一种等离子发生器及其驱动电路的制作方法
本发明涉及等离子发生器技术领域，尤其涉及一种等离子发生器及其驱动电路。
背景技术：
等离子体发生器是一种利用人工方法获得等离子体的装置。等离子体由自然产生的称为自然等离子体(如北极光和闪电)，由人工产生的称为实验室等离子体。实验室等离子体是在有限容积的等离子体发生器中产生的。
等离子体发生器的放电原理为：利用外加电场或高频感应电场使气体导电，被外加电场加速的部分电离气体中的电子与中性分子碰撞，把从电场得到的能量传给气体，气体中的电子与中性分子的弹性碰撞导致分子动能增加，表现为温度升高；高温气体通过传导、对流和辐射把能量传给周围环境，在定常条件下，电子与中性分子的平均动能(即温度)很容易达到平衡，因此电子温度和气体温度大致相等，称为热等离子体或平衡等离子体；在低气压条件下，由于碰撞很少，电子从电场得到的能量不容易传给重粒子，此时电子温度高于气体温度，通常称为冷等离子体或非平衡等离子体。两类等离子体各有特点和用途。
现有技术中的等离子发生器一般采用涂层涂满等离子发生器内壁作为电极，这种方式容易使得等离子发生器的分布电场过大，导致等离子发生器在工作的过程中产生过多的臭氧，对人体和环境造成危害；其次，涂层涂满等离子发生器内壁的这一步骤的工艺复杂，导致生产效率低下。
综上，现有技术中等离子发生器采用涂层涂满等离子发生器内壁作为电极的方式，存在着对人体和环境造成危害以及导致生产效率低下的技术问题。
另外，市场上现有的等离子发生器的驱动电路，都是采用主动式驱动，不能根据等离子发生器的实际状态进行调整；事实证明，因为生产成本，制作工艺误差，环境的改变，工作时况的不同，在没有施行有效控制的驱动电路驱动等离子发生器，等离子发生器的产出量不确定，设备的使用寿命短。
现有的等离子发生器的驱动电路一般工作于低频范围内，致使等离子发生器的产出量低，不能充分发挥其功效。导致现有的等离子发生器驱动电路，在适配大功率设备使用时因为效率低而造成内耗大，无法满足大功率要求。
技术实现要素：
本发明的目的之一在于提供一种等离子发生器，用于解决现有技术中等离子发生器采用涂层涂满等离子发生器内壁作为电极的方式，存在着对人体和环境造成危害以及导致生产效率低下的技术问题。
本发明的目的之二在于提供一种等离子发生器的驱动电路，用于解决现有技术中等离子发生器的驱动电路都是采用主动式驱动，不能根据等离子发生器的实际状态进行调整，以及现有的等离子发生器的驱动电路一般工作于低频范围内，致使等离子发生器的产出量低，不能充分发挥其功效，导致在适配大功率设备使用时因为效率低而造成内耗大，无法满足大功率设备要求的技术问题。
为了实现上述发明目的之一，提供如下技术方案：
本发明提供了一种等离子发生器，包括等离子发生器本体以及供电底座：所述等离子发生器本体安装在于所述供电底座上；所述等离子发生器本体包括空心圆柱体形的高压电极支架，所述高压电极支架的外表面上绕制有内层高压电极，所述内层高压电极与空心圆柱体形的介质层的内表面相贴合，所述介质层的外表面上绕制有外层电极；所述高压电极支架的两端分别设置有封口绝缘材料和底座绝缘材料，所述封口绝缘材料和所述底座绝缘材料上分别开设有相对应的第一通孔和第二通孔，内层高压电极导管贯穿所述高压电极支架，且所述内层高压电极导管的两端分别穿过所述封口绝缘材料的第一通孔以及所述底座绝缘材料的第二通孔，所述底座绝缘材料的外面表开设有丝牙，所述丝牙与内表面开设有螺纹的空心圆柱体形的金属底座相连接；所述内层高压电极导管通过连接件与内层高压电极相连接；所述金属底座安装于所述供电底座上，所述内层高压电极和外层电极均采用金属材质，且内层高压电极的表面和外层电极的表面均设置预设间隙。
优选的，所述供电底座包括供电金属底座，所述供电金属底座包括圆环状的基部和空心圆柱形的凸起部，所述凸起部与所述基部垂直连接，所述凸起部的外表面设置有与金属底座的螺纹相连接的第一丝牙，所述凸起部的内表面上设置有第二螺纹，所述第二螺纹与外表面设置有第一丝牙的圆柱形的供电底座绝缘材料相连接，所述供电底座绝缘材料与所述底座绝缘材料相接触的一面上开设有圆环形凹槽，所述底座绝缘材料上开设有嵌入圆环形凹槽的圆环形凸起，所述供电底座绝缘材料上设置有与第二通孔相对应的第三通孔，所述第三通孔中安装有与内层高压电极导管相连接的高压导电柱。
优选的，所述外层电极为钢丝编织而成的第一金属孔网，所述第一金属孔网的网孔为预设间隙。
优选的，所述外层电极为螺旋绕制在介质层上的第一钢丝，所述第一钢丝中每两个绕制形成的钢丝圈之间的间隔为预设间隙。
优选的，所述内层高压电极为钢丝编织而成的第二金属孔网，所述第二金属孔网的网孔为预设间隙。
优选的，所述内层高压电极为螺旋绕制在高压电极支架上的第二钢丝，所述第二钢丝中每两个绕制形成的钢丝圈之间的间隔为预设间隙。
优选的，所述内层高压电极为由刷针构成的金属针带，所述刷针的尾端与介质层的内表面相贴合，相邻刷针之间的间隔为预设间隙。
