带引弧装置弧电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电源领域，特别是涉及一种带引弧装置弧电源装置。
【背景技术】
[0002]多弧离子镀技术是真空离子镀技术的一种改进方法，它是把弧光放电作为金属蒸发源的表面涂层技术。阴极电弧蒸发源一般采用带引弧针的三电极结构形式。由于阴阳极距离远，需要引弧针与阴极之间先接触引弧，然后主阴阳极之间才能发生电弧放电。实现阴极电弧放电的称为弧电源。
[0003]现有技术中如中国专利申请(申请号:CN201310368295)公开了一种微弧离子镀方法，并且公开了一种采用该方法的电源装置，该电源装置利用三相全波整流、IGBT逆变和高频变压器升压的主电路拓补结构使电源的输出特性达到:电压-900V?-1200V、频率0.5KHz?60KHz、脉宽0.5 μ s?30 μ s ;而后将电源负输出端加载于尺寸为300mmX 10mm的矩形平面阴极革G，正输出端施加于位于<i>450mmXH400mm的圆柱体真空腔壳体侧表面且尺寸为386mmX 189mm的矩形304L不锈钢框体(真空腔侧表面共开有4个空框，相互呈90°均匀分布，表面粗糙度低于0.8 μ m)，框体距离阴极靶外沿3mm。
[0004]然而现有的弧电源，实际上是高频逆变式直流弧电源，即将三相380伏交流电，变换为输出电流可调的具有恒流特性的直流电。在多弧离子镀中，由于设备与工艺的需要，一般是通过引弧针与阴极靶材的接触实现电弧引燃的。现有的弧电源与引弧电路以及引弧电阻是分离的，引弧电路与引弧电阻丝放在电源外部，并且没有短路、过热保护，导致引弧过程中引弧针与阴极靶材粘连后无法采取有效措施，使引弧电阻与引弧针易因过热烧毁，造成镀膜生产延误，膜层质量下降。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型是针对现有技术中存在的不足，提供一种性能稳定、效率高、带有多重保护的带引弧装置弧电源。
[0006]带引弧装置弧电源，包括高频逆变式直流弧电源、自动引弧电路、短路延时电路、PWM控制电路，其特征为:所述高频逆变式直流弧电源分别与自动引弧电路、PWM控制电路连接；所述短路延时电路输出端与所述PWM控制电路输入端连接；所述短路延时电路输入端与引弧电阻、引弧线圈带动的引弧针一端连接。
[0007]优选为:所述高频逆变式直流弧电源，即带有恒流特性的输出电流可调的直流电源电路结构为:三相380伏电压经三相全桥整流器整流，经电容器滤波后送入高频逆变电路，经高频变压器降压后输出到整流器，经电抗器和电容滤波后输出。
[0008]优选为:所述自动引弧电路由比较器、振荡电路组成；弧电源的输出电压信号与所述比较器的一输入端连接；给定引弧电压阈值信号与所述比较器的另一输入端连接；所述比较器的输出端与振荡电路连接；所述振荡电路的输出端与引弧线圈连接。
[0009]优选为:所述短路延时电路包括由二极管D、电容C及电阻R组成；所述二极管D与电容C构成整流电路，电容C与电阻R构成延时电路；所述二极管D的阴极与电容C、电阻R的一端连接后与PWM控制电路连接。
[0010]优选为:所述PWM控制电路，由集成控制电路组成；优选为美国通用半导体公司生产的SG3525芯片。
[0011]优选为:所述三相380V电源输出端连接空气开关、快恢复保险管后再与三相全桥整流器输入端连接。
[0012]有益效果:带有多重保护，可靠性高、性能稳定、降低成本。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型带引弧装置弧电源的电路结构图；
[0014]图2为本实用新型带引弧装置弧电源中高频逆变式直流弧电源的电路结构图；
[0015]图3为本实用新型带引弧装置弧电源中自动引弧电路的电路结构图；
[0016]图4为本实用新型带引弧装置弧电源中短路延时电路的电路示意图。
【具体实施方式】
[0017]参见附图1-4所示。本实用新型通过以下几个关键技术加以实现:
[0018]关键技术之一:尚频逆变式直流弧电源；关键技术之一:自动引弧电路；关键技术之三:短路延时电路；关键技术之四:PWM控制电路。
[0019]下面分别叙述各关键技术的功能与特征:
[0020]1、高频逆变式直流弧电源，即带有恒流特性的输出电流可调的直流电源。如图2所示。三相380伏电压经整流器整流，经电容器滤波，送入高频逆变电路(包括IGBT (绝缘栅极双极型晶体管)或MOS (场效应晶体管)的半导体开关。)经高频变压器输出到整流器，经电抗器和电容滤波后输出。由于高频逆变采用的开关频率高(可达20kHz以上)，使得变压器和电抗器体积大大减小，进而减小了电源体积。
[0021]2、自动引弧电路，由比较电路、振荡电路组成。其构成如图3所示。由于高频逆变式直流弧电源，带有恒流特性，当电弧引燃后，输出电压20?30伏，当电弧熄灭后，输出电压65伏以上，可以将引弧电压阈值设定为30至65伏间的某一值。引弧电路将输出电压与引弧电压阈值信号比较，当检测到输出电压高于其值时，比较电路给振荡电路信号，振荡电路输出一定频率的单极性脉冲方波。进而与之连接的引弧线圈得到多个电压脉冲，引弧线圈带动引弧针与阴极接触执行多次引弧动作，直到引燃电弧为止。
