专利名称：具有放电间隙吸收电路的高频大功率微弧氧化脉冲电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在铝、镁、钛、锆、铍、钽及它们的合金表面生成陶瓷的微弧氧化脉冲电源。
背景技术：
微弧氧化技术可处理铝、镁、钛、钽等金属表面，使其表面生成一层陶瓷膜。这种陶瓷膜具有耐磨、耐腐蚀、耐热冲击等特点，可广泛用于化工、机械、汽车、电子、航空航天等领域。此技术通过控制电参数和调节电解液成份来控制膜的组成结构及厚度。目前，国内外的微弧氧化电源主要有直流、单向脉冲、交流三种输出形式，但今后的发展趋势主要以交流输出为主。CN1523745A公开了一种用于微弧氧化的高频大功率多波形电源，它是由直流电源、功率开关元件、隔离驱动电路和单片机组成，该专利虽然具有电源能耗低、效率高、体积小及对电网无污染的优点，但是其无法真正实现电源的高频输出，因此此电源难以在钛金属及其合金的表面生成陶瓷膜。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有放电间隙吸收电路的高频大功率的微弧氧化脉冲电源，其能使在铝、镁、锆、铍、钽等金属表面生成的陶瓷膜的结构更加细密，同时还能更轻易的在钛金属表面生成陶瓷膜。其目的是通过下述方案予以实现的，本发明包括信号控制单元1、一号隔离驱动电路A、二号隔离驱动电路B、第一连续可调电源E1、第二连续可调电源E2、一号大功率开关管T1、二号大功率开关管T2、一号大功率二极管D1，第一连续可调电源E1的正极与一号大功率开关管T1的集电极相接，第二连续可调电源E2的正极与一号大功率二极管D1的阳极相接，一号大功率二极管D1的阴极与二号大功率开关管T2的集电极相接，一号大功率开关管T1的发射极与第二连续可调电源E2的负极、工作液槽F内的工件F1相接，一号大功率开关管T1的基极与一号隔离驱动电路A的输出端相接，一号隔离驱动电路A的输入端与信号控制单元1的一号输出端GV1相接，二号大功率开关管T2的发射极与第一连续可调电源E1的负极、工作液槽F的槽壁F2相接，二号大功率开关管T2的基极与二号隔离驱动电路B的输出端相接，二号隔离驱动电路B的输入端与信号控制单元1的二号输出端GV2相接，本发明还包括三号隔离驱动电路C、四号隔离驱动电路D、正向间隙吸收电路DL1、负向间隙吸收电路DL2，正向间隙吸收电路DL1由三号大功率开关管T3、二号大功率二极管D2和一号限流电阻R1组成，负向间隙吸收电路DL2由四号大功率开关管T4、三号大功率二极管D3和二号限流电阻R2组成，三号大功率开关管T3的集电极、四号大功率开关管T4的发射极与工作液槽F内的工件F1相接，一号限流电阻R1的一端、三号大功率二极管D3的阳极与工作液槽F的槽壁F2相接，三号大功率开关管T3的发射极与二号大功率二极管D2的阳极相接，二号大功率二极管D2的阴极与一号限流电阻R1的另一端相接，三号大功率开关管T3的基极与三号隔离驱动电路C的输出端相接，三号隔离驱动电路C的输入端与信号控制单元1的三号输出端GV3相接，四号大功率开关管T4的集电极与二号限流电阻R2的一端相接，二号限流电阻R2的另一端与三号大功率二极管D3的阴极相接，四号大功率开关管T4的基极与四号隔离驱动电路D的输出端相接，四号隔离驱动电路D的输入端与信号控制单元1的三号输出端GV3相接。一号大功率开关管T1、二号大功率开关管T2、三号大功率开关管T3、四号大功率开关管T4的导通与截止受信号控制单元1的各输出端输出的脉冲信号控制，其控制时序如图2所示，当信号控制单元1的第一输出端GV1输出脉冲信号时，一号大功率开关管T1导通，其他的大功率开关管均截止，第一连续可调电源E1为由工作液槽F内的工件F1与工作液槽F的槽壁F2构成的微弧氧化放电通道提供能量，当信号控制单元1的第三输出端GV3输出脉冲信号时，三号大功率开关管T3、四号大功率开关管T4导通，其他的大功率开关管均截止，此时由正向间隙吸收电路DL1、负向间隙吸收电路DL2和工作液槽F所组成的回路消耗工作液槽F中所储存的能量，当信号控制单元1的第二输出端GV2输出脉冲信号时，二号大功率开关管T2导通，其他的大功率开关管均截止，第二连续可调电源E2为由工作液槽F内的工件F1与工作液槽F的槽壁F2构成的微弧氧化放电通道提供能量。本发明由于采用了正负向间隙吸收电路，能够提供频率高达5kHz的输出电流，具有可以使在铝、镁、钛、锆、铍、钽及它们的合金表面生成的陶瓷的结构更加细密，与基体材料的结合力更强，对于防腐膜的加工来说，甚至可以省去最后的封孔工艺的优点，尤其是在加工钛合金时，可以很轻易的在其表面生成陶瓷膜。
