专利名称：电沉积电流源的制作方法
技术领域：
本实用新型提供一种电沉积电流源，属于脉冲电源技术领域。
电沉积加工工艺是一项处于研究阶段的先进技术，该技术需要一种特殊电源。目前该类电源尚无独立设备或专用设备，研制单位多采用类似于可编程序控制器等装置，再配上两台直流稳压电源或晶体管恒电位仪等，以产生所需的变极性电流。缺陷是结构复杂、造价高，其输出的电流强度难以实现连续调整，其周期和占空比的调整必须通过修改程序才能实现，使用方法极为烦琐。
本实用新型的目的是提供一种结构简单、使用方便、造价低、能产生极性自动交替、电流强度及周期和占空比均能连续调整的电沉积电流源。
本实用新型的目的是这样实现的包括一壳体，壳体内设有电源模块、矩形波发生模块、周期和占空比连续调整模块、单/双极性变换模块和功率输出模块，其特征在于电源模块与其它模块连接，用于提供工作电源，周期和占空比连续调整模块的输出端接矩形波发生模块的输入端，矩形波发生模块的输出端接单/双极性变换模块的输入端，单/双极性变换模块的输出端接功率输出模块的输入端，由功率输出模块向负载提供极性交替的电流。
所述的电沉积电流源，矩形波发生模块采用555定时电路IC2。
所述的电沉积电流源，周期和占空比连续调整模块包括用两只运算放大器构成的电容倍增器IC1、电阻R1～R4、可调电阻VR1～VR2、双刀双掷开关SW、电容C1～C2及二极管D1～D2，其中电容倍增器IC1的管脚4接负电源Vcc，管脚5分别经电阻R1接双刀双掷开关SW的中间转换端SW-1-2和经电阻R2接地，管脚8接正电源Vcc，管脚7分别经电容C2接其管脚6、经电容C1接其管脚3、经可调电阻VR1接双刀双掷开关SW的中间转换端SW-2-2，其管脚1和管脚2及555定时电路IC2的管脚2和管脚6相连后接双刀双掷开关SW的端子SW-2-1及端子SW-1-3，双刀双掷开关SW的端子SW-1-1接正电源Vcc，其端子SW-2-3接地，电容倍增器IC1的管脚6还接可调电阻VR1的可调端，其管脚3还分别接二极管D1～D2，其中二极管D1的另一端依次经电阻R3、可调电阻VR2、电阻R4接正电源Vcc，二极管D2的另一端分别接可调电阻VR2的可调端及555定时电路IC2的管脚7。
所述的电沉积电流源，单/双极性变换模块包括一只双运放集成运算放大器IC3、电阻R5～R11、双联电位器VR3、二极管D3～D6和三极管V9～V10，其中集成运算放大器IC3的管脚4接负电源Vcc，管脚5接其管脚2，并分别经电阻R7接地、经电阻R6接正电源Vcc，管脚6接其管脚3，并经电阻R5接555定时电路IC2的管脚3，且管脚2与管脚3之间并接有二极管D3、D4，管脚1分别经双联电位器VR3的一联VR3-1接功率输出模块和经电阻R9接三极管V9的基极，三极管V9的发射极接地，其集电极依次经发光二极管D5、电阻R8接正电源Vcc，管脚7分别经双联电位器VR3的另一联VR3-2接功率输出模块和经电阻R11接三极管V10的基极，三极管V10的发射极接地，其集电极依次经发光二极管D6、电阻R10接正电源Vcc，其管脚8接正电源Vcc。所述的电沉积电流源，功率输出模块包括电阻R12～R19、整流桥QL2、电流表A和三极管V1～V8，其中电阻R16、R18的一端及三极管V5、V7的发射极接正电源Vcc，电阻R16的另一端分别接三极管V1的集电极及三极管V5的基极，三极管V1～V2的基极相连后经电阻R14接地、经电阻R12接单/双极性变换模块的一输出端，三极管V1与三极管V2的发射极相接后接地，三极管V2的集电极分别接三极管V6的基极、经电阻R17接负电源Vcc，三极管V6的发射极接负电源Vcc，其集电极与三极管V5的集电极相接后接整流桥QL2的一输入端，整流桥QL2的另一输入端接“正向”输出端子L1，整流桥QL2的两输出端接电流表A，电阻R18的另一端分别接三极管V3的集电极及三极管V7的基极，三极管V3～V4的基极相连后经电阻R15接地、经电阻R13接单/双极性变换模块的另一输出端，三极管V3与三极管V4的发射极相接后接地，三极管V4的集电极分别接三极管V8的基极和经电阻R19接负电源Vcc，三极管V8的发射极接负电源Vcc，三极管V7～V8的集电极相连后接“负向”输出端子L2。