优选的，所述高压电极支架靠近封口绝缘材料的一端设置有连接件，所述连接件为金属导电片，所述金属导电片包括第一凸起部和第一基部，所述第一凸起部的外表面与高压电极支架的内表面相贴合，所述第一基部的直径大于高压电极支架的外径，所述金属导电片上开设有与第一通孔和第二通孔相对应的第四通孔，所述内层高压电极导管贯穿过金属导电片的第四通孔。
优选的，所述等离子发生器还包括金属紧固件，所述金属紧固件包括公牙端和母牙端，所述内层高压电极导管的两端分别开设有第一螺纹孔和第二螺纹孔，所述金属紧固件的公牙端和第一螺纹孔相连接，所述金属紧固件的母牙端通过螺丝与所述封口绝缘材料相连接。
优选的，所述等离子发生器还包括弹簧接触针以及高压电极导管，所述弹簧接触针的第一端与所述内层高压电极导管的第二螺纹孔相连接，第二端与所述高压电极导管的第一端相连接，所述高压电极导管的第二端与所述供电底座上的高压导电柱相连接。
为了实现本发明的目的之二，提供如下技术方案：
本发明提供了一种等离子发生器的驱动电路，包括：与电网输入端连接的隔离电源、电压调节器、压控脉冲发生器及放大器、脉冲整型电路、相位检测电路、第一滤波放大器、指示电路、信号放大整流电路、比较器、第二滤波放大电路、信号控制器及后级电路；
所述后级电路包括c1、l1、高频升压变压器、等离子发生器等效电路、r1、c2和r2；
所述隔离电源，其输入端连接电网，输出端连接所述电压调节器，用于将电网电压转换为隔离的工作主电压及小信号处理电路的工作电压；
所述电压调节器，其输入端分别连接所述隔离电源、所述指示电路和所述第二滤波放大电路，其输出端连接所述压控脉冲发生器及放大器；
所述压控脉冲发生器及放大器，其输入端分别连接所述电压调节器和所述第一滤波放大电路，其输出端与后级电路的c1连接，并且其输出电压用以控制压控脉冲发生器的工作频率；
所述信号控制器，其输入端连接外部控制信号，其输出端与所述比较器连接；
所述r2，其串接于高频升压变压器次级与等离子发生器等效电路的回路中；所述r2上的电压经过所述信号放大整流电路与所述比较器连接；所述比较器与第二滤波放大电路连接，所述第二滤波放大电路与电压调节器连接；
所述高频升压变压器的初级输出端与脉冲整形电路连接，所述脉冲整形电路与相位检测电路连接，所述相位检测电路与第一滤波放大器连接，所述第一滤波放大器与压控脉冲发生器及放大器连接，并且所述第一滤波放大器与指示电路连接，所述指示电路与电压调节器连接；
所述高频升压变压器的次级输出端通过机械结构件与等离子发生器等效电路的高压输入端连接，其次级的另一输出端经过r2与电路系统的地线连接；电路系统的地线还与等离子发生器的外壳金属部分连接，外壳金属部分与等离子发生器的金属负极连接，形成等离子发生器的电流回路；
其中，所述电压调节器、压控脉冲发生器及放大器、脉冲整形电路、相位检测电路、第一滤波放大电路和指示电路依次组成系统检测环路；
其中，所述电压调节器、压控脉冲发生器及放大器、脉冲整形电路、相位检测电路、第一滤波放大电路及后级电路依次组成第一闭环控制系统环路；
其中，所述电压调节器、压控脉冲发生器及放大器、后级电路、信号放大整流电路、比较器、第二滤波放大电路及信号控制器依次组成第二闭环控制系统环路。
其中，所述第一闭环控制系统环路的控制过程如下：
设环境或等离子发生器个体差异造成等离子发生器或电路参数改变，而使l1,cx谐振频率变低，电路的返馈作用应降低工作频率的反馈过程；
反之亦然；
所述第二闭环控制系统环路的控制过程如下：
设应用环境或等离子管的个体差异造成等离子管的电流变大，控制电路的环路控制过程：
反之亦然；
环路控制的过程将始终使s7→s10，即s10决定了等离子管的工作区；
本发明与现有技术相比较，有益效果在于：
(1)本发明提供的一种等离子发生器，通过在等离子发生器本体上设置金属底座，在供电底座上设置与金属底座相连接的供电金属底座，从而使得外层电极、金属底座以及供电金属底座形成完整的放电回路，在此过程中不需要与通过安装金属夹具导出电极，安装过程简单方便，提高了等离子发生器的生产效率，并且不会形成背面风从而影响臭氧的伴生，提高了等离子发生器的工作效率。
(2)本发明提供的一种等离子发生器，通过在供电底座绝缘材料与底座绝缘材料相接触的一面上开设有圆环形凹槽，所述底座绝缘材料上开设有嵌入圆环形凹槽的圆环形凸起，供电底座绝缘材料上设置有与第二通孔相对应的第三通孔，第三通孔中安装有与内层高压电极导管相连接的高压导电柱。通过供电底座绝缘材料的圆环形凹槽和底座绝缘材料上的圆环形凸起相互配合，使得内层高压电极与供电金属底座之间的切口部分不是直线，消除内层高压电极与金属底座之间发生电击穿的可能，从而增强等离子发生器的绝缘性能，解决了等离子发生器应用于相对潮湿环境中将等离子发生器本体底座击穿的问题。
(3)本发明提供的一种等离子发生器，采用金属材料制成的内层高压电极和金属材料制成的外层电极替换了现有技术中采用涂层涂满等离子发生器内壁作为电极的方式，且内层高压电极的表面和外层电极的表面均设置预设间隙，从而增加了电极放电点的放电强度，减小放电点之外其它电极之间所产生的分布电场，避免了由于分布电场过大导致等离子发生器在工作过程中产生过多臭氧，降低对人体和环境的危害；并且本发明实施例中采用金属材料制成内层高压电极和层电极的制作工艺简单，无需在离子发生器内壁进行涂层工作，提高生产效率。
