一种高频交流离子风机的制作方法

1.本实用新型属于主动式静电消除领域，尤其涉及一种采用高频交流工作方式的交流离子风机。


背景技术：

2.现有电子工业的生产线上，已有大量的直流、工频交流工作方式的离子风机在应用。
3.然而现有的直流离子风机在长期使用过程中由于正、负高压及使用环境对正、负电极针的电蚀损耗不同，使正、负离子的输出量发生变化，造成了离子平衡电压的升高。
4.而工频交流离子风机因其使用交流电压使电极损耗降低，环境耐受性也得到增强，但因其使用较大体积的工频升压变压器，产品尺寸较大，更是对外产生较大的交流电场干扰，易对敏感元器件造成较大的静电危害。
5.为了解决直流离子风机平衡电压偏移升高和工频交流离子风机产生的交流电场干扰所带来的静电危害，高频交流离子风机应运而生。
6.由于高频交流离子风机的工作电压较低(如峰—峰值通常在vpp＝4600v ac左右)，且电压频率较高(通常在30-70khz)，如此，对用于放电和产生离子的电极针的电蚀损耗大幅减低，离子平衡的稳定性大幅提高，亦不会对外界构成较大的电磁干扰。
7.但是，现有技术方案存在如下技术缺陷：
8.1)由于高频交流离子风机所采用的高压电路的输出电压较低，频率较高，因此，为了产生足够数量的用于消电的正、负离子，通常高压电极针与其对应的低压(或称接地)电极的放电距离较近；当环境中的灰尘和/或水汽集聚在放电间隙之间，极易产生火花击穿，对高频变压器造成损伤。而现有高频交流离子风机尚缺乏对高压电路的有效监控。
9.2)由于高频交流离子风机工作电压的频率较高，导致正、负离子的复合几率较大，为了使电极针处产生的正、负离子减少复合，更快的输送到带电物体表面，因此对高频交流离子风机所用风扇的送风性能要求更高，对风扇的运转性能/状态的监控应更为实时且精准；而现有高频交流离子风机尚缺乏对风扇运转的有效监控。
10.3)由于风机采用了高频交流放电技术，这会导致风机对灰尘的耐受性较差，需要更加及时、经常性的对电极针进行清洁操作；而现有高频离子风机的清洁装置，不够便于对风机进行及时的清洁操作。