所述的电沉积电流源，电源模块包括变压器B、整流桥QL1、电阻R20、发光二极管D7和由电容C4～C7、稳压器IC4～IC5组成的滤波稳压电路，其中，变压器B的输入端接市电，其输出端的中心抽头接地，其输出端接整流桥QL1的输入端，整流桥QL1的输出端经滤波稳压电路滤波稳压后与其它模块相接，用于提供工作电源。
所述的电沉积电流源，整流桥QL1的正向输出端分别经电容C4接地、经稳压器IC4接地和接电容C6及电阻R20，电容C6的另一端接地，电阻R20的另一端经发光二极管D7接地，整流桥QL1的负向输出端分别经电容C5接地、经稳压器IC5接地和接电容C7，电容C7的另一端接地。
其工作原理为矩形波发生模块产生对地单极性的矩形波，该矩形波的周期和占空比由周期和占空比连续调整模块连续调整，并由单/双极性变换模块将单极性的矩形波形转变成双极性信号，并驱动功率输出模块向负载提供极性交替的电流。上述各模块的工作所需电源均由电源模块提供。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点1、在周期和占空比连续调整模块中，用集成运算放大器构成电容倍增器，放大电容的容量，并设有可调电阻VR1～VR2，巧妙的将其固定比例放大变为连续可调比例放大，形成本发明的周期连续调整电路，实现了周期和占空比可连续调整的独特结合，并且通过同相和反相比例放大的转换，既可以周期扩展，又可以周期压缩，使波形周期可以小于又可数倍于RC定时电路的时间常数所决定的数值，以致于接近无限长的周期。
2、在由两只运算放大器构成的单/双极性变换模块中，集成运算放大器IC3由两只运算放大器构成，且两只运算放大器接成电压比较器的形式，在矩形波发生电路的输出信号控制下，可输出周期和占空比与矩形波相同、但极性由单向变成了正负两个方向的激励电流，并用电位器实现了输出电流强度的连续调节，这是以往的电沉积电源所无法实现的。
3、在功率输出模块中，改发射极输出为集电极输出，从而由恒压输出变成了恒流输出，更加适应电沉积加工的需要，并通过改变输出端子的连接方式，提供平衡输出和不平衡输出，加工简单，造价低，功能全。
图1是本实用新型的工作原理框图；图2是本实用新型一实施例的电路图。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明壳体内变压器B的输入端接市电，其输出端接整流桥QL1的输入端，整流桥QL1的输出由电容C4～C7、稳压器IC4～IC5组成的滤波稳压电路滤波稳压后向其它模块提供工作电源正电源Vcc和负电源Vcc。本实施例中矩形波发生模块采用常见的555定时电路IC2构成多谐振荡器，也可用TTL或MOS门电路和运算放大器等构成。用两只运算放大器构成的电容倍增器IC1，其管脚8、管脚4对应接正、负电源Vcc，管脚5分别经电阻R1接双刀双掷开关SW的中间转换端SW-1-2和经电阻R2接地，管脚7分别经电容C2接其管脚6、经电容C1接其管脚3和经可调电阻VR1接双刀双掷开关SW的中间转换端SW-2-2，其管脚1、管脚2及555定时电路IC2的管脚2、管脚6相连后接双刀双掷开关SW的端子SW-2-1及端子SW-1-3，双刀双掷开关SW的端子SW-1-1接正电源Vcc，其端子SW-2-3接地，电容倍增器IC1的管脚6还接可调电阻VR1的可调端，其管脚3还分别接二极管D1～D2，具中二极管D1的另一端依次经电阻R3、可调电阻VR2、电阻R4接正电源Vcc，二极管D2的另一端分别接可调电阻VR2的可调端及555定时电路IC2的管脚7，巧妙的将电容倍增器的固定比例放大变为连续可调比例放大，形成本发明的周期连续调整电路，实现了周期和占空比均能连续调整、既可以周期扩展、又可以周期压缩的独特结合，使波形周期可以远小于RC定时电路的时间常数所决定的数值。