(4)本发明提供的一种等离子发生器的驱动电路，由于包括与电网输入端连接的隔离电源、电压调节器、压控脉冲发生器及放大器、脉冲整型电路、相位检测电路、第一滤波放大器、指示电路、信号放大整流电路、比较器、第二滤波放大电路、信号控制器及后级电路，通过采用高频信号驱动，将等离子发生器中的电容c等效为电路中的谐振电容，参与谐振，补偿容性负载带来的无功损耗，利于降低驱动总功率，能够有效驱动等离子发生器，并且使得等离子发生器的产出量大，设备的使用寿命长，并能根据等离子发生器的实际状态进行调整，并能满足大功率设备的要求。因此，该等离子发生器的驱动电路具有效率高，成本低，危险性低，且寿命长的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例中提供的一种等离子发生器的等离子发生器本体结构示意图。
图2为本发明实施例中提供的一种等离子发生器的等离子发生器本体的a位置刨面图。
图3为本发明实施例中提供的一种等离子发生器的等离子发生器本体的b位置刨面图。
图4为本发明实施例中提供的一种等离子发生器的等离子发生器本体的c位置刨面图。
图5为本发明实施例中提供的一种等离子发生器的等离子发生器本体的d位置刨面图。
图6为本发明实施例中提供的一种等离子发生器的供电底座结构示意图。
图7为本发明实施例中提供的一种等离子发生器的供电底座俯视图示。
图8为本发明实施例中提供的一种等离子发生器的结构图。
图9为本发明实施例中提供的等离子发生器本体的电学模型图。
图10为本发明实施例中提供的一种等离子发生器的电路原理图。
图11为本发明实施例中提供的一种等离子发生器的电路原理图中的电压调节器电路原理图。
图12为本发明实施例中提供的一种等离子发生器的电路原理图中的压控脉冲发生器及放大器电路原理图。
图13为本发明实施例中提供的一种等离子发生器的电路原理图中的脉冲整形电路原理图。
图14为本发明实施例中提供的一种等离子发生器的电路原理图中的脉冲整形电路波形时序图。
图15为本发明实施例中提供的一种等离子发生器的电路原理图中的相位检测电路原理图。
图16为本发明实施例中提供的一种等离子发生器的电路原理图中的相位检测电路波形时序图。
图17为本发明实施例中提供的一种等离子发生器的电路原理图中的第一滤波放大电路原理图。
图18为本发明实施例中提供的一种等离子发生器的电路原理图中的信号放大整流电路原理图。
图19为本发明实施例中提供的一种等离子发生器的电路原理图中的比较器以及第二滤波放大电路原理图。
图20为本发明实施例中提供的一种等离子发生器的电路原理图中的指示电路原理图。
图21为本发明实施例中提供的一种等离子发生器的电路原理图中的信号控制器电路原理图。
附图中数字标注如下：
外层电极1、介质层2、内层高压电极导管3、内层高压电极4、高压电极支架5、金属底座6、底座绝缘材料7、封口绝缘材料8、金属紧固件9、连接件10、第二通孔11、第一通孔12、第四通孔13、弹簧接触针14、高压电极导管15、等离子发生器本体16、供电底座17、高压导电柱18、基部19、凸起部20、供电底座绝缘材料21、圆环形凹槽22、圆环形凸起23、第三通孔24、供电金属底座25。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种等离子发生器，用于解决现有技术中等离子发生器在外层电极上安装金属夹具导出电极的方式，存在着安装过程复杂以及降低等离子发生器的工作效率的技术问题。
实施例1
请参阅图1，本发明实施例中提供的一种等离子发生器的一个实施例包括：
如图1所示，一种等离子发生器，包括等离子发生器本体16以及供电底座17：所述等离子发生器本体16安装在于所述供电底座17上；所述等离子发生器本体16包括空心圆柱体形的高压电极支架5，所述高压电极支架5的外表面上绕制有内层高压电极4，所述内层高压电极4与空心圆柱体形的介质层2的内表面相贴合，所述介质层2的外表面上绕制有外层电极1；所述高压电极支架5的两端分别设置有封口绝缘材料8和底座绝缘材料7，所述封口绝缘材料8和所述底座绝缘材料7上分别开设有相对应的第一通孔12和第二通孔11，内层高压电极4导管贯穿所述高压电极支架5，且所述内层高压电极4导管的两端分别穿过所述封口绝缘材料8的第一通孔12以及所述底座绝缘材料7的第二通孔11，所述底座绝缘材料7的外面表开设有丝牙，所述丝牙与内表面开设有螺纹的空心圆柱体形的金属底座6相连接；所述内层高压电极4导管通过连接件10与内层高压电极4相连接；金属底座6安装于供电底座17上，内层高压电极4和外层电极1均采用金属材质，且内层高压电极4的表面和外层电极1的表面均设置预设间隙。需要进一步说明的是，第一金属孔网的钢丝选用不锈钢材质并表面防锈，钢丝的线径为0.07mm～0.8mm，用针织方式将钢丝织成第一金属孔网，第一金属孔网具备有一定的收缩力，能够与介质层2的贴合均匀，且易于套设在介质层2的外面表上。采用金属材料制成的内层高压电极4和金属材料制成的外层电极1替换了现有技术中采用涂层涂满等离子发生器内壁作为电极的方式，且内层高压电极4的表面和外层电极1的表面均设置预设间隙，从而增加了电极放电点的放电强度，减小放电点之外其它电极之间所产生的分布电场，避免了由于分布电场过大导致等离子发生器在工作过程中产生过多臭氧，降低对人体和环境的危害；并且本发明实施例中采用金属材料制成内层高压电极4和外层电极的制作工艺简单，无需在离子发生器内壁进行涂层工作，提高生产效率。
