長(zhǎng)脈寬高壓脈沖低頻電源的設(shè)計(jì) |
傳統(tǒng)的高壓電子脈沖電源多認(rèn)為合適而使用高壓真空管作為斬波部件，其牢穩(wěn)辦公狀況在6 kV 以上，而真空管也存在大小大、功耗大、發(fā)熱嚴(yán)重、生存的年限短、電源利用速率低、結(jié)構(gòu)薄弱 等欠缺，通過(guò)調(diào)查研究發(fā)覺(jué)它的絕大多用場(chǎng)已經(jīng)被固體部件結(jié)晶體管所代替。綜上思索問(wèn)題，本文以IG變態(tài) 為斬波部件預(yù)設(shè)了一套10 kV 以下的高壓電子脈沖電源，補(bǔ)救了該領(lǐng)域的空白。
本文針對(duì)離子灌注工藝的特別指定要求，認(rèn)為合適而使用buck 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以IG變態(tài) 為斬波部件，并接合單片機(jī)與CPLD 技術(shù)，研究制造了一種低頻長(zhǎng)脈寬的高壓電子脈沖數(shù)碼電源。經(jīng)過(guò)離子灌注嘗試并接合工藝研討證驗(yàn)了該電源的實(shí)用性和牢穩(wěn)性。
1、電源設(shè)計(jì)原理介紹
該脈沖電源工作于低頻長(zhǎng)脈寬高壓狀態(tài)，它的基本工作原理是：首先經(jīng)過(guò)慢儲(chǔ)能，使初級(jí)有足夠的能量，然后向中間儲(chǔ)能和脈沖成型系統(tǒng)放電，能量經(jīng)過(guò)儲(chǔ)存、壓縮、形成脈沖或轉(zhuǎn)化等復(fù)雜過(guò)程之后，獲得高壓脈沖。
2、電源指標(biāo)要求
輸入電壓為單相交流220 V；輸出脈沖峰值電壓范圍為1 kV~10 kV；輸出最大峰值電流為4 A；脈沖頻率為1 Hz~20 Hz；脈沖寬度為1.5 ms；脈沖上升時(shí)間小于5 us。
3、電源方案設(shè)計(jì)
該電源采用的主回路原理圖如圖1 所示，由工頻整流、電壓調(diào)制、頻率脈寬調(diào)制和升壓四部分組成。其電能形式變化依次分為為：220 V 單相交流源、310 V 恒壓直流源、30 V~280 V 可調(diào)直流電壓源、280 V 以下可調(diào)脈沖源、10 kV/4 A/1.5 ms 脈沖五個(gè)環(huán)節(jié)。
在電壓調(diào)制回路中認(rèn)為合適而使用的是buck 降壓斬波電路，而頻率脈寬調(diào)制回路中認(rèn)為合適而使用硬斬波形式，二者均以IG變態(tài) 作為斬波部件。變壓器的連署認(rèn)為合適而使用的是三臺(tái)變壓器原邊并聯(lián)副邊串連的形式，這么管用的減小了單臺(tái)變壓器的變比，避免因變比過(guò)大而造成萌生較大寄生參變量等問(wèn)題，同時(shí)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，這種形式管用的縮減了電子脈沖升漲時(shí)間。認(rèn)為合適而使用buck 拓?fù)潆娐奉A(yù)設(shè)電子脈沖電源的電壓調(diào)整回路具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、理論成熟、易于調(diào)整等長(zhǎng)處。單片機(jī)合適SG3525 的扼制形式管用的減低了輸出電子脈沖在脈寬、頻率、壓差等方面的誤差，增加了輸出精密度。電子脈沖變壓器的預(yù)設(shè)與連署形式管用減低了寄生參變量的影響，使輸出波形更趨近于灌注要求。該電源自投入上海某研討所實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用在這以后，各狀況工作正常，未顯露出來(lái)任什么原因故障。這表明該電源具有較高的牢穩(wěn)性及實(shí)用性。
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