一種疊加偏壓電源的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及多弧離子鍍技術領域，特別是涉及一種疊加偏壓電源。
【背景技術】
[0002]多弧離子鍍是把金屬蒸發(fā)源(靶材)作為陰極，通過它與陽極殼體之間的弧光放電，使靶材蒸發(fā)并離化形成空間等離子體，在基體偏壓的作用下，對工件進行沉積鍍覆。偏壓是多弧離子鍍在沉積薄膜時的一個重要的工藝參數(shù)?；w偏壓在鍍前預轟擊時，可以清除工件表面吸附的氣體和污染物；在沉積期間，偏壓又為離子提供能量使基體與膜層緊密結合。疊加偏壓電源是將直流偏壓和脈沖偏壓疊加起來，即在一較低直流偏壓基礎上疊加一較大幅值的脈沖偏壓，用以代替單獨使用的直流或脈沖偏壓。在沉積薄膜的過程中獲得了更為明顯的離子轟擊效果，膜的內(nèi)應力、膜與基體的結合力得到明顯改善，同時也有效降低基體的溫度。
[0003]傳統(tǒng)的疊加偏壓電源，一般采用主電源與副電源相疊加的方式。主電源為脈沖生成電源，副電源為直流生成電源。如專利申請?zhí)枮?CN201010149307，公開了一種多電源并聯(lián)組合焊接電源，該電源包括至少兩臺獨立逆變電源構成的并聯(lián)組合焊接電源，其特征在于，在至少由二組電源并聯(lián)組合焊接電源中，設有一個經(jīng)焊接電流控制板輸出端驅動每個并聯(lián)逆變電源組的電路，每個并聯(lián)逆變電源組的輸出端并聯(lián)后，經(jīng)分流器后輸出至焊接口，使疊加后并聯(lián)電源組的輸出總電流保持恒定的第一電流閉環(huán)控制回路；且每個并聯(lián)逆變電源組中，各自均連接有一個帶限流保護的驅動器，而構成的相互獨立的第二電源電流閉環(huán)控制回路。再如現(xiàn)有技術中，專利申請?zhí)枮?CN85103350，公開了一種低空載電壓的弧焊電源，并且該專利具體公開了一種具有二個交流電源的弧焊電源，其中一個是起引弧作用的小功率高壓電源，另一個是維持電弧的低壓大功率主電源，其特征在于所說的二個電源是由同一變壓器上的二個串聯(lián)繞組組成，一個第一雙向可控硅元件(SCR1)和第二雙向可控硅元件(SCR2)分別接在高壓和低壓回路中，每當交流電流過零時所說的第一雙向可控硅元件被觸發(fā)導通，使所說高壓繞組起引燃電弧的作用，在電弧引燃后，所說第二雙向可控硅元件被導通，由低壓主電源來維持電弧。
[0004]然而，上述現(xiàn)有技術，其電源中的功率部分都是采用大功率晶閘管作為開關組件，其開關頻率低，導致電源動態(tài)響應與滅弧特性都不能得到很好的解決，電源不能滿足現(xiàn)在高工藝提出的要求。兩電源疊加方式主要是串聯(lián)方式。串聯(lián)是將兩電源輸出按極性順序連接，輸出電壓波形是兩個電源波形的相加，直流幅值與脈沖幅值不能獨立調(diào)節(jié)，也不能滿足工藝要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型是針對現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種性能穩(wěn)定、成本較低、直流與脈沖可獨立調(diào)節(jié)的疊加偏壓電源。
[0006]本實用新型通過以下技術方案加以實現(xiàn):
[0007]疊加偏壓電源，包括主電源、副電源、疊加網(wǎng)絡及控制電路；所述主電源由順序連接的三相全橋整流電路、濾波電容、斬波變換器、DC/DC變換器I ;所述斬波變換器由斬波控制電路I控制；所述DC/DC變換器I由逆變控制電路I控制；所述副電源由順序連接的三相全橋整流電路、濾波電容、DC/DC變換器II組成；所述DC/DC變換器II由逆變控制電路II控制；所述疊加網(wǎng)絡由半導體開關IGBT、二極管構成，所述半導體開關管IGBT集電極與二極管陰極連接，半導體開關管IGBT的柵極通過同步電路控制。
[0008]優(yōu)選為:所述斬波變換器包括IGBT、電感L1、二極管Dl、電容Cl ;所述IGBT的柵極接斬波控制電路1、IGBT的射極與二極管Dl的陰極以及電感LI 一端連接、IGBT的集電極與主電源的濾波電容連接；所述電感LI另一端與電容Cl 一端連接。