作为一个优选的实施例，所述供电底座17包括供电金属底座25，所述供电金属底座25包括圆环状的基部19和空心圆柱形的凸起部20，所述凸起部与所述基部垂直连接，所述凸起部的外表面设置有与金属底座6的螺纹相连接的第一丝牙，所述凸起部的内表面上设置有第二螺纹，所述第二螺纹与外表面设置有第一丝牙的圆柱形的供电底座绝缘材料21相连接，所述供电底座绝缘材料21与所述底座绝缘材料7相接触的一面上开设有圆环形凹槽22，所述底座绝缘材料7上开设有嵌入圆环形凹槽的圆环形凸起23，所述供电底座绝缘材料21上设置有与第二通孔11相对应的第三通孔24，所述第三通孔24中安装有与内层高压电极4导管相连接的高压导电柱18。在本实施例中通过在等离子发生器本体16上设置金属底座6，在供电底座25上设置与金属底座6相连接的供电金属底座25，从而使得外层电极1、金属底座6以及供电金属底座形25成完整的放电回路，在此过程中不需要与通过安装金属夹具导出电极，安装过程简单方便，提高了等离子发生器的生产效率，并且不会形成背面风从而影响臭氧的伴生，提高了等离子发生器的工作效率，其次，本实施例通过在供电底座绝缘材料21与底座绝缘材料7相接触的一面上开设有圆环形凹槽22，所述底座绝缘材料7上开设有嵌入圆环形凹槽22的圆环形凸起23，供电底座绝缘材料21上设置有与第二通孔11相对应的第三通孔24，第三通孔24中安装有与内层高压电极导管3相连接的高压导电柱18。通过供电底座绝缘材料21的圆环形凹槽22和底座绝缘材料7上的圆环形凸起23相互配合，使得内层高压电极4与供电金属底座17之间的切口部分不是直线，消除内层高压电极4与金属底座6之间发生电击穿的可能，从而增强等离子发生器的绝缘性能，解决了等离子发生器应用于相对潮湿环境中将等离子发生器本体底座击穿的问题。
作为一个优选的实施例，所述内层高压电极4和外层电极1采用金属材质，且内层高压电极4的表面和外层电极1的表面均设置预设间隙。采用金属材料制成的内层高压电极4和金属材料制成的外层电极1替换了现有技术中采用涂层涂满等离子发生器内壁作为电极的方式，且内层高压电极4的表面和外层电极1的表面均设置预设间隙，从而增加了电极放电点的放电强度，减小放电点之外其它电极之间所产生的分布电场，避免了由于分布电场过大导致等离子发生器在工作过程中产生过多臭氧，降低对人体和环境的危害；并且本发明实施例中采用金属材料制成内层高压电极4和外层电极的制作工艺简单，无需在离子发生器内壁进行涂层工作，提高生产效率。
作为一个优选的实施例，所述外层电极1为螺旋绕制在介质层2上的第一钢丝，所述第一钢丝中每两个绕制形成的钢丝圈之间的间隔为预设间隙，需要进一步说明的是，第一钢丝选用不锈钢材质并表面防锈，第一钢丝的线径为0.07mm～0.8mm，每两个绕制形成的钢丝圈之间的间隔为2mm～20mm，每两个绕制形成的钢丝圈之间的间隔间接影响电路工作参数，第一钢丝的线径将影响分布电场放电时单位放电点的强度。
作为一个优选的实施例，所述内层高压电极4为钢丝编织而成的第二金属孔网，所述第二金属孔网的网孔为预设间隙。需要进一步说明的是，第二金属孔网的钢丝选用不锈钢材质并表面防锈，钢丝的线径为0.07mm～0.8mm，用针织方式将钢丝织成第二金属孔网，第二金属孔网具备有一定的收缩力，能够与高压电极支架5的贴合均匀，且易于套设在高压电极支架5的外面表上。
作为一个优选的实施例，所述内层高压电极4为螺旋绕制在高压电极支架5上的第二钢丝，所述第二钢丝中每两个绕制形成的钢丝圈之间的间隔为预设间隙。需要进一步说明的是，第二钢丝选用不锈钢材质并表面防锈，第二钢丝的线径为0.07mm～0.8mm，每两个绕制形成的钢丝圈之间的间隔为2mm～20mm，每两个绕制形成的钢丝圈之间的间隔间接影响电路工作参数，第二钢丝的线径将影响分布电场放电时单位放电点的强度。
作为一个优选的实施例，所述内层高压电极4为由刷针构成的金属针带，所述刷针的尾端与介质层2的内表面相贴合，相邻刷针之间的间隔为预设间隙。刷针数量间接影响电路工作参数，刷针粗细将影响分布电场放电时单位放电点的强度。
需要进一步说明的是，在本实施例中，内层高压电极4和外层电极1至少有一个采用钢丝编织而成的金属孔网结构。