矩形波发生模块产生的是脉动波形，无法驱动输出电路产生极性交替的电流。在本实施例中，内含两只运算放大器的双运放集成电路IC3接成电压比较器的形式，其管脚8、管脚4对应接正、负电源Vcc，管脚5接其管脚2，并分别经电阻R7接地、经电阻R6接正电源Vcc，管脚6接其管脚3，并经电阻R5接555定时电路IC2的管脚3，且管脚2与管脚3之间并接有二极管D3、D4，管脚1分别经双联电位器VR3的一联VR3-1接功率输出模块和经电阻R9接三极管V9的基极，三极管V9与发光二极管D5、电阻R8构成正向输出指示电路，管脚7分别经双联电位器VR3的另一联VR3-2接功率输出模块和经电阻R11接三极管V10的基极，三极管V10与发光二极管D6、电阻R10构成负向输出指示电路。这样便可输出周期和占空比与矩形波相同、但极性由单向变成了正负两个方向的电流，并通过双联电位器VR3实现了输出电流大小的调节。功率输出模块采用PNP、NPN两种极性的三极管V1～V8构成互补对称双向驱动电路作为功率输出级，其中电阻R16、R18的一端及三极管V5、V7的发射极接正电源Vcc，电阻R16的另一端分别接三极管V1的集电极及三极管V5的基极，三极管V1、V2的基极相连后经电阻R14接地、经电阻R12接单/双极性变换模块的一输出端，三极管V1与三极管V2的发射极相接后接地，三极管V2的集电极分别接三极管V6的基极、经电阻R17接负电源Vcc，三极管V6的发射极接负电源Vcc，其集电极与三极管V5的集电极相接后接整流桥QL2的一个输入端，整流桥QL2的另一输入端接“正向”输出端子L1，其两输出端接电流表A，电阻R18的另一端分别接三极管V3的集电极及三极管V7的基极，三极管V3、V4的基极相连后经电阻R15接地、经电阻R13接单/双极性变换模块的另一输出端，三极管V3与三极管V4的发射极相接后接地，三极管V4的集电极分别接三极管V8的基极、经电阻R19接负电源Vcc，三极管V8的发射极接负电源Vcc，三极管V7、V8的集电极相连后接“负向”输出端子L2。这样，在功率输出模块中，改发射极输出为集电极输出，从而由恒压输出变成了恒流输出，更加适应电沉积加工的需要，并通过改变输出端子的连接方式，提供平衡输出和不平衡输出。整个技术方案结构简单，造价低，功能全，性能可靠。
权利要求1.一种电沉积电流源，包括一壳体，壳体内设有电源模块、矩形波发生模块、周期和占空比连续调整模块、单/双极性变换模块和功率输出模块，其特征在于电源模块与其它模块连接，用于提供工作电源，周期和占空比连续调整模块的输出端接矩形波发生模块的输入端，矩形波发生模块的输出端接单/双极性变换模块的输入端，单/双极性变换模块的输出端接功率输出模块的输入端，由功率输出模块向负载提供极性交替的电流。
2.如权利要求1所述的电沉积电流源，其特征在于矩形波发生模块采用555定时电路IC2。
3.如权利要求1所述的电沉积电流源，其特征在于周期和占空比连续调整模块包括用两只运算放大器构成的电容倍增器IC1、电阻R1～R4、可调电阻VR1～VR2、双刀双掷开关SW、电容C1～C2及二极管D1～D2，其中电容倍增器IC1的管脚4接负电源Vcc，管脚5分别经电阻R1接双刀双掷开关SW的中间转换端SW-1-2和经电阻R2接地，管脚8接正电源Vcc，管脚7分别经电容C2接其管脚6、经电容C1接其管脚3、经可调电阻VR1接双刀双掷开关SW的中间转换端SW-2-2，其管脚1和管脚2及555定时电路IC2的管脚2和管脚6相连后接双刀双掷开关SW的端子SW-2-1及端子SW-1-3，双刀双掷开关SW的端子SW-1-1接正电源Vcc，其端子SW-2-3接地，电容倍增器IC1的管脚6还接可调电阻VR1的可调端，其管脚3还分别接二极管D1～D2，其中二极管D1的另一端依次经电阻R3、可调电阻VR2、电阻R4接正电源Vcc，二极管D2的另一端分别接可调电阻VR2的可调端及555定时电路IC2的管脚7。
