[发明专利]一种高功率的脉冲电源

说明书

本发明公开了一种高功率的脉冲电源，其特征在于：包括交流工频电源、主电路拓补结构、驱动电路和控制系统；所述交流工频电源连接主电路拓补结构；所述控制系统通过驱动电路连接主电路拓补结构；所述主电路拓补结构包括整流滤波模块、功率变换模块和高频滤波模块；所述整流滤波模块采用高频稳压源；所述功率变换模块包括开关和二极管的串联电路，与其并联的储能电容；所述高频滤波模块包括高频电抗器连接电容，同时并联RC电路。本发明采用稳压源和H桥的斩波模式，替代工频变压器以及整流滤波等占大体积的脉冲电源，实现脉冲电源的小型化，同时提高脉冲电源的功率。

技术领域

本发明涉及脉冲电源领域，尤其是一种高功率的脉冲电源。

背景技术

高功率脉冲电源是将储存的高密度能量进行快速压缩、转换或直接释放给负载，主要应用在受控热核聚变研究和表面材料处理等领域。在表面材料磁控溅射研究中，高功率脉冲电源因其高脉冲峰值功率和低脉冲占空比在磁控溅射中产生高金属离化率、高能量离化粒子，从而使得沉积致密、薄膜性能高。目前国内研制的高功率脉冲磁控溅射电源尚处于起步阶段，高峰值功率脉冲和重复频率工作性能是其设计难点，基于晶闸管、触发真空开关的功率技术分别受关断性能、触发寿命等限制。高功率脉冲电源的体积非常的大，不方便于使用，同时电源产生高频噪声，影响电源的控制。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种新的脉冲电源结构，采用稳压源和H桥的斩波模式，替代工频变压器以及整流滤波等占大体积的脉冲电源，实现脉冲电源的小型化，同时提高脉冲电源的功率。

本发明采用的技术方案如下：

本发明一种高功率的脉冲电源，包括交流工频电源、主电路拓补结构、驱动电路和控制系统；所述交流工频电源连接主电路拓补结构；所述控制系统通过驱动电路连接主电路拓补结构。

本发明一种高功率的脉冲电源，所述主电路拓补结构包括整流滤波模块、功率变换模块和高频滤波模块；所述整流滤波模块采用高频稳压源；所述功率变换模块包括开关和二极管的串联电路，与其并联的储能电容，以及二极管和开关的串联电路；所述开关和二极管的串联电路与储能电容形成回路；同时与二极管和开关的串联电路形成回路；所述高频滤波模块包括高频电抗器连接电容，同时并联RC电路。

以上主电路拓补结构中的高频稳压源采用高频开关原理，稳压精度高，功率密度大，体积小，解决了整流滤波电路体积大、集成度低的问题；功率变换模块采用叠母排结构，同时模块之间并联，储能电容加倍。

本发明一种高功率的脉冲电源，所述驱动电路为双端全隔离电路，包括脉冲调制芯片SG3525，以及串联的电容；所述控制系统包主控芯片AT89C51、AT89C52和单片机，所述AT89C51和AT89C52连接单片机；AT89C51连接SG3525；所述AT89C51上设有键盘输入端口，用于键盘输入和控制脉冲的产生；所述AT89C52通过A/D转换电路连接输出信号采集电路，用来检测输出参数。

本发明一种高功率的脉冲电源，所述控制系统还包括诊断系统，所述诊断系统包括电流互感器、高压探针、光电隔离器和数据采集系统；所述电流互感器，用于测量输出电流的信息；所述高压探针，用于测量输入电压和输出电压的信息；所述光电隔离器，用于隔离测试系统和高压系统之间的电气连接，消除地回路隐患；所述数据采集系统采用PXI总线技术，用于诊断系统的数据处理。

本发明一种高功率的脉冲电源，还包括辅助电路，其包括辅助电源电路和保护电路；其包括变压器，所述变压器的次级线圈连接桥式整流电路，桥式整流电路连接极性电容和无极性电容；同时通过稳压块分别连接不同的电路，为电路提供电源。变压器和整流桥将电压转变成直流电压，再经过极性电容和无极性电容滤去低频和高频谐波分量，在稳压输入端产生一定的稳压电压，通过稳压块产生稳压直流电压。