作为一个优选的实施例，所述高压电极支架5靠近封口绝缘材料8的一端设置有连接件10，所述连接件10为金属导电片，所述金属导电片包括第一凸起部和第一基部，所述第一凸起部的外表面与高压电极支架5的内表面相贴合，所述第一基部的直径大于高压电极支架5的外径，从而将内层高压电极4的切口压在金属导电片与高压电极支架5之间，并使之与内层高压电极4充分接触；所述金属导电片上开设有与第一通孔12和第二通孔11相对应的第四通孔13，所述内层高压电极导管3贯穿过金属导电片的第四通孔13，从而进一步对内层高压电极导管3进行固定，提高等离子发生器结构的稳定性。
作为一个优选的实施例，所述等离子发生器还包括有金属紧固件9，金属紧固件9主要用于固定内层高压电极导管3，所述金属紧固件9包括公牙端和母牙端，所述内层高压电极导管3的两端分别开设有第一螺纹孔和第二螺纹孔，所述金属紧固件9的公牙端和第一螺纹孔相连接，所述金属紧固件9的母牙端通过螺丝与所述封口绝缘材料8相连接。通过金属紧固件9使得内层高压电极4、高压电极支架5、内层高压电极导管3以及封口绝缘材料8形成一个相对稳定结构，从而提高等离子发生器结构的稳定性。
作为一个优选的实施例，所述等离子发生器还包括弹簧接触针14以及高压电极导管15，所述弹簧接触针14的第一端与所述内层高压电极4导管的第二螺纹孔相连接，第二端与所述高压电极导管15的第一端相连接，所述高压电极导管15的第二端与所述供电底座17上的高压导电柱18相连接。需要进一步说明的是，弹簧接触针14具有收缩性，通过弹簧接触针14的弹力使得弹簧接触针14能够更加贴合高压电极导管15。需要进一步说明的是，在本实施例中，高压导电柱18、高压电极导管15、内层高压电极导管3、高压电极支架5、内层高压电极4、底座绝缘材料7、金属导电片10，金属紧固件9所构成的内电极结构，该结构将供电底座所产生的高压输入到等离子发生器本体内部电极，同时，该结构也具备稳定等离子发生器内部结构的作用。
实施例2
在本实施例中，提供一种等离子发生器的驱动电路，包括：与电网输入端连接的隔离电源、电压调节器、压控脉冲发生器及放大器、脉冲整型电路、相位检测电路、第一滤波放大器、指示电路、信号放大整流电路、比较器、第二滤波放大电路、信号控制器及后级电路；
所述后级电路包括c1、l1、高频升压变压器、等离子发生器等效电路、r1、c2和r2；
所述隔离电源，其输入端连接电网，输出端连接所述电压调节器，用于将电网电压转换为隔离的工作主电压及小信号处理电路的工作电压；
所述电压调节器，其输入端分别连接所述隔离电源、所述指示电路和所述第二滤波放大电路，其输出端连接所述压控脉冲发生器及放大器；
所述压控脉冲发生器及放大器，其输入端分别连接所述电压调节器和所述第一滤波放大电路，其输出端与后级电路的c1连接，并且其输出电压用以控制压控脉冲发生器的工作频率；
所述信号控制器，其输入端连接外部控制信号，其输出端与所述比较器连接；
所述r2，其串接于高频升压变压器次级与等离子发生器等效电路的回路中；所述r2上的电压经过所述信号放大整流电路与所述比较器连接；所述比较器与第二滤波放大电路连接，所述第二滤波放大电路与电压调节器连接；
所述高频升压变压器的初级输出端与脉冲整形电路连接，所述脉冲整形电路与相位检测电路连接，所述相位检测电路与第一滤波放大器连接，所述第一滤波放大器与压控脉冲发生器及放大器连接，并且所述第一滤波放大器与指示电路连接，所述指示电路与电压调节器连接；
所述高频升压变压器的次级输出端通过机械结构件与等离子发生器等效电路的高压输入端连接，其次级的另一输出端经过r2与电路系统的地线连接；电路系统的地线还与等离子发生器的外壳金属部分连接，外壳金属部分与等离子发生器的金属负极连接，形成等离子发生器的电流回路；
其中，所述电压调节器、压控脉冲发生器及放大器、脉冲整形电路、相位检测电路、第一滤波放大电路和指示电路依次组成系统检测环路；
其中，所述电压调节器、压控脉冲发生器及放大器、脉冲整形电路、相位检测电路、第一滤波放大电路及后级电路依次组成第一闭环控制系统环路；
其中，所述电压调节器、压控脉冲发生器及放大器、后级电路、信号放大整流电路、比较器、第二滤波放大电路及信号控制器依次组成第二闭环控制系统环路。
进一步对本实施例提出的一种等离子发生器的驱动电路进行说明。
如图9所示，图9为等离子发生器本体的电学模型，其中，等离子发生器本体的等效电容c为内层高压电极与外层电极之间以介质层为介质的等效电容，影响等效电容c值的因素有：内层高压电极的结构和密度、外层电极的结构和密度、介质层的厚度、介电常数以及介质层的温度；需要进一步说明的是，等效电容c主要参数由内层高压电极的结构和密度、外层电极的结构和密度、介质层的厚度以及介电常数决定；介质层的温度对等效电容c有一定影响；
需要进一步说明的是，等离子发生器本体的电学模型中的等效电容c的主等效电容数量级由电极结构和介质层决定，等效电容c相对于设计的主等效电容存在差异，并且不可避免；其次，等离子发生器本体的等效电容c在使用过程中受环境因素及使用密度影响。
图9中，电阻值r为双向齐纳二极管击穿后产生放电电流的等效电阻；该电阻值只在双向齐纳二极管击穿后存在，它是等离子发生器发生量的综合体现。需要进一步说明的是，等离子发生器本体的电学模型中的等效电阻值r与等离子发生器本体的结构无关，且等离子发生器本体所产生的放电量与流过齐纳二极管的电流成比例。