图1是本发明的整体电路结构示意图，图2是信号控制单元1的各输出端输出的脉冲波形时序图。
具体实施例方式具体实施方式
一下面结合图1来具体说明本实施方式。本实施方式由信号控制单元1、一号隔离驱动电路A、二号隔离驱动电路B、三号隔离驱动电路C、四号隔离驱动电路D、第一连续可调电源E1、第二连续可调电源E2、一号大功率开关管T1、二号大功率开关管T2、一号大功率二极管D1、正向间隙吸收电路DL1、负向间隙吸收电路DL2组成。正向间隙吸收电路DL1由三号大功率开关管T3、二号大功率二极管D2和一号限流电阻R1组成，负向间隙吸收电路DL2由四号大功率开关管T4、三号大功率二极管D3和二号限流电阻R2组成。第一连续可调电源E1的正极与一号大功率开关管T1的集电极相接，第二连续可调电源E2的正极与一号大功率二极管D1的阳极相接，一号大功率二极管D1的阴极与二号大功率开关管T2的集电极相接，一号大功率开关管T1的发射极、第二连续可调电源E2的负极、正向间隙吸收电路DL1内的三号大功率开关管T3的集电极、负向间隙吸收电路DL2内的四号大功率开关管T4的发射极与工作液槽F内的工件F1相接，二号大功率开关管T2的发射极、第一连续可调电源E1的负极、正向间隙吸收电路DL1内的一号限流电阻R1的一端、负向间隙吸收电路DL2内的三号大功率二极管D3阳极与工作液槽F的槽壁F2相接，一号大功率开关管T1的基极与一号隔离驱动电路A的输出端相接，一号隔离驱动电路A的输入端与信号控制单元1的一号输出端GV1相接，二号大功率开关管T2的基极与二号隔离驱动电路B的输出端相接，二号隔离驱动电路B的输入端与信号控制单元1的二号输出端GV2相接，三号大功率开关管T3的发射极与二号大功率二极管D2的阳极相接，二号大功率二极管D2的阴极与一号限流电阻R1的另一端相接，三号大功率开关管T3的基极与三号隔离驱动电路C的输出端相接，三号隔离驱动电路C的输入端与信号控制单元1的三号输出端GV3相接，四号大功率开关管T4的集电极与二号限流电阻R2的一端相接，二号限流电阻R2的另一端与三号大功率二极管D3的阴极相接，四号大功率开关管T4的基极与四号隔离驱动电路D的输出端相接，四号隔离驱动电路D的输入端与信号控制单元1的三号输出端GV3相接。本具体实施方式
中第二连续可调电源E2的可调范围小于第一连续可调电源E1的可调范围，一号大功率开关管T1和二号大功率开关管T2采用耐压在1200V以上、额定电流为800A以上、允许脉冲电流为1600A以上的大功率IGBT模块，三号大功率开关管T3和四号大功率开关管T4采用耐压在1200V以上、额定电流为200A以上、允许脉冲电流为400A以上的大功率IGBT模块，隔离驱动电路A、B、C、D均采用型号为EXB841的芯片。
具体实施方式
二本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同点在于信号控制单元1是由正负向脉冲互锁电路2、信号发生电路3组成，信号发生电路3采用型号为PIC16F73的单片机进行如图2的信号脉冲输出，正负向脉冲互锁电路2由一号与门2-1、二号与门2-2、三号非门2-3、四号非门2-4组成，一号与门2-1的一个输入端与三号非门2-3的输出端相接，一号与门2-1的另一个输入端与四号非门2-4的输入端相接，二号与门2-2的一个输入端与四号非门2-4的输出端相接，二号与门2-2的另一个输入端与三号非门2-3的输入端相接，信号发生电路3的一号输出端G1与脉冲互锁电路2中一号与门2-1的另一个输入端相接，信号发生电路3的二号输出端G2与脉冲互锁电路2中的二号与门2-2的另一个输入端相接，信号发生电路3的三号输出端G3与三号隔离驱动电路C的输入端和四号隔离驱动电路D的输入端相接。脉冲互锁电路2中的一号与门2-1的输出端与一号隔离驱动电路A的输入端相接，脉冲互锁电路2中的二号与门2-2的输出端与二号隔离驱动电路B的输入端相接。
权利要求
