一种真空镀膜用10KV高压大功率开关电源保护电路的制作方法

本实用新型涉及电源保护电路技术领域，更具体的是涉及一种真空镀膜用10KV高压大功率开关电源保护电路。

背景技术：

真空镀膜主要分为蒸发和溅射两种，蒸发镀膜一般是加热靶材使表面组分以原子团或离子形式被蒸发出来，并且沉降在基片表面，通过成膜过程(散点-岛状结构-迷走结构-层状生长)形成薄膜；溅射类镀膜，可以简单理解为利用电子或高能激光轰击靶材，并使表面组分以原子团或离子形式被溅射出来，并且最终沉积在基片表面，经历成膜过程，最终形成薄膜。

现国内真空镀膜蒸发设备基本都是采用干式工频变压器经高压硅堆、整流滤波后给电子枪提供蒸发能量，但是这种方式存在效率低、对电网污染大、笨重、故障率高以及灭弧效果差等问题，而且维修成本也非常高；为了解决上述问题，德国首先推出了高效率的电子枪高压开关电源，虽然其稳定可靠，但是价格却非常昂贵；国内也有一些厂家尝试做开关电源，但都因为生产得到的开关电源保护电路不完善，不能稳定大功率工作而未获成功。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：为了解决现有的开关电源保护电路不完善，无法稳定大功率工作的问题，本实用新型提供一种真空镀膜用10KV高压大功率开关电源保护电路，通过灯丝保护模块和突变保护模块对电子枪灯丝进行保护，使其能够稳定工作。

本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种真空镀膜用10KV高压大功率开关电源保护电路，其特征在于：包括可编辑逻辑电路U10及与可编辑逻辑电路U10配合的外围模拟电路模块，所述外围模拟电路模块包括原边电流检测模块、输出电流检测模块、输出电压检测模块、输出负载检测模块、灯丝保护模块和突变保护模块；

原边电流检测模块：用于对原边互感器的电流进行取样，并将原边电流取样值传送到可编辑逻辑电路U10；

输出电流检测模块：用于对开关电源的输出电流进行取样，并将输出电流取样值传送到可编辑逻辑电路U10；

输出电压检测模块：用于对开关电源的输出电压进行取样，并将输出电压取样值传送到可编辑逻辑电路U10；

输出负载检测模块：用于对开关电源的输出负载进行取样，并将输出负载取样值传送到可编辑逻辑电路U10；

可编辑逻辑电路U10：对原边电流取样值、输出电流取样值、输出电压取样值以及输出负载取样值进行判断，将有效信号传送至灯丝保护模块和突变保护模块；

灯丝保护模块：过流时，接收来自可编辑逻辑电路U10的信号，关闭灯丝电源，对灯丝进行保护；

突变保护模块：在电流突变时，接收来自可编辑逻辑电路U10的信号，瞬时关闭灯丝使能。

进一步的，所述灯丝保护模块包括发光二极管AL2、三极管V2以及继电器G4，灯丝保护模块的具体连接为：可编辑逻辑电路U10的59脚连接有电阻R54，电阻R54的另一端与三极管V2的基极连接，三极管V2的发射极接地，发光二极管AL2的阳极连接到电源电压+12V上，发光二极管AL2的阴极连接有电阻R52，电阻R52的另一端与三极管V2的集电极均与继电器G4连接，继电器G4与灯丝电源连接。

进一步的，所述突变保护模块包括三极管V5和光耦合器U13，突变保护模块的具体连接为：可编辑逻辑电路U10的60脚连接有电阻R35，电阻R35的另一端与三极端V5的基极连接，三极管V5的发射极接地，三极管V5的集电极分别与光耦合器U13的3脚和4脚连接，光耦合器U13的1脚和2脚连接，并且还连接有与电源电压+12V连接的电阻R34，光耦合器U13的8脚连接有与电源电压+3.3V连接的电阻R47，光耦合器U13的5脚接地，光耦合器U13的6脚和7脚连接，并且与灯丝使能连接。

