一种基于数字控制的高压脉冲产生装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及脉冲产生领域，尤其涉及一种基于数字控制的高压脉冲产生装置。
【背景技术】
[0002]目前使用最为广泛的一种小功率高压脉冲产生装置的电路图如图1所示，用于产生电弧，其电路结构简单、成本低廉，电弧产生电路需一个电阻R、一个电容C、一个三极管Q和一个带反馈线圈的变压器T。通过模拟三极管RC振荡，将锂电池E输出的直流电压转换为脉冲电压，然后通过变压器T形成高压脉冲，由高压脉冲击穿空气，产生电弧。
[0003]然而这种高压脉冲产生装置工作频率约为10kHz~15kHz，这种工作频率在人耳听觉范围之内，因此会产生让使用者感到不适的高频噪声。另一方面，由于三极管Q工作时的集电极与发射极之间的压降VCE较大，因此电能损耗较大，三极管Q发热严重，一般情况下，这种高压脉冲产生装置每次连续工作不能超过10秒，否则就会烧坏三极管Q。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种在产生电弧时不会让使用者感到不适噪音的高压脉冲产生装置，采用的技术方案如下:
一种基于数字控制的高压脉冲产生装置，包括电源模块、与电源模块电连接的数字控制电路和在数字控制电路控制下产生高压脉冲的变压器T，所述数字控制电路包括供电管理模块、信号产生模块、驱动器和半导体开关，所述供电管理模块输入端与电源模块输出端电连接，所述供电管理模块分别为信号产生模块、驱动器和变压器T供电，且信号产生模块、驱动器和半导体开关依次电连接，其中，所述信号产生模块用于产生驱动信号，驱动器用于放大驱动信号，从而开启半导体开关，所述半导体开关与变压器T电连接。
[0005]现有技术中通过模拟的三极管RC振荡，将锂电池输出的直流电压转换为脉冲电压，然后通过变压器T形成高压脉冲，高压脉冲击穿空气，产生电弧。这种高压脉冲产生装置的工作频率约为10kHz~15kHz，在人耳听觉范围之内，因此会产生让人感到不适的高频噪声，对周围环境造成噪声污染，长此以往会对使用者的听觉产生严重危害。而本发明的高压脉冲产生装置通过信号产生模块编程，产生各种不同的驱动信号，并利用驱动器放大驱动信号，然后驱动半导体开关，半导体开关与变压器T的初级线圈连接，工作时由变压器T的初级线圈电压影响次级线圈电压，继而在次级线圈产生高压脉冲，击穿空气，产生电弧，使得本发明的高压脉冲产生装置不会产生人耳听觉范围内的噪声，不会产生噪声污染，保护了使用者的听觉。
[0006]为了保证本发明的高压脉冲产生装置在产生高压脉冲击穿空气的过程中不会产生使人感到不适的噪声，信号产生模块产生的驱动信号使本装置的工作频率保持在20 kHz以上。
[0007]现有技术中可用于产生驱动信号的装置很多，而单片机因为编程灵活，容易产生各种不同的驱动信号而得到广泛应用。因此本发明利用单片机将信号的频率提升至20kHz，以避免产生人耳听觉范围内的噪声。
[0008]作为优选，所述电源模块包括USB接口、电池供电管理模块和可充电电池E，所述USB接口连接外部电源，通过电池供电管理模块为可充电电池E充电。
[0009]其中，市场上供应的可充电电池E种类繁多，而锂电池是目前应用最为广泛的电池种类之一，具有电压平台高、能量密度高、重量轻等优点，选择锂电池作为供电电池使本装置性能更优越。因此可以优先选择锂电池作为供电电池为电路供电。
[0010]作为优选，所述半导体开关为NMOS管M，所述NMOS管M的栅极与驱动器信号输出端连接，漏极与变压器的初级线圈连接，源极接地。
[0011]NMOS管的导通压降下，导通电阻小，栅极驱动不需要电流，损耗小，驱动电路简单。利用NMOS管作为开关管，可以降低能量损耗、减少发热，使得高压脉冲产生装置更节能。