图9中，双向齐纳二极管d由两个齐纳二极管组成，在输入端加载正反向电压，它的击穿电压都受齐纳二极管限制；在所施加的电压不足以击穿齐纳二极管时，电阻值r上没有电流，不产生离子。所施加的电压击穿齐纳二极管后，剩余电压加载在电阻值r上，产生电流，产生离子，其中，齐纳二极管的齐纳值受介质层厚度，环境湿度，介质层温度，环境温度影响。
需要进一步说明的是，等离子发生器本体具有非线性的伏安特性曲线，等离子发生器本体工作于截止区时不产生离子；等离子发生器本体工作于线性区时产生离子，离子量与击穿深度成正比；等离子发生器本体工作于饱和区时，产生大量离子，但所产生的电流更大，有二次击穿的可能。
综上所述，等离子发生器本体的特性总结如下：
a.等离子发生器本体是一个容性负载；
b.等离子发生器本体具有非线性的伏安特性曲线；
c.等离子发生器本体的各项参数存在个体差异；
d.等离子发生器本体的各项参数都是动态的，受环境因素影响；
e.等离子发生器本体存在发生二次击穿的可能(电学的一次击穿指齐纳击穿，是工作区从截止区进入线性区的击穿，二次击穿指永久性结构损坏)，且二次击穿值受介质层温度影响；
f.等离子发生器本体在截止区，仍然存在电容量c所引起的无功损耗电流。
如图10所示，图10为等离子发生器的电路原理图，在图10中，后级电路由c1、l1、高频升压变压器、等离子发生器等效电路、r1、c2和r2组成；等离子发生器等效电路经过高频变压器将等离子发生器本体的等效电容c连同高频升压变压器的分布电容一起“折射”到变压器原边，可等效为整个后级电路的容性部分为一只电容cx(“折射”为电学一种用语，表示某个元件的作用经过某个电路或元件后等效到该电路或元件的另一端的作用)；折射的公式如下：
cx＝n·c(1)
式中，cx为折射到高频升压变压器原边的电容量，c为等离子发生器本体的等效电容，n为变压器次级匝数(接等离子发生器本体一端)与初级匝数(接电路端)的比值。
图10中，r2串接于高频升压变压器次级与等离子发生器本体的回路中，流过r2的电流即为流过等离子发生器本体的电流，该电流在r2上产生的压降正比于等离子发生器本体发生器生产电流与等效电容c无功损耗电流之和。等效电容器c的无功损耗电流为线性伏安特性曲线(交流信号分析)；等离子发生器本体发生器的生产电流为非线性伏安特性曲线(交流信号分析)，在r2上所产生的电压能够稳定的表征等离子发生器本体所在的工作区。
r1，c2串联电路的作用说明：在不接入等离子发生器本体的时候，由高频升压变压器的分布参数所产生的自由振荡，将对信号处理电路带来干扰，使其“运算”不准确；r1，c2的接入将吸收自由振荡，确保信号处理电路的“运算”准确(说明：本实施例中所指信号处理电路是所有小信号工作电路的总称，是除后级电路，压控脉冲发生器及放大器，电压调节器，隔离电源外的所有电路)
电容c1电容为一只较大容量的电容，它的选取值大于cx的100倍以上，其作用是隔离前端的直流成分，使电感l1和高频升压变压器工作于交流状态，不致发生饱和现象。
电感l1与cx形成lc串联谐振电路，其谐振频率决定电路整体的工作频率。电感l1与cx将承受等量的无功功率，l1可视为无功功率补偿元件，接入l1后使电路工作在谐振状态，在压控脉冲发生器及放大器的输出端可呈现阻性负载。
在图10中，隔离电源的作用是将电网电压(包含市电电网，或者电池组件)转换为隔离的工作主电压及小信号处理电路的工作电压；主电压为vdd，辅助电压为+vcc和-vee，电路中要求vdd值应达到使等离子发生器本体工作到要求最大值的电压，+vcc和-vee为一组对称正负电压，单端电压值为5v～15v；
电压调节器的作用是输入隔离电源提供的主供电，受指示电路输出电压，第一滤波放大电路的输出电压控制后输出受控电压提供给压控脉冲发生器及放大器供电，电路图示如图11所示。
电压调节器工作原理如下：在图11中，u105是一只集成buck降压芯片，芯片提供反馈控制端fb；d102是输出续流二极管，l105是输出滤波电感；c101，c102分别为输入输出滤波电容；r102，r107，r126，r158，d131共同作用于芯片fb达到控制输出电压的目的；
来自指示电路的输出电压，当接入等离子发生器本体后该电压为-vee，当不接入等离子发生器本体后该电压为+vcc，在接入等离子发生器本体后输入的-vee将使d131反偏，控制信号无效。当不接入等离子发生器本体后输入的+vcc将使d131导通，控制信号有效；当不接入等离子发生器本体后来自第一滤波放大电路的输出电压将为0v；为此根据：
可确定在不接入等离子发生器本体时输出给压控脉冲发生器及放大器的电压值；其目的是在没有等离子发生器本体接入时，降低输出待机高压。
式(2)中vo为电压调节器的输出电压；vfb为芯片的固有参数；vbe为d131的导通压降。在接入等离子发生器本体时，d131截止，来自指示电路的输出电压无效，此时来自第一滤波放大电路的输出电压将控制vo的电压大小，如下式所示：