进一步的，还包括PWM板控制模块，PWM板控制模块包括与可编辑逻辑电路U10通讯的PWM板P2以及与PWM板P2通讯的连接有IGBT的驱动板P1，驱动板P1连接有与可编辑逻辑电路U10通讯的四路驱动脉冲检测电路。

进一步的，所述四路驱动脉冲检测电路包括电压比较器U6D、电压比较器U6C、电压比较器U6A、电压比较器U6B和与上述电压比较器的输出端对应连接的管脉D、管脉C、管脉B、管脉A，电压比较器U6D的11脚连接有电阻R16，电压比较器U6C的9脚连接有电阻R23，电压比较器U6A的5脚连接有电阻R26，电压比较器U6B的7脚连接有电阻R27，电阻R16、电阻R23、电阻R26和电阻R27的另一端分别构成四路驱动脉冲检测电路的D、C、B、A四个输入端，电压比较器U6D、电压比较器U6C、电压比较器U6A和电压比较器U6B的输出端分别构成四路驱动脉冲检测电路的ED、EC、EB、EA四个输出端，电压比较器U6D的10脚、电压比较器U6C的8脚、电压比较器U6A的4脚和电压比较器U6B的6脚连接，并且还连接有另一端接地的电阻R8和另一端连接到电源电压+12VB上的电阻R7；

可编辑逻辑电路U10的58脚连接PWM板P2的B9脚连接，PWM板P2的A14、A13、A12、A11脚分别与驱动板P1的B13、B14、B15、B16脚对应连接，驱动板P1的B13、B14、B15、B16脚分别与四路驱动脉冲检测电路的A、B、C、D四个输入端对应连接，四路驱动脉冲检测电路的EA、EB、EC、ED四个输出端分别与可编辑逻辑控制器U10的93脚、94脚、97脚和98脚对应连接，由与驱动板P1连接的IGBT分别驱动管脉A、管脉B、管脉C、管脉D反馈脉冲检测到可编辑逻辑控制器U10。

所述PWM板控制模块的具体连接为：可编辑逻辑电路U10的56脚与PWM板P2的B7脚连接，用于禁止PWM板P2启动。

进一步的，所述原边电流检测模块包括电压比较器U5B，原边电流检测模块的具体连接为：电压比较器U5B的5脚与原边互感器连接，电压比较器U5B的6脚连接有电容C18，电容C18的另一端分别接地以及电位器VR3，电位器VR3的移动端与电压比较器U5B的6脚连接，电位器VR3的另一端连接有电阻R86，电阻R86的另一端连接到电源电压+12V上；

电压比较器U5B的输出端7脚分别连接有电容C45、电阻R48和电阻R56，电容C45的另一端接地，电阻R56的另一端连接到电源电压+3.3V上，电阻R48的另一端连接有二极管Z9的阴极，二极管Z9的阳极接地，二极管Z9的阴极与可编辑逻辑电路U10的81脚连接，推动变压器原边过流检测。

进一步的，所述输出电流检测模块包括电压比较器U7A，输出电流检测模块的具体连接为：电压比较器U7A的3脚连接有与变压器输出端连接的电阻R19，电压比较器U7A的2脚连接有电容C22，电容C22的另一端分别接地以及电位器VR7，电位器VR7的移动端与电压比较器U7A的2脚连接，电位器VR7的另一端连接有与电源电压+12V连接的电阻R77；

电压比较器U7A的输出端1脚分别连接有电容C50、电阻R66和二极管Z18的阴极，电容C50的另一端接地，电阻R66的另一端连接到电源电压3.3V上，二极管Z18的阳极接地，并且二极管Z18的阴极与可编辑逻辑电路U10的79脚连接。

