一種偏壓電源裝置及其電子束流調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子束加工設(shè)備偏壓電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種偏壓電源裝置及其電子束流調(diào)節(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]偏壓電源是調(diào)節(jié)真空電子束加工設(shè)備束流的核心裝置，為電子槍柵極提供負(fù)偏壓。偏壓電源的關(guān)鍵技術(shù)在于偏壓變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，偏壓變壓器既需要考慮提高原副邊耐壓強(qiáng)度，又需要減小漏感，提高電磁耦合效率，降低諧振。然而提高耐壓強(qiáng)度和減小漏感是一個矛盾問題，很難同時兼顧。
[0003]目前，常規(guī)的工頻偏壓變壓器的制造方法是在原副邊之間填充高耐壓材料，然后用環(huán)氧樹脂灌封成一個體積較大的結(jié)構(gòu)，原副邊分別從距離較遠(yuǎn)的兩端引出，環(huán)氧樹脂材料和灌封工藝尤為重要，但即使如此，也會經(jīng)常出現(xiàn)高壓擊穿原副邊或磁芯現(xiàn)象。例如，現(xiàn)有技術(shù)中的高壓逆變功率變壓器是將電磁轉(zhuǎn)化頻率提高到20kHz，減小漏感，提高電磁轉(zhuǎn)化效率，但將其作為中壓60kV或高壓150kV電子束設(shè)備的偏壓變壓器，很難適用，極易出現(xiàn)高壓擊穿現(xiàn)象，必須考慮如何再次增加原副邊的耐壓等級。通常的高頻偏壓變壓器的做法是采用高耐壓材料做變壓器骨架，骨架上繞制原邊或副邊繞組，相應(yīng)的副邊或原邊繞組繞制在磁芯上，這雖然能在一定程度上提高偏壓變壓器耐壓等級，但是磁芯繞制原邊繞組時需要考慮接地，導(dǎo)出磁芯上的感應(yīng)電荷;磁芯繞制副邊繞組時需要考慮高壓，導(dǎo)出磁芯上的感應(yīng)電荷。在設(shè)備長期運行后，由于絕緣材料老化、變壓器油耐壓等級降低，極易出現(xiàn)放電現(xiàn)象，影響設(shè)備正常使用。
[0004]可見，當(dāng)前的偏壓變壓器隨著絕緣材料老化，骨架表面沉積污物增多，變壓器油耐壓等級降低，易出現(xiàn)放電幾率增大，導(dǎo)致設(shè)備難以正常運行的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的實施例提供一種偏壓電源裝置及其電子束流調(diào)節(jié)方法，以解決當(dāng)前的偏壓變壓器由于絕緣材料老化，骨架表面沉積污物增多，變壓器油耐壓等級降低，而導(dǎo)致的放電幾率增大，影響設(shè)備正常運行的問題。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種偏壓電源裝置，包括:工頻整流濾波電路、第一逆變與整流濾波電路、第二逆變電路、諧振變換電路、偏壓變壓器、第二整流濾波電路；
[0008]所述偏壓變壓器包括互相分開的原邊繞組磁芯和副邊繞組磁芯;所述偏壓變壓器的原邊繞組繞于所述原邊繞組磁芯上，副邊繞組繞于所述副邊繞組磁芯上；
[0009]所述工頻整流濾波電路的輸入端接入有三相交流電；所述工頻整流濾波電路的輸出端與所述第一逆變與整流濾波電路的輸入端連接；
[0010]所述第一逆變與整流濾波電路的輸出端與所述第二逆變電路的輸入端連接；
[0011]所述第二逆變電路的輸出端與所述諧振變換電路的輸入端連接；