[0022]3、短路延时电路，包括由二极管、电容及电阻组成。其构成如图4所示。二极管D与电容C构成整流电路，电容C与电阻R构成延时电路。引弧时，引弧针与阴极接触前，弧电源通过二极管D给电容C充电，引弧针与阴极接触后，由于二极管D的作用，电容C只向电阻R放电，电容C两端电压缓慢下降。若出现引弧针与阴极粘连或引弧针与阴极接触时间过长，导致电容C电压下降低于PWM控制电路设定的短路时间阈值，PWM控制电路封锁输出，实现对引弧电阻及引弧针的保护。
[0023]4、PWM控制电路，由集成控制电路及外围保护电路组成。其功能:①实现信号运算功能，PWM脉宽调制功能②完成弧电源的各项保护功能，过热、过压、欠压、短路、过流保护。
[0024]下面结合附图对本实用新型【具体实施方式】作进一步描述。
[0025]三相交流电源(A、B、C)进入高频逆变式直流弧电源经PWM控制电路控制输出带有输出电流可调的直流电，用于提供电弧燃烧的能量。当引弧电路检测到无电弧燃烧，即检测到输出电压高于引弧电压阈值时，立即发出引弧信号，引弧针线圈得到脉冲电压控制，拖动引弧针与阴极接触进行引燃电弧的动作。引弧脉冲电压持续时间应当低于PWM控制电路设定的短路时间阈值。当出现引弧故障时，引弧针与阴极接触超过PWM控制电路设定的短路时间阈值时，即判定引弧针与阴极靶材粘连，PWM控制电路封锁输出，高频逆变式直流弧电源停止输出。之后经过封锁间隔(由电路内部设定)后PWM电路自动解除封锁，使高频逆变式直流弧电源工作，引弧电路检测到输出电压高于引弧电压阈值时，立即发出引弧脉冲电压信号，执行引弧动作，并向PWM控制电路发送信号，屏蔽短路延时电路的信号；若引弧针与阴极仍然粘连，则PWM电路随即封锁输出，周而复始。即电源进入间歇工作状态，达到保护引弧电阻和引弧针的目的，提高镀膜生产效率，保证膜层质量。
[0026]PWM控制电路的主要功能为:①PWM脉宽调制信号的产生②将设定值与输出电流值进行比较，产生控制信号去调整逆变电路的脉冲宽度③电压电流信号采集，监测弧电源的运行状态，包括过热、过压、欠压、短路、过流保护④经接口电路与上位机双向传输模拟量和状态量，上位机通过界面实现镀膜过程中电流调整与设定。
[0027]在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是以上描述仅是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种带引弧装置弧电源，包括高频逆变式直流弧电源、自动引弧电路、短路延时电路、PWM控制电路，其特征为:所述高频逆变式直流弧电源分别与自动引弧电路、PWM控制电路连接；所述短路延时电路输出端与所述PWM控制电路输入端连接；所述短路延时电路输入端与引弧电阻、引弧线圈带动的引弧针一端连接。
2.根据权利要求1所述的一种带引弧装置弧电源，其特征为:所述高频逆变式直流弧电源，即带有恒流特性的输出电流可调的直流电源电路结构为:三相380V电压经三相全桥整流器整流，经电容器滤波后送入高频逆变电路，经高频变压器降压后输出到整流器，经电抗器和电容滤波后输出。
3.根据权利要求1所述的一种带引弧装置弧电源，其特征为:所述自动引弧电路由比较器、振荡电路组成；弧电源的输出电压信号与所述比较器的一输入端连接；给定引弧电压阈值信号与所述比较器的另一输入端连接；所述比较器的输出端与振荡电路连接；所述振荡电路的输出端与引弧线圈连接。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种带引弧装置弧电源，其特征为:所述短路延时电路包括由二极管D、电容C及电阻R组成；所述二极管D与电容C构成整流电路，电容C与电阻R构成延时电路；所述二极管D的阴极与电容C、电阻R的一端连接后与PWM控制电路连接。
5.根据权利要求4所述的一种带引弧装置弧电源，其特征为:所述PWM控制电路为美国通用半导体公司生产的SG3525芯片。
6.根据权利要求2所述的一种带引弧装置弧电源，其特征为:所述三相380V电源输出端连接空气开关、快恢复保险管后再与三相全桥整流器输入端连接。
【专利摘要】带引弧装置弧电源，包括高频逆变式直流弧电源、自动引弧电路、短路延时电路、PWM控制电路，其特征为：所述高频逆变式直流弧电源分别与自动引弧电路、PWM控制电路连接；所述短路延时电路输出端与所述PWM控制电路输入端连接；所述短路延时电路输入端与引弧电阻、引弧线圈带动的引弧针一端连接。有益效果：该引弧装置引弧电源可靠性高、性能稳定、降低成本。
【IPC分类】H02M7-217
【公开号】CN204442191
【申请号】CN201520154995
【发明人】李红泽, 窦久存
【申请人】唐山标先电子有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月19日