1.具有放电间隙吸收电路的高频大功率的微弧氧化脉冲电源，包括信号控制单元(1)、一号隔离驱动电路(A)、二号隔离驱动电路(B)、第一连续可调电源(E1)、第二连续可调电源(E2)、一号大功率开关管(T1)、二号大功率开关管(T2)、一号大功率二极管(D1)，第一连续可调电源(E1)的正极与一号大功率开关管(T1)的集电极相接，第二连续可调电源(E2)的正极与一号大功率二极管(D1)的阳极相接，一号大功率二极管(D1)的阴极与二号大功率开关管(T2)的集电极相接，一号大功率开关管(T1)的发射极与第二连续可调电源(E2)的负极、工作液槽(F)内的工件(F1)相接，一号大功率开关管(T1)的基极与一号隔离驱动电路(A)的输出端相接，一号隔离驱动电路(A)的输入端与信号控制单元(1)的一号输出端(GV1)相接，二号大功率开关管(T2)的发射极与第一连续可调电源(E1)的负极、工作液槽(F)的槽壁(F2)相接，二号大功率开关管(T2)的基极与二号隔离驱动电路(B)的输出端相接，二号隔离驱动电路(B)的输入端与信号控制单元(1)的二号输出端(GV2)相接，其特征在于本发明还包括三号隔离驱动电路(C)、四号隔离驱动电路(D)、正向间隙吸收电路(DL1)、负向间隙吸收电路(DL2)，正向间隙吸收电路(DL1)由三号大功率开关管(T3)、二号大功率二极管(D2)和一号限流电阻(R1)组成，负向间隙吸收电路(DL2)由四号大功率开关管(T4)、三号大功率二极管(D3)和二号限流电阻(R2)组成，三号大功率开关管(T3)的集电极、四号大功率开关管(T4)的发射极与工作液槽(F)内的工件(F1)相接，一号限流电阻(R1)的一端、三号大功率二极管(D3)的阳极与工作液槽(F)的槽壁(F2)相接，三号大功率开关管(T3)的发射极与二号大功率二极管(D2)的阳极相接，二号大功率二极管(D2)的阴极与一号限流电阻(R1)的另一端相接，三号大功率开关管(T3)的基极与三号隔离驱动电路(C)的输出端相接，三号隔离驱动电路(C)的输入端与信号控制单元(1)的三号输出端(GV3)相接，四号大功率开关管(T4)的集电极与二号限流电阻(R2)的一端相接，二号限流电阻(R2)的另一端与三号大功率二极管(D3)的阴极相接，四号大功率开关管(T4)的基极与四号隔离驱动电路(D)的输出端相接，四号隔离驱动电路(D)的输入端与信号控制单元(1)的三号输出端(GV3)相接。
2.根据权利要求1所述的具有放电间隙吸收电路的高频大功率的微弧氧化脉冲电源，其特征在于信号控制单元(1)是由正负向脉冲互锁电路(2)、信号发生电路(3)组成，正负向脉冲互锁电路(2)由一号与门(2-1)、二号与门(2-2)、三号非门(2-3)、四号非门(2-4)组成，一号与门(2-1)的一个输入端与三号非门(2-3)的输出端相接，一号与门(2-1)的另一个输入端与四号非门(2-4)的输入端相接，二号与门(2-2)的一个输入端与四号非门(2-4)的输出端相接，二号与门(2-2)的另一个输入端与三号非门(2-3)的输入端相接，信号发生电路(3)的一号输出端(G1)与脉冲互锁电路(2)中一号与门(2-1)的另一个输入端相接，信号发生电路(3)的二号输出端(G2)与脉冲互锁电路(2)中的二号与门(2-2)的另一个输入端相接，信号发生电路(3)的三号输出端(G3)与三号隔离驱动电路(C)的输入端和四号隔离驱动电路(D)的输入端相接，脉冲互锁电路(2)中的一号与门(2-1)的输出端与一号隔离驱动电路(A)的输入端相接，脉冲互锁电路(2)中的二号与门(2-2)的输出端与二号隔离驱动电路(B)的输入端相接。
全文摘要
具有放电间隙吸收电路的高频大功率的微弧氧化脉冲电源。它涉及在铝、镁、钛、锆、铍、钽及它们的合金表面生成陶瓷的脉冲电源。本发明的(E1)的正极与(T1)的集电极相接，(E2)的正极与(D1)的阳极相接，(D1)的阴极与(T2)的集电极相接，(T1)的发射极、(E2)的负极、(DL1)的输入端、(DL2)的输出端与(F1)相接，(E1)的负极、(DL1)的输出端、(DL2)的输入端、(T2)的发射极与(F2)相接。本发明能输出频率高达5kHz的电流，具有使在金属表面生成的陶瓷膜更细密，与基体材料的结合力更强，可以省去加工防腐膜时最后的封孔工艺，尤其可以很轻易的在钛合金表面生成陶瓷膜的优点。
文档编号H02M3/155GK1604443SQ20041004400
公开日2005年4月6日 申请日期2004年11月4日 优先权日2004年11月4日
发明者狄士春 申请人:狄士春