4被断开，MOS管Min1、M2、M3导通，UAB输出一个30秒-2.5V的电压；

当单片机的PORTD.2、PORTC.0、PORTC.6脚置高5秒且PORTD.3、PORTC.1、PORTC.7脚拉低5秒时，MOS管Min1、M2、M3被断开，MOS管Min2、M1、M4导通，UAB输出一个5秒的+10V的电压；

当单片机的PORTD.2、PORTC.2、PORTC.4脚置高2秒且PORTD.3、PORTC.3、PORTC.5脚拉低2秒时，MOS管Min2、M1、M4被断开，MOS管Min1、M2、M3导通，UAB输出一个2秒的-10V的电压。

这样在A、B两点上实现了输出时间可控的±2.5V或±10V电压。

应理解，本实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。