[0009]優(yōu)選為:所述DC/DC變換器I包括由IGBT構成的全橋逆變器，高頻變壓器Tl，高頻整流器D2，及換擋開關S1、S2、S3 ;所述全橋逆變器輸出端與高頻變壓器Tl的原邊連接；所述高頻變壓器Tl的副邊與換擋開關S1、S2、S3以及高頻整流器D2連接。
[0010]優(yōu)選為:所述DC/DC變換器II，包括由IGBT構成的全橋逆變器，高頻變壓器T2，高頻整流器D3，濾波電感L2，電容C2 ;所述高頻變壓器T2輸入端與全橋逆變器輸出端連接；所述逆變控制電路控制IGBT管V6與IGBT管V9、IGBT管V7與IGBT管V8的交替導通與關斷；所述高頻變壓器T2的輸出端與高頻整流器D3的輸入端連接；所述高頻整流器D3的輸出端經(jīng)濾波電感L2，電容C2，輸出直流電壓，實現(xiàn)直流的幅度調(diào)節(jié)。
[0011]優(yōu)選為:所述疊加網(wǎng)絡包括IGBT管V10、二極管D4 ;所述IGBT管VlO的柵極與同步電路連接；所述VlO的集電極與二極管D4的陰極連接；所述IGBT管VlO的射極與副電源的低端連接。
[0012]有益效果:本實用新型由于采用以上技術方案，具有性能穩(wěn)定、成本較低、安全可靠運行等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的電路結構圖；
[0014]圖2為本實用新型的主電源斬波變換器電路結構圖；
[0015]圖3為本實用新型的主電源DC/DC變換器I電路結構圖；
[0016]圖4為本實用新型的副電源DC/DC變換器II電路結構圖；
[0017]圖5為本實用新型的疊加網(wǎng)絡電路結構圖。
【具體實施方式】
[0018]參見附圖1-5所示。
[0019]一種疊加偏壓電源，包括主電源、副電源、疊加網(wǎng)絡及控制電路；所述主電源由順序連接的三相全橋整流電路、濾波電容、斬波變換器、DC/DC變換器I ;所述斬波變換器由斬波控制電路I控制；所述DC/DC變換器I由逆變控制電路I控制；所述副電源由順序連接的三相全橋整流電路、濾波電容、DC/DC II變換器組成。所述DC/DC I變換器由逆變控制電路I控制；所述疊加網(wǎng)絡由半導體開關IGBT、二極管構成，由同步電路控制。所述各控制電路主要功能為:脈寬調(diào)制信號的產(chǎn)生；異常弧光放電的保護；恒壓特性的生成。
[0020]所述斬波變換器包括順序連接的IGBT Vl、二極管Dl、電感L1、電容Cl。所述斬波控制電路控制IGBT Vl開關導通與關斷，經(jīng)濾波電感LI，電容Cl，輸出直流電壓，實現(xiàn)主電源脈沖的幅度調(diào)節(jié)。
[0021]所述DC/DC變換器I，為主電源組成部分。包括順序連接的由IGBT構成的全橋逆變器，高頻變壓器Tl，高頻整流器D2，及換擋開關S1、S2、S3。所述逆變控制電路控制IGBT管V2與IGBT管V5、IGBT管V3與IGBT管V4的交替導通與關斷，實現(xiàn)主電源輸出脈沖的寬度調(diào)節(jié)。所述換擋開關在只能有一個是關閉的。
[0022]所述DC/DC變換器II，為副電源組成部分。所述DC/DC變換器II，包括由IGBT構成的全橋逆變器，高頻變壓器T2，高頻整流器D3，濾波電感L2，電容C2 ;所述高頻變壓器T2輸入端與全橋逆變器輸出端連接；所述逆變控制電路控制IGBT管V6與IGBT管V9、IGBT管V7與IGBT管V8的交替導通與關斷；所述高頻變壓器T2的輸出端與高頻整流器D3的輸入端連接；所述高頻整流器D3的輸出端經(jīng)濾波電感L2，電容C2，輸出直流電壓，實現(xiàn)直流的幅度調(diào)節(jié)。
[0023]所述疊加網(wǎng)絡，可實現(xiàn)主、副電源的疊加。包括IGBT管V10、二極管D4 ;所述IGBT管V1的柵極與同步電路連接；所述VlO的集電極與二極管D4的陰極連接；所述IGBT管VlO的射極與副電源的低端連接。所述同步電路控制VlO的導通與關斷，提供副電源的接入與切除，在滅弧動作中提供DC/DC變換器與疊加網(wǎng)絡的同步封鎖信號。