式中，v9为第一滤波放大电路的输出电压。
图10中，压控脉冲发生器及放大器，用于接受滤波放大器的输出电压以控制压控脉冲发生器的工作频率，压控脉冲发生器及放大器的供电由电压调节器提供。压控脉冲发生器及放大器的输出脉冲幅度为电压调节器的输出电压值，其电路原理图如图12所示。
图12中，u108为集成悬浮驱动，振荡器的控制芯片；q106和q107为主放大mosfet管；d129、r137以及q104组成q106的驱动电路；d130、r138以及q105组成q107的驱动电路；d116以及c124组成自举供电电路，r103以及c119组为该部分电路的供电滤波电路；该电路的振荡频率r(r139，r123，u109b共同作用)和c121决定，使用r123和r139是为了限制输出方波频率的最大值和最小值；其中，r总阻值越大，频率越低；r总阻值越小，频率越高。u109a和u109b是一只线性光电耦合器，u109b是线性光敏电阻；r116是u109a的限流电阻；
s6为第一滤波放大电路提供的输出电压；vo来自电压调节器的输出电压；p3为压控脉冲发生器及放大器的输出脉冲，为一个占空比为50％的功率方波。
其中，iu109a为光耦发光二极管电流，fp3为输出脉冲频率。
在图10中，脉冲整形电用于将“折射”到变压器初级的cx上的正弦电压整形为一组相位相反的方波电压，其电路原理图如图13所示。在图13中，u102a，u102b是一个高速运算放大器；d105，d106的作用是分别将u102a，u102b的输出整流为正脉冲；r129，d102，d104，r130，d114以及d115分别限制输入给运算放大器的差模输入电压；c116以及c117为隔离直流；r109为反相脉冲的输入电阻。r110为同相脉冲的反馈电阻。a连接高频脉冲变压器的输入端。在后级电路中，高频脉冲变压器的输入端己等效为cx，它与l1共同作用，将使高频脉冲变压器的输入端为正弦电压。为a点输入；波形时序图如14所示；
图10中的相位检测电路用于检测电压的相位，在后级电路中，l和cx串联谐振后的电压关系为：cx上的电压滞后输入脉冲电压p3相角90度，将脉冲整形电路的输出脉冲对s4+，s4-和方波信号p3进行分相比较，可得到一组无极点的正负脉冲信号，正负半周的宽度受相位角的移动而变化。其电路原理图如图15所示；
在图15中，u103a及其外围电路组成差分放大器，其中r134＝r135；r131＝r133；r161≥r133；r112＝r111；r134＝r112+r131；电路中r161的作用在下文中描述。
参考如图16所示的时序图，当p3为低电平时，s4+和s4-的输入信号都被d107，d108拉为低电平，此时s5输出零电平；当p3为高电平时，将s4+的高电平部分转换为s5的负半周输出，将s4-的高电平部分转换为s5的正半周输出，得到如时序图所示的s5输出信号；
当电路谐振时，p3与s4+和s4-的相位差90度，s5的输出正半周宽度和输出负半周宽度相等。当电路工作频率低于l和cx的谐振频率时，s4+与p3的相位差小于90度，s4-与p3的相位差大于90度，即图中s4-和s4+往右移动；s5的输出负脉宽将大于输出正脉宽，正负脉宽的差值正比于电路失谐程度，反之，当电路工作频率高于l和cx的谐振频率时，s5的输出正脉宽大于输出负脉宽。
当不接入等离子发生器本体时，cx仅表示脉冲变压器结构所引起的总分布电容，其值很小，它与l1所组成的谐振电路的固有频率很高，而在3压控脉冲发生器中因为r123以及r139的作用，使其输出频率在一个适合等离子发生器本体工作的频率范围内；所以此时的电路工作频率低于l和cx的谐振频率，s4+与p3的相位差小于90度，s4-与p3的相位差大于90度，即图中s4-和s4+往右移动；s5的输出负脉宽将大于输出正脉宽。
在图10中，第一滤波放大电路用于将相位检测电路输出的s5正负脉冲信号经过积分电路后转换为直流信号并将其放大，其电路原理图如图17所示，在图17中，u103b及其外围电路组成积分电路；s5输入的脉冲信号，如果正负脉宽相等，在一个周期内c110的充放电刚好完成一个周期归零。s6输出零电压；s5输入的正脉宽大于负脉宽时，c110在一个周期内完成充放电后将使s6输出正电压，反之s5输入的负脉宽大于正脉宽时，s6输出负电压。r128≥r132，保证直流放大倍数，c110将短路交流信号使s6只输出由r128和r132所放大的直流成分。
式中，ts5+为s5的正脉冲时间，ts5-为s5的负脉冲时间，s6为输出的直流电压信号。
在图10中，信号放大整流电路用于将检测电阻r2所检测到的表征等离子发生器本体电流大小的弱电压信号vr2经电压放大并整流后获得表征等离子发生器本体电流大小的直流电压信号，其电路原理图如图18所示，在图18中，r104与r113的比值决定电路的放大倍数；r117＝r118；d109和d110分别负责正负半周整流并输出钟形波；l102是对钟形波平滑的电感，输出s7表征钟形波均方根值的直流信号；d121是l102的续流二极管；c112为输出滤波电容；r105输出端假负载，用于调节输出信号s7对vr2的瞬态响应时间，s7正比于vr2。