[0012]然而NMOS管虽然性能好，耗能低，但其价格较高，而相对于能耗，某些用户更注重的是装置的成本。此时，可以选用三极管作为半导体开关，将三极管基极与驱动器信号输出端连接，集电极与变压器连接即可。
[0013]作为优选，所述供电管理模块包括第一供电管理模块和第二供电管理模块，所述第一供电管理模块为信号产生模块匹配供电，所述第二供电管理模块为驱动器匹配供电。而变压器T则由可充电电池直接供电。工作时在变压器T的次级产生高压脉冲，击穿空气，产生电弧。
[0014]分别设置第一供电管理模块和第二供电管理模块为信号产生模块和驱动器供电是由于信号产生模块和驱动器的额定工作电压不同，需要将可充电电池的电压转换至不同的值再为它们供电。因此本发明设置第一供电管理模块和第二供电管理模块，将可充电电池的电压分别转换至信号产生模块和驱动器的额定工作电压后再分别为它们供电，以使信号产生模块和驱动器在最佳工作状态工作。
[0015]作为优选，所述驱动信号为周期驱动信号，所述周期驱动信号在每个周期先后包括若干个不小于20kHz的驱动信号和若干个不大于7kHz的驱动信号。
[0016]此时变压器T由可充电电池直接供电，装置较简单，降低了生产成本。但在这种情况下，若驱动信号一直保持在20kHz以上，如果电弧意外熄灭，电弧将不能复燃。因此本装置产生若干个不小于20kHz的驱动信号后，产生若干个频率不大于7kHz的驱动信号，这两个频率较低的驱动信号使得变压器T的初级线圈在一次开关周期内导通时间变长、储存能量增多，因此能可靠地产生高压脉冲击穿空气，使装置能一直产生电弧。
[0017]而根据人类视觉暂留效应，为了使人们不能察觉电弧熄灭过，每个周期内产生不小于20kHz的驱动信号的时间不大于0.1s。
[0018]当不大于7kHz的驱动信号的个数为两个时，能使产生的电弧特别适合实际需要，复燃效果最佳。当然其个数为一个、三个或其它也可以，本发明不作唯一限定，但当其个数为一个时，会使存储能量不足，当其个数为三个或以上时，会使得导通时间相对过长。
[0019]作为优选，所述供电管理模块还包括第三供电管理模块，所述第三供电管理模块为变压器T匹配供电。
[0020]进一步地，所述驱动信号为单一频率的驱动信号，所述频率不小于20kHz。
[0021]此时利用第三供电管理模块将电池电压提升后为变压器T初级供电。在这种工作方式下，信号产生模块只需提供20kHz以上的单一频率驱动信号，就能产生很好的电弧，且电弧不会熄灭，也不会产生任何噪声。
[0022]作为优选，所述第一供电管理模块为信号产生模块匹配供电具体为:当可充电电池E的电压即为信号产生模块的额定工作电压时，由可充电电池E直接为信号产生模块供电，当可充电电池E的电压与信号产生模块的电压不相符时，将可充电电池E的电压转换至信号产生模块的额定工作电压后为信号产生模块供电；所述第二供电管理模块为驱动器匹配供电具体为:将可充电电池E的电压转换至驱动器的额定工作电压后为驱动器供电；所述第三供电管理模块为变压器匹配供电具体为:将可充电电池E的电压转换后为变压器供电。
[0023]具体地，本发明中所述第一供电管理模块、第二供电管理模块和第三供电管理模块是利用DC-DC转换器进行电压转换的。
[0024]当然，也可利用其它电压转换器件将可充电电池电压转换，比如电荷泵，本发明不作唯一限定。
[0025]本发明的有益效果:利用信号产生模块编程产生各种不同的驱动信号，提高高压脉冲产生装置的工作频率至20kHz以上，在工作时不会产生人耳听觉范围内的噪声，不会产生噪声污染，保护了使用者的听觉；并且本发明的高压脉冲产生装置能连续工作，一直产生电弧。
【附图说明】
[0026]图1是现有尚压脉冲广生装置的电路不意图；
图2是本发明的电路不意图；
图3是本发明实施例1的电路不意图一；
图4是本发明实施例1的电路示意图二；
图5是本发明实施例1中单片机产生的驱动信号示意图；
图6是本发明实施例3的电路示意图一；
图7是本发明实施例3的电路示意图二。