4.如权利要求1所述的电沉积电流源，其特征在于单/双极性变换模块包括一只双运放集成运算放大器IC3、电阻R5～R11、双联电位器VR3、二极管D3～D6和三极管V9～V10，其中集成运算放大器IC3的管脚4接负电源Vcc，管脚5接其管脚2，并分别经电阻R7接地、经电阻R6接正电源Vcc，管脚6接其管脚3，并经电阻R5接555定时电路IC2的管脚3，且管脚2与管脚3之间并接有二极管D3、D4，管脚1分别经双联电位器VR3的一联VR2-1接功率输出模块和经电阻R9接三极管V9的基极，三极管V9的发射极接地，其集电极依次经发光二极管D5、电阻R8接正电源Vcc，管脚7分别经双联电位器VR3的另一联VR3-2接功率输出模块和经电阻R11接三极管V10的基极，三极管V10的发射极接地，其集电极依次经发光二极管D6、电阻R10接正电源Vcc，其管脚8接正电源Vcc。
5.如权利要求1所述的电沉积电流源，其特征在于功率输出模块包括电阻R12～R19、整流桥QL2、电流表A和三极管V1～V8，其中电阻R16、R18的一端及三极管V5、V7的发射极接正电源Vcc，电阻R16的另一端分别接三极管V1的集电极及三极管V5的基极，三极管V1～V2的基极相连后经电阻R14接地、经电阻R12接单/双极性变换模块的一输出端，三极管V1与三极管V2的发射极相接后接地，三极管V2的集电极分别接三极管V6的基极、经电阻R17接负电源Vcc，三极管V6的发射极接负电源Vcc，其集电极与三极管V5的集电极相接后接整流桥QL2的一输入端，整流桥QL2的另一输入端接“正向”输出端子L1，整流桥QL2的两输出端接电流表A，电阻R18的另一端分别接三极管V3的集电极及三极管V7的基极，三极管V3～V4的基极相连后经电阻R15接地、经电阻R13接单/双极性变换模块的另一输出端，三极管V3与三极管V4的发射极相接后接地，三极管V4的集电极分别接三极管V8的基极和经电阻R19接负电源Vcc，三极管V8的发射极接负电源Vcc，三极管V7～V8的集电极相连后接“负向”输出端子L2。
6.如权利要求1所述的电沉积电流源，其特征在于电源模块包括变压器B、整流桥QL1、电阻R20、发光二极管D7和由电容C4～C7、稳压器IC4～IC5组成的滤波稳压电路，其中，变压器B的输入端接市电，其输出端的中心抽头接地，其输出端接整流桥QL1的输入端，整流桥QL1的输出端经滤波稳压电路滤波稳压后与其它模块相接，用于提供工作电源。
7.如权利要求6所述的电沉积电流源，其特征在于整流桥QL1的正向输出端分别经电容C4接地、经稳压器IC4接地和接电容C6及电阻R20，电容C6的另一端接地，电阻R20的另一端经发光二极管D7接地，整流桥QL1的负向输出端分别经电容C5接地、经稳压器IC5接地和接电容C7，电容C7的另一端接地。
专利摘要本实用新型提供一种电沉积电流源,其特征在于:电源模块与其它模块控制连接,用于提供工作电源,周期和占空比连续调整模块的输出端接矩形波发生模块的输入端,矩形波发生模块的输出端接单/双极性变换模块的输入端,单/双极性变换模块的输出端接功率输出模块的输入端,由功率输出模块向负载提供极性交替的电流。该设备结构简单、使用方便、造价低，可使用于电沉积加工工艺的研究和实验。
文档编号G05F1/10GK2375989SQ9922099
公开日2000年4月26日 申请日期1999年5月25日 优先权日1999年5月25日
发明者王正文 申请人:淄博学院