在图10中，比较器以及第二滤波放大电路用于将信号10控制器输出的控制信号s10，与信号放大整流电路的s7进行比较，获得误差电压，经过滤波放大后输出控制电压调节器的s9；其电路原理图如图19所示，在图19中，由u104c及其外围电路组成的差分比较器，将s7与s10进行比较，并进行二阶滤波后输出s9直流信号。s10由系统中的10信号控制器设定；系统工作时s9＝av9·(s7-s10)，av9为该电路的放大倍数
在图10中，指示电路用于为电路自身检测等离子发生器本体的接入情况和损坏情况的电路，并将检测结果输出到控制面板方便故障排查，控制系统工作状态，其电路原理如图20所示；在图20中，指示电路检测s5的正负脉冲宽度，当严重失谐时s5的正负脉冲宽度将严重不平衡，含有较大的直流分量，给过r154，l101以及c106滤波后提供给由q110a以及q110b组成的直流检测电路，r121以及r153为其偏置电阻；当s5有正直流时，q110a导通，s5有负直流时，q110b导通，导通的结果使q112导通，输出s11＝+vcc；r110以及d124是安装于线路板上的状态指示灯，便于调试维修判定电路状态。
在图10中，信号控制器用于承接外部控制信号，并提供等离子发生器本体的偏置基准，使外部控制信号的控制范围在等离子发生器本体的线性区；其电路原理图如图21所示，在图21中，vin为控制器输出的控制信号；r115与r108c107组成分压结构，可以使控制设备输出的控制信号更大；能够提高控制分辨率及精度；u101b组成电压跟随器与q101，r122以及c108组成的基准电压相加后输入给u101a，并输出s10。
需要进一步说明的是，在本实施例中，由电压调节器，压控脉冲发生器及放大器、脉冲整形电路、相位检测电路、第一滤波放大电路以及指示电路所组成的检测系统；该检测系统能判别在任何环境下等离子发生器本体的接入状况及自身工作状况；该检测系统输出信号的一系列控制，使等离子发生器本体在故障状态通过失谐，降低工作电压的方式来降低电路的输出电压，从而避免故障扩大。
在本实施例中，由压控脉冲发生器及放大器、脉冲整形电路、相位检测电路、滤波放大电以及后级电路所组成的第一闭环控制系统，第一闭环控制系统迫使电路的工作频率适应于等离子发生器本体的具体参数，克服环境改变或等离子发生器本体个体差异带来的问题，始终使电路工作于等离子发生器本体的最佳状态(即谐振状态)；极大地降低等离子发生器本体的加工工艺要求，原材料要求、电路元件的精度要求以及产出合格率，从而降低成本，使等离子发生器本体在任何工作环境中都能发挥最佳工作状态。第一闭环控制系统环路的控制过程为：
设环境或等离子发生器本体个体差异造成等离子发生器本体或电路参数改变，而使l1和cx谐振频率变低，电路的返馈作用应降低工作频率的反馈过程：
第一闭环控制系统的结果是使压控脉冲发生器的工作频率跟随l1和cx的串联谐振频率，由于电路中所选取的元件并不是理想元件，存在寄生参数和自身性能上限，在第一闭环控制系统中脉冲整形电路存在延时现象，将使实际控制结论与理论存在误差，在相位检测电路中使用电阻r161，加大s4-进入电路的幅度，以补偿电路误差；实际应用时，可固定强度控制信号，调节r161使2电压调节器的输出电压vo为最小值以此来确定r161的实际生产用值。
由电压调节器、压控脉冲发生器及放大器、后级电路、信号放大整流电路、比较器、第二滤波放大电路以及信号控制器组成的第二闭环控制系统；第二闭环控制系统迫使离子管的工作电流稳定在强度控制信号所设的值；克服环境改变或等离子发生器本体个体差异带来的问题：它始终使等离子发生器本体工作于固定的工作区，使等离子发生器本体产生的等离子量不受环境因素及等离子发生器本体个体差异的影响；极大地降低等离子发生器本体的加工工艺要求，原材料要求，电路元件的精度要求，以及产出合格率，从而降低成本；使等离子发生器本体在任何工作环境中长期稳定的按工程设计输出等离子量。第二闭环控制系统环路的控制过程为：
设应用环境或等离子发生器本体的个体差异造成等离子发生器本体的电流变大，控制电路的环路控制过程：
其中，
综上所述，本申请的等离子发生器的电路采用高频信号驱动，其中，超过1khz的工作频率即为高频信号驱动。本申请的电路将工作频率设置为20khz以上，防止其产生可闻噪音。利用高频信号驱动相较于现有的低频信号驱动具有效率高，耗电小的优点。另外，通过高频信号驱动电路能够提高等离子管的产出效率，降低电路中元件的成本，激活电压更低进而使得电路及等离子管工作电压数量级降低，从而使电路及等离子管的使用寿命延长，并能减少电击损伤人体或其它电器危险的发生。
以上对本发明所提供的一种等离子发生器进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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