[0024]在以上的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型。但是以上描述僅是本實用新型的較佳實施例而已，本實用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，因此本實用新型不受上面公開的具體實施的限制。同時任何熟悉本領域技術人員在不脫離本實用新型技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內(nèi)容對本實用新型技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。凡是未脫離本實用新型技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實用新型技術方案保護的范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種疊加偏壓電源，其特征在于:包括主電源、副電源、疊加網(wǎng)絡及控制電路；所述主電源由順序連接的三相全橋整流電路、濾波電容、斬波變換器、DC/DC變換器I ;所述斬波變換器由斬波控制電路I控制；所述DC/DC變換器I由逆變控制電路I控制；所述副電源由順序連接的三相全橋整流電路、濾波電容、DC/DC變換器II組成；所述DC/DC變換器II由逆變控制電路II控制；所述疊加網(wǎng)絡由半導體開關IGBT、二極管構成，所述半導體開關管IGBT集電極與二極管陰極連接，半導體開關管IGBT的柵極通過同步電路控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的疊加偏壓電源，其特征為:所述斬波變換器包括IGBTV1、電感L1、二極管D1、電容Cl ;所述IGBT的柵極接斬波控制電路1、IGBT的射極與二極管Dl的陰極以及電感LI 一端連接、IGBT的集電極與主電源的濾波電容連接；所述電感LI另一端與電容Cl 一端連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的疊加偏壓電源，其特征為:所述DC/DC變換器I包括由IGBT構成的全橋逆變器，高頻變壓器Tl，高頻整流器D2，及換擋開關S1、S2、S3 ;所述全橋逆變器輸出端與高頻變壓器Tl的原邊連接；所述高頻變壓器Tl的副邊與換擋開關S1、S2、S3以及高頻整流器D2連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的疊加偏壓電源，其特征為:所述DC/DC變換器II，包括由IGBT構成的全橋逆變器，高頻變壓器T2，高頻整流器D3，濾波電感L2，電容C2 ;所述高頻變壓器T2輸入端與全橋逆變器輸出端連接；所述逆變控制電路控制IGBT管V6與IGBT管V9、IGBT管V7與IGBT管V8的交替導通與關斷；所述高頻變壓器T2的輸出端與高頻整流器D3的輸入端連接；所述高頻整流器D3的輸出端經(jīng)濾波電感L2，電容C2，輸出直流電壓，實現(xiàn)直流的幅度調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權利要求1所述的疊加偏壓電源，其特征為:所述疊加網(wǎng)絡包括IGBT管V10、二極管D4 ;所述IGBT管VlO的柵極與同步電路連接；所述VlO的集電極與二極管D4的陰極連接；所述IGBT管VlO的射極與副電源的低端連接。
【專利摘要】一種疊加偏壓電源，包括主電源、副電源、疊加網(wǎng)絡及控制電路；所述主電源由順序連接的三相全橋整流電路、濾波電容、斬波變換器、DC/DC變換器I；所述斬波變換器由斬波控制電路I控制；所述DC/DC變換器I由逆變控制電路I控制；所述副電源由順序連接的三相全橋整流電路、濾波電容、DC/DC II變換器組成；所述DC/DC變換器II由逆變控制電路II控制；所述疊加網(wǎng)絡由半導體開關IGBT、二極管構成，所述半導體開關管IGBT集電極與二極管陰極連接，半導體開關管IGBT的柵極通過同步電路控制。該具有性能穩(wěn)定、成本較低、安全可靠運行等優(yōu)點。
【IPC分類】C23C14-32
【公開號】CN204529965
【申請?zhí)枴緾N201520156829
【發(fā)明人】竇久存
【申請人】唐山標先電子有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年3月19日