技术实现要素：

11.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高频交流离子风机。其在控制电路中设置有高频高压电流监控电路，当高频高压电路出现异常放电时，将切断高压电路供电，避免离子风机产品的损坏；同时通过设置的刷针控制电路和磁吸网罩监控电路，使采用了高频交流放电技术的离子风机对灰尘的耐受性得到有效补偿，便于更加及时，方便的，经常性的对电极针进行清洁操作。
12.本实用新型的技术方案是：提供一种高频交流离子风机，所述高频交流离子风机的控制电路单元至少包括风扇供电电路单元、刷针供电电路单元、单片机电路单元、高频高压供电电路单元以及高频高压驱动单元；其特征是：
13.所述高频交流离子风机的控制电路单元还包括刷针控制电路单元、高频高压电流监控单元和磁吸网罩监控单元；
14.所述的刷针控制电路单元设置在单片机电路单元与刷针供电电路单元之间；
15.所述的高频高压电流监控单元设置在单片机电路单元与高频高压供电电路单元之间；
16.所述的磁吸网罩监控单元设置在单片机电路单元与磁性传感供电电路单元之间。
17.具体的，所述的刷针控制电路单元包括功放驱动电路或运放电路。
18.进一步的，所述的刷针控制电路单元包括集成芯片u9和电阻r5、r8；其中，集成芯片u9的out2端与插头cn5的2#管脚对应连接；u9的gnd端接地；u9的in2端经电阻r8与控制电路中的moto_l端对应连接；u9的in1端经电阻r5与控制电路中的moto_r端对应连接；u9的vdd端与vcc5v端连接；u9的out1端与插头cn5的1#管脚对应连接；插头cn5与驱动刷针的直流电机的线圈插头对应连接。
19.具体的，所述的高频高压电流监控单元包括电流检测/监控电路。
20.进一步的，所述的高频高压电流监控单元包括集成芯片u1和电阻r10；其中，电阻r10的两端，与vdd24v端和vcc24v端分别对应连接；集成芯片u1的out端与高频高压dc-dc供电电路单元中的adc7端连接；u1的gnd端接地；u1的in+端与vcc24v端连接；u1的in-端与vdd24v端连接；u1的v+端与vcc5v端连接。
21.具体的，所述的磁吸网罩监控单元包括位置感应/检测电路。
22.进一步的，所述的磁吸网罩监控单元包括磁性传感器u5；其中，磁性传感器u5的vdd端经电阻r6与vcc5v端连接，同时经电容c25接地；u5的gnd端接地；u5的out端与高频高压dc-dc供电电路单元中的hall_b端连接。
23.与现有技术比较，本实用新型的优点是：
24.1.由于设置了高频高压电流监控电路单元，当发生火花击穿时，可即时切断高压供电，保护高压电路，延长高频离子风机的产品使用寿命；
25.2.由于设置了刷针控制电路和磁吸网罩监控电路，使采用了高频交流放电技术的离子风机对灰尘的耐受性得到有效补偿，便于更加及时，方便的，经常性的对电极针进行清洁操作；
26.3.通过设置风扇供电与转速控制电路单元，直接驱动风扇旋转并监控风扇转速，使得风扇转速的控制更加精准，为正、负离子输送提供了更为稳定的运载气流。
附图说明
27.图1为本技术方案离子风机电路模块连接关系示意图；
28.图2为本技术方案风扇供电与转速控制电路单元电路图；
29.图3为本技术方案刷针控制电路单元电路图；
30.图4为本技术方案高频高压dc-dc供电电路单元电路图；
31.图5为本技术方案高频高压驱动电路单元电路图；
32.图6为本技术方案高频高压电流监控电路单元电路图；
33.图7为本技术方案磁吸网罩监控电路单元电路图。
具体实施方式
34.下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
35.本实用新型所述高频离子风机的控制电路模块结构参如图1所示，其电路结构包含：rj45 dc24v供电接口与通讯单元，风扇dc-dc供电电路单元(将24vdc输入变为12vdc输出)，刷针dc-dc供电电路单元、磁性传感dc-dc供电电路单元、单片机电路供电单元(此3个单元可实际为1个单元，即将24vdc输入变为5vdc输出，也可称为集成芯片dc-dc供电电路)，单片机电路单元，刷针控制电路单元，高频高压dc-dc供电电路单元，高频高压驱动单元，高频高压电流监控单元，磁吸网罩监控单元。
36.具体的，供电接口与通讯单元，含rj45网络端口为产品工作提供dc24v电压源接入；并含有rs485数据收发器为高频离子风机提供数据通讯。
37.风扇dc-dc供电电路单元，将接入的dc24v转换为dc12v输出，为离子风机的风扇提供直流供电电压。
38.在本技术方案中，离子风机风扇的pwm转速驱动由单片机电路直接驱动，并实时监测，确保风扇运转稳定。
39.高频高压dc-dc供电电路单元，用于将接入的dc24v转换为适合离子风机高频高压电路工作的直流供电电压。
40.高频高压驱动单元，用于驱动离子风机高频高压电路的正常工作，使之输出高频交流电压。
41.本实用新型的技术方案，在现有供电接口与通讯单元、风扇dc-dc供电电路单元、单片机电路供电单元、单片机电路单元、高频高压dc-dc供电电路单元以及高频高压驱动单元的基础上，还设置有刷针控制电路单元、高频高压电流监控单元和磁吸网罩监控单元。