进一步的，所述输出电压检测模块包括电压比较器U8B，输出电压检测模块的具体连接为：电压比较器U8B的5脚连接有与变压器输出端连接的电阻R24，电压比较器U8B的6脚连接有电容C24，电容C24的另一端分别接地以及电阻R29，电阻R29的另一端分别与电压比较器U8B的6脚以及与电源电压+12V连接的电阻R89连接；

电压比较器U8B的输出端7脚分别连接有电阻R68、电阻R88和电容C52，电阻R68的另一端连接到电源电压3.3V上，电容C52另一端接地，电阻R88的另一端连接有二极管Z19的阴极，二极管Z19的阳极接地，且二极管Z19的阴极与可编程逻辑电路U10的65脚连接。

进一步的，所述输出负载检测模块包括电压比较器U5A，输出负载检测模块的具体连接为：电压比较器U5A的3脚与变压器输出端连接，电压比较器U5A的2脚连接有电容C19，电容C19的另一端分别接地及电位器VR4，电位器VR4的移动端与电压比较器U5A的2脚连接，电位器VR4的另一端连接有电阻R78，电阻R78的另一端连接到电源电压+12V上；

电压比较器U5A的输出端1脚连接有电阻R83，电阻R83的另一端分别连接有电阻R59、电容C47和二极管Z11的阴极，电阻R59的另一端连接到电源电压3.3V上，电容C47的另一端接地，二极管Z11的阳极接地，并且二极管Z11的阴极与可编程逻辑电路U10的80脚连接。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过原边电流检测模块、输出电流检测模块、输出电压检测模块和输出负载检测模块对变压器的原边电流、输出电流、输出电压以及输出负载进行检测，将检测值传送到可编程逻辑电路U10中，当输出电流过流时，可编程逻辑电路U10控制灯丝保护模块启动，灯丝保护模块接收来自可编程逻辑电路U10的信号，关闭灯丝电源，对灯丝进行保护；当输出电流突变时，可编程逻辑电路U10控制突变保护模块启动，突变保护模块接收来自可编辑逻辑电路U10的信号，瞬时关闭灯丝使能，对开关电源进行保护，很好的起到对电子枪打火抑制以及灭弧的效果，使得开关电源能够稳定大功率工作，并且本保护电路较微处理器来说，具有极强的抗干扰性，适用于强电磁干扰的工作环境。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图。

图2是本实用新型可编辑逻辑电路与突变保护模块的电路连接原理图。

图3是本实用新型灯丝保护模块的电路原理图。

图4是本实用新型PWM板与驱动板的电路图。

图5是本实用新型四路驱动脉冲检测电路的电路原理图。

图6是本实用新型原边电流检测模块的电路原理图。

图7是本实用新型输出电流检测模块的电路原理图。

图8是本实用新型输出电压检测模块的电路原理图。

图9是本实用新型输出负载检测模块的电路原理图。

具体实施方式

为了本技术领域的人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和以下实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

如图1到3所示，本实施例提供一种真空镀膜用10KV高压大功率开关电源保护电路，包括可编辑逻辑电路U10及与可编辑逻辑电路U10配合的外围模拟电路模块，所述外围模拟电路模块包括原边电流检测模块、输出电流检测模块、输出电压检测模块、输出负载检测模块、灯丝保护模块和突变保护模块；

