高压等离子体电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电源，具体涉及一种高压等离子体电源，属于等离子技术领域。
【背景技术】
[0002]等离子技术的本质是气体放电，达到足够能量便形成电弧，电弧再通过压缩使其能量更集中，电离度更大，流速更快，这种压缩电弧通常称为等离子技术，随着等离子体技术的广泛应用，高压等离子体电源的稳定性和可靠性越来越受人关注。目前国内广泛使用的等离子体电源，大多数使用IGBT驱动的半桥硬开关开环控制技术，由于高压变压器次级电压高至几千甚至几万伏，采样和隔离非常困难，所以一般设计通常使用开环控制。
[0003]上述技术的特点是原理简单，技术难度低，便于技术人员掌握和使用，维修方便。但IGBT器件限制了频率的提高，通常在20kHz以下，提高开关频率，对开关电源的质量具有重要意义例如可减小变压器体积，输出电压稳定性好等。而在低频率下工作时，半桥电容承受的电流脉动大而导致发热，硬开关技术的缺陷是开关管工作波形为方波，开关瞬间产生高次谐波，使功率半导体开关器件的开关损耗大，发热厉害，现有的措施是，采用耗能型RC吸收电路，在发热器件上加大散热器和强制风冷，但RC吸收只是将损耗转移到功率电阻上，这种损耗使电源效率降低，而电子器件发热量大小决定了该器件使用的寿命。使用开环控制，等离子体容易受到电网波动和工业现场压缩气体气源变化的影响，稳定性能也使相对较差。在实际使用过程中，如果用户对产品品质要求较高时，通常是通过配备交流稳压器等辅助措施，来弥补电源本身稳定性的不足。维修服务中，时常发现IGBT损坏，半桥大电容爆浆以及RC吸收回路电阻过热而发黑等，严重过热时印刷电路板烧毁。这些问题的频频出现，都暴露出原理设计的不足，使可靠性较低，影响了设备的正常使用。可见，等离子体电源影响了等离子体技术的发展，迫切需要一种稳定又高效的等离子体电源来替代现有电源。
【实用新型内容】
[0004]为了解决上述存在的问题，本实用新型公开了一种高压等离子体电源，该技术方案采用一种全桥软开关闭环高压电源，利用高压变压器的漏感和分布电容组成电压串联谐振电路，使流过开关管的电流变为正弦波而不是方波，调理好LC参数使开关管在正弦电流过零时导通或关断，从而大大减低开关损耗。这种软开关技术适合于高压低电流型大功率开关电源，能使得开关损耗大大降低，电源效率大幅提高，同时，器件损耗小，发热量小，器件寿命和可靠性相应提高。该全桥电源使用MOS功率器件，开关频率在50kHz以上。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下，高压等离子体电源，其特征在于，所述等离子体电源包括整流电路、全桥电路、交流互感器、高压变压器、辅助电源、变频电路、采样电路、功率调节电路以及电流反馈控制电路，所述整流电路通过全桥电路、交流传感器连接高压变压器，所述交流互感器通过采样电路连接电流反馈控制电路，所述电流反馈控制电路通过变频电路连接全桥电路，所述功率调节电路连接电流反馈控制电路，所述辅助电源为整机电路提供直流工作电压。
[0006]作为本实用新型的一种改进，全桥软开关电路包括全桥电路、全桥驱动电路、能量贮存和滤波电容、功率管保护电路、隔直电路，其中Q19~Q22组成全桥电路，C70，C71为能量贮存和滤波电容，Z5~Z8和C50?C53组成功率管保护电路，C37-C40，C42-C45，R54，R55组成隔直电路，电路输出接高压变压器。全桥驱动电路输出G1~G4四路信号，分别驱动MOS功率管Q19~Q220
[0007]作为本实用新型的一种改进，所述交流互感器中，CSP1为交流互感器初级，CPSl为级。
[0008]作为本实用新型的一种改进，所述采样电路包括全波整流电路以及滤波、额定负载电路，其中026，027，028，029组成全波整流电路<41，1?53组成滤波、额定负载电路。它们共同组成电流采样电路，电路工作时，电流互感器用于采样高压变压器输入端原边的交流工作电流，经过采样电路后，形成与变压器原边的工作电流变化相对应的电流信号PC。采样电流PC幅值较小，经过R44，C33滤去杂波，再送到运放U4B及R40，R42，C22，将小电流信号放大。
[0009]作为本实用新型的一种改进，所述电流反馈控制电路包括U4B及R40，R42，C22经R39送到功率调节电路的反相输入端，形成反馈信号。
[0010]作为本实用新型的一种改进，所述功率调节电路包括可调电位器Wl和阻容元件R35，R36，R38，C20，运放U4A。Ql 2，Ql 3，R48，R49，R50组成镜像电流源。根据电流镜像对称的原理，镜像电流源的输出电流恒等于输入电流，输出负载变化不影响输出电流，所以又称恒流源，流经R48的输入电流与流经D2 5的输出电流完全相等。而电流镜的输入电流跟随运放U4A输出端电压的变化。因此，采样电流PC经过U4B正相放大，与功率调节电路的信号比较，形成反馈控制信号，该信号送到镜像电流源的输入端，反馈信号的大小直接改变镜像恒流源的输入电流，从而镜像电流源的输出电流也随之变化。
[0011]作为本实用新型的一种改进，所述变频电路包括025，1]6，046，1?57，1?58。02，014，36<47，1?51，1?52等元件共同组成软启动电路，1?71，1?74<64组成关断电路，对异常信设置完善的保护措施，如过压欠压，过流，过温，散热风机损坏等，均可通过相关保护电路送到主控制器U6的FLT端(引脚10)，实现保护性停止，保证电路安全工作。该信号也用于远程自动控制。全桥驱动电路中U8，U9为高速M0SFET驱动器，C76，C77，C80，C81为滤波电容，R80，R81为输入保护电阻，08~015为钳位电路，23，086，1?122组成稳压电路，089，1?101，092，1?103为加速电路，T2，T3为两个隔离驱动变压器，采用铁氧体磁芯绕制而成。
[0012]相对于现有技术，本实用新型的优点如下，I)该技术方案解决了闭环控制，次级高压采样与隔离的难题，通过反复实验，可以采用检测初级电流的方法来实现闭环控制，当次级负载变化或电源电网波动时，通过电流变化反馈到变频电路，从而改变MOS功率器件的工作频率，使输出稳定;2)该技术方案高压变压器输入电流变化时，输出功率相应变化，正确调整变压器的输入电流，输出功率也随之调整;3)该技术方案使等离子电弧的稳定性和可靠性得以提高，使用该高压等离子体电源组成的等离子设备，通过半年多的现场试用，未发生任何质量问题。产品质量可靠;4)该技术方案成本较低，便于推广应用。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型整体结构不意图；
[0014]图2为全桥电路和电流米样电路不意图；
[0015]图3为电流反馈与变频控制示意图；
[0016]图4为驱动电路示意图。
【具体实施方式】
[0017]为了加深对本实用新型的认识和理解，下面结合附图和【具体实施方式】，进一步阐明本实用新型。
[0018]实施例1:
[0019]参见图1，一种高压等离子体电源，所述等离子体电源包括整流电路、全桥电路、交流互感器、高压变压器、辅助电源、变频电路、采样电路、功率调节电路以及电流反馈控制电路，所述整流电路通过全桥电路、交流传感器连接高压变压器，所述交流互