42.所述的刷针dc-dc供电电路单元，用于将接入的dc24v转换为dc5v输出，为离子风机的刷针控制电路提供直流供电电压。
43.所述的高频高压电流监控单元，用于实时监测高频高压电路的驱动电流。
44.所述的磁吸网罩监控单元，含磁性传感器，用于监控吸附在离子风机上的磁吸网罩是否被分离或脱落。
45.所述的刷针控制电路单元设置在单片机电路单元与刷针dc-dc供电电路单元(或集成芯片dc-dc供电电路)之间；所述的高频高压电流监控单元设置在单片机电路单元与高频高压dc-dc供电电路单元之间；所述的磁吸网罩监控单元设置在单片机电路单元与磁性传感dc-dc供电电路单元之间。
46.所述的刷针控制电路单元包括功放驱动电路或运放电路。
47.所述的高频高压电流监控单元包括电流检测/监控电路。
48.所述的磁吸网罩监控单元包括位置感应/检测电路。
49.其中：
50.1)如图2所示，本方案离子风机风扇的pwm转速驱动由单片机电路单元直接驱动(fan pwm)，并实时监测(fan back)，确保风扇运转稳定；当风扇故障时，单片机发出报警提
示。
51.2)如图3所示，刷针控制电路单元包括集成芯片u9和电阻r5、r8，其中，集成芯片u9的out2端(1#管脚)与插头cn5的2#管脚对应连接；u9的gnd端(2#管脚)接地；u9的in2端(3#管脚)经电阻r8与控制电路中的moto_l端对应连接；u9的in1端(4#管脚)经电阻r5与控制电路中的moto_r端对应连接；u9的vdd端(5#管脚)与vcc5v端连接；u9的out1端(6#管脚)与插头cn5的1#管脚对应连接；插头cn5与驱动刷针的直流电机的线圈插头对应连接。
52.在本技术方案中，刷针控制电路单元驱动离子风机刷针装置中的直流电机的运转，其中，直流电机驱动芯片ht7k1201的in2(moto_l)、in1(moto_r)端分别连接控制电路中的相关控制引脚，而out1、out2端连接直流电机，由此实现对刷针动作的控制。
53.3)如图4所示，高频高压dc-dc供电电路单元，将接入的vdd24v转换为适合离子风机高频高压电路工作的直流供电电压vcc_p。当高压电极针与其对应的低压(或接地)电极或其他物体之间出现火花击穿时，vcc_p输出端的电流明显增大，而与此同时vdd24v端的输入电流也会明显增大。其中，dc-dc芯片tps54202ddcr的en(voutp_on_off)端通过电阻r2连接至单片机，即可通过单片机控制vcc_p输出端的电压输出与关断。
54.4)如图5所示，高频高压驱动单元，驱动离子风机高频高压电路正常工作，使之输出高频交流电压。其中，pwm1、pwm2端连接单片机的相关控制引脚，利用单片机驱动高频电子变压器；2个mos场效应管的q1_d、q6_d端连接高频电子变压器的输入端。
55.5)如图6所示，高频高压电流监控单元，包括集成芯片u1和电阻r10，其中电阻r10的两端，与vdd24v端和vcc24v端分别对应连接；集成芯片u1的out端(1#管脚)与高频高压dc-dc供电电路单元中的adc7端连接；u1的gnd端(2#管脚)接地；u1的in+端(3#管脚)与vcc24v端连接；u1的in-端(4#管脚)与vdd24v端连接；u1的v+端(5#管脚)与vcc5v端连接。
56.在本技术方案中，高频高压电流监控单元实时监测高频高压dc-dc供电电路单元vdd24v端的输入电流(即高频高压电路的驱动电流)；其中，电流监控芯片ina180a3idbvr的out输出端实时将监测信号输出；当高压电极针与其对应的低压(或接地)电极或其他物体之间出现火花击穿，电流超过设定阈值时，高频高压电流监控单元发出报警信号，高频高压dc-dc供电电路单元关断对高压电路的供电，藉此来避免离子风机的高压电路因火花击穿损坏。
57.6)如图7所示，磁吸网罩监控单元包括磁性传感器u5，磁性传感器u5的vdd端(1#管脚)经电阻r6与vcc5v端连接，同时经电容c25接地；u5的gnd端(2#管脚)接地；u5的out端与高频高压dc-dc供电电路单元中的hall_b端连接。
58.在本技术方案中，磁吸网罩监控单元，监控吸附在离子风机上的磁吸网罩；其中，磁性传感器gh1248的out(hall_b)端实时将监测信号输出；当磁吸网罩被从风机外壳上分离时，磁性传感器out(hall_b)端变为高电位信号，发出报警信号，高频高压dc-dc供电电路单元立即停止向高频高压电路供电，以防止因离子风机上的磁吸网罩意外脱落而导致发生人身或设备安全事故。
59.关于磁吸网罩的具体结构或磁吸网罩与离子风机之间的连接关系，可参照本技术人此前申请的，授权公告日为2020年9月22日，授权公告号为cn 211557611 u的实用新型“离子风机”中所公开的相关内容，在此不再叙述。
60.本实用新型通过在高频交流离子风机的控制电路中设置高频高压电流监控电路、
刷针控制电路和磁吸网罩监控电路，当高频高压电路出现异常放电时，能够迅速切断高压电路供电，避免离子风机产品的损坏；同时使得采用了高频交流放电技术的离子风机对灰尘的耐受性得到有效补偿，便于更加及时、方便、经常性的对电极针进行清洁操作。
61.本实用新型可广泛用于高频交流离子风机的设计和制造领域。