原边电流检测模块：用于对原边互感器的电流进行取样，并将原边电流取样值传送到可编辑逻辑电路U10；

输出电流检测模块：用于对开关电源的输出电流进行取样，并将输出电流取样值传送到可编辑逻辑电路U10；

输出电压检测模块：用于对开关电源的输出电压进行取样，并将输出电压取样值传送到可编辑逻辑电路U10；

输出负载检测模块：用于对开关电源的输出负载进行取样，并将输出负载取样值传送到可编辑逻辑电路U10；

可编辑逻辑电路U10：对原边电流取样值、输出电流取样值、输出电压取样值以及输出负载取样值进行判断，将有效信号传送至灯丝保护模块和突变保护模块；

灯丝保护模块：过流时，接收来自可编辑逻辑电路U10的信号，关闭灯丝电源，对灯丝进行保护；

突变保护模块：在电流突变时，接收来自可编辑逻辑电路U10的信号，瞬时关闭灯丝使能。

所述灯丝保护模块包括发光二极管AL2、三极管V2以及继电器G4，灯丝保护模块的具体连接为：可编辑逻辑电路U10的59脚连接有电阻R54，电阻R54的另一端与三极管V2的基极连接，三极管V2的发射极接地，发光二极管AL2的阳极连接到电源电压+12V上，发光二极管AL2的阴极连接有电阻R52，电阻R52的另一端与三极管V2的集电极均与继电器G4连接，继电器G4与灯丝电源连接。

所述突变保护模块包括三极管V5和光耦合器U13，突变保护模块的具体连接为：可编辑逻辑电路U10的60脚连接有电阻R35，电阻R35的另一端与三极端V5的基极连接，三极管V5的发射极接地，三极管V5的集电极分别与光耦合器U13的3脚和4脚连接，光耦合器U13的1脚和2脚连接，并且还连接有与电源电压+12V连接的电阻R34，光耦合器U13的8脚连接有与电源电压+3.3V连接的电阻R47，光耦合器U13的5脚接地，光耦合器U13的6脚和7脚连接，并且与灯丝使能连接。

本实施例通过原边电流检测模块、输出电流检测模块、输出电压检测模块和输出负载检测模块对变压器的原边电流、输出电流、输出电压以及输出负载进行检测，将检测值传送到可编程逻辑电路U10中，当输出电流过流时，可编程逻辑电路U10控制灯丝保护模块启动，灯丝保护模块接收来自可编程逻辑电路U10的信号，关闭灯丝电源，对灯丝进行保护；当输出电流突变时，可编程逻辑电路U10控制突变保护模块启动，突变保护模块接收来自可编辑逻辑电路U10的信号，瞬时关闭灯丝使能，对开关电源进行保护，很好的起到对电子枪打火抑制以及灭弧的效果，使得开关电源能够稳定大功率工作，并且本保护电路较微处理器来说，具有极强的抗干扰性，适用于强电磁干扰的工作环境。

实施例2

如图4和图5所示，本实施例在实施例1的基础之上进一步优化，具体是：

还包括PWM板控制模块，PWM板控制模块包括与可编辑逻辑电路U10通讯的PWM板P2以及与PWM板P2通讯的连接有IGBT的驱动板P1，驱动板P1连接有与可编辑逻辑电路U10通讯的四路驱动脉冲检测电路。

所述四路驱动脉冲检测电路包括电压比较器U6D、电压比较器U6C、电压比较器U6A、电压比较器U6B和与上述电压比较器的输出端对应连接的管脉D、管脉C、管脉B、管脉A，电压比较器U6D的11脚连接有电阻R16，电压比较器U6C的9脚连接有电阻R23，电压比较器U6A的5脚连接有电阻R26，电压比较器U6B的7脚连接有电阻R27，电阻R16、电阻R23、电阻R26和电阻R27的另一端分别构成四路驱动脉冲检测电路的D、C、B、A四个输入端，电压比较器U6D、电压比较器U6C、电压比较器U6A和电压比较器U6B的输出端分别构成四路驱动脉冲检测电路的ED、EC、EB、EA四个输出端，电压比较器U6D的10脚、电压比较器U6C的8脚、电压比较器U6A的4脚和电压比较器U6B的6脚连接，并且还连接有另一端接地的电阻R8和另一端连接到电源电压+12VB上的电阻R7；

可编辑逻辑电路U10的58脚连接PWM板P2的B9脚连接，PWM板P2的A14、A13、A12、A11脚分别与驱动板P1的B13、B14、B15、B16脚对应连接，驱动板P1的B13、B14、B15、B16脚分别与四路驱动脉冲检测电路的A、B、C、D四个输入端对应连接，四路驱动脉冲检测电路的EA、EB、EC、ED四个输出端分别与可编辑逻辑控制器U10的93脚、94脚、97脚和98脚对应连接，由与驱动板P1连接的IGBT分别驱动管脉A、管脉B、管脉C、管脉D反馈脉冲检测到可编辑逻辑控制器U10；

所述PWM板控制模块的具体连接为：可编辑逻辑电路U10的56脚与PWM板P2的B7脚连接，用于禁止PWM板P2启动。

实施例3

如图6所示，本实施例在实施例2的基础之上进一步优化，具体是：

所述原边电流检测模块包括电压比较器U5B，原边电流检测模块的具体连接为：电压比较器U5B的5脚与原边互感器连接，电压比较器U5B的6脚连接有电容C18，电容C18的另一端分别接地以及电位器VR3，电位器VR3的移动端与电压比较器U5B的6脚连接，电位器VR3的另一端连接有电阻R86，电阻R86的另一端连接到电源电压+12V上；

电压比较器U5B的输出端7脚分别连接有电容C45、电阻R48和电阻R56，电容C45的另一端接地，电阻R56的另一端连接到电源电压+3.3V上，电阻R48的另一端连接有二极管Z9的阴极，二极管Z9的阳极接地，二极管Z9的阴极与可编辑逻辑电路U10的81脚连接，推动变压器原边过流检测。

实施例4

如图7所示，本实施例在实施例3的基础之上进一步优化，具体是：

所述输出电流检测模块包括电压比较器U7A，输出电流检测模块的具体连接为：电压比较器U7A的3脚连接有与变压器输出端连接的电阻R19，电压比较器U7A的2脚连接有电容C22，电容C22的另一端分别接地以及电位器VR7，电位器VR7的移动端与电压比较器U7A的2脚连接，电位器VR7的另一端连接有与电源电压+12V连接的电阻R77；

电压比较器U7A的输出端1脚分别连接有电容C50、电阻R66和二极管Z18的阴极，电容C50的另一端接地，电阻R66的另一端连接到电源电压3.3V上，二极管Z18的阳极接地，并且二极管Z18的阴极与可编辑逻辑电路U10的79脚连接。

实施例5

如图8所示，本实施例在实施例4的基础之上进一步优化，具体是：

所述输出电压检测模块包括电压比较器U8B，输出电压检测模块的具体连接为：电压比较器U8B的5脚连接有与变压器输出端连接的电阻R24，电压比较器U8B的6脚连接有电容C24，电容C24的另一端分别接地以及电阻R29，电阻R29的另一端分别与电压比较器U8B的6脚以及与电源电压+12V连接的电阻R89连接；

电压比较器U8B的输出端7脚分别连接有电阻R68、电阻R88和电容C52，电阻R68的另一端连接到电源电压3.3V上，电容C52另一端接地，电阻R88的另一端连接有二极管Z19的阴极，二极管Z19的阳极接地，且二极管Z19的阴极与可编程逻辑电路U10的65脚连接。

实施例6

如图9所示，本实施例在实施例5的基础之上进一步优化，具体是：

所述输出负载检测模块包括电压比较器U5A，输出负载检测模块的具体连接为：电压比较器U5A的3脚与变压器输出端连接，电压比较器U5A的2脚连接有电容C19，电容C19的另一端分别接地及电位器VR4，电位器VR4的移动端与电压比较器U5A的2脚连接，电位器VR4的另一端连接有电阻R78，电阻R78的另一端连接到电源电压+12V上；

电压比较器U5A的输出端1脚连接有电阻R83，电阻R83的另一端分别连接有电阻R59、电容C47和二极管Z11的阴极，电阻R59的另一端连接到电源电压3.3V上，电容C47的另一端接地，二极管Z11的阳极接地，并且二极管Z11的阴极与可编程逻辑电路U10的80脚连接。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。