[0012]所述諧振變換電路的輸出端與所述偏壓變壓器的原邊繞組的兩端連接，所述偏壓變壓器的副邊繞組的兩端與所述第二整流濾波電路的輸入端連接；
[0013]所述第二整流濾波電路的負(fù)輸出端連接有電子槍柵極，所述第二整流濾波電路的正輸出端連接有一高壓電源的負(fù)端;所述高壓電源的正端接地。
[0014]進(jìn)一步的，所述第二整流濾波電路的正輸出端還連接有串聯(lián)的第二電阻和第一電阻；
[0015]所述第二整流濾波電路的負(fù)輸出端還連接有串聯(lián)的第四電阻和第三電阻;所述第一電阻的一端和所述第三電阻的一端分別接地；
[0016]所述第三電阻的另一端與第四電阻的連接點還連接有一第五電阻的一端;所述第一電阻的另一端與第二電阻的連接點還連接有一第七電阻的一端；
[0017]所述第五電阻的另一端分別連接一第六電阻的一端和一運算放大器的同相輸入端;所述第六電阻的另一端接地；
[0018]所述第七電阻的另一端分別連接一第八電阻的一端和所述運算放大器的反向輸入端;所述第八電阻的另一端與所述運算放大器的輸出端連接；
[0019]所述運算放大器的輸出端還連接有一偏壓采樣閉環(huán)反饋控制電路的偏壓反饋信號輸入端；
[0020]所述偏壓采樣閉環(huán)反饋控制電路還具有一束流給定電壓信號輸入端及反饋電壓信號輸出端;所述反饋電壓信號輸出端與所述第一逆變與整流濾波電路連接。
[0021]具體的，所述原邊繞組磁芯和副邊繞組磁芯為一對對稱結(jié)構(gòu)磁芯；所述原邊繞組磁芯和副邊繞組磁芯分別固定在第一可調(diào)基座和第二可調(diào)基座上。
[0022]具體的，原邊繞組磁芯上的一點通過導(dǎo)線接地；副邊繞組磁芯上的一點通過導(dǎo)線連接所述高壓電源的負(fù)端。
[0023]此外，所述原邊繞組磁芯和副邊繞組磁芯之間間距大于1mm或者大于20mm。
[0024]—種偏壓電源裝置的電子束流調(diào)節(jié)方法，應(yīng)用于上述的偏壓電源裝置;方法包括:
[0025]工頻整流濾波電路接收三相交流電壓，并將所述三相交流電壓整流為第一直流電壓，輸出到第一逆變與整流濾波電路；
[0026]所述第一逆變與整流濾波電路將所述第一直流電壓進(jìn)行處理，生成第二直流電壓，輸出到第二逆變電路；
[0027]所述第二逆變電路將所述第二直流電壓進(jìn)行處理，生成第一交流電壓，輸出到諧振變換電路；
[0028]所述諧振變換電路將所述第一交流電壓進(jìn)行諧振變換，生成輸入電壓，輸出到偏壓變壓器的原邊繞組；
[0029]所述偏壓變壓器通過非接觸電磁耦合，將輸入電壓的能量傳輸?shù)礁边吚@組，生成輸出電壓，輸出到第二整流濾波電路；
[0030]所述第二整流濾波電路將所述輸出電壓進(jìn)行處理，生成第三直流電壓，輸出到電子槍柵極，以調(diào)節(jié)電子槍的電子束流。
[0031]進(jìn)一步的，該偏壓電源裝置的電子束流調(diào)節(jié)方法，還包括:
[0032]所述偏壓電源裝置根據(jù)第三直流電壓和第一電阻和第二電阻，在所述第一電阻和第二電阻的連接處獲取電壓Uhvf1;
[0033]根據(jù)第三直流電壓和第三電阻和第四電阻，在所述第三電阻和第四電阻的連接處獲取電壓Ubvfl;
[0034]將所述電壓Uhvfl經(jīng)過第七電阻輸入到運算放大器的反相輸入端，并將所述電壓Ubvfl經(jīng)過第五電阻輸入到運算放大器的同相輸入端，生成偏壓Ubvf，輸出到偏壓采樣閉環(huán)反饋控制電路的偏壓反饋信號輸入端；
[0035]所述偏壓采樣閉環(huán)反饋控制電路的束流給定電壓信號輸入端接收一束流給定電壓信號；
[0036]所述偏壓采樣閉環(huán)反饋控制電路對所述束流給定電壓信號和偏壓Ubvf進(jìn)行PID調(diào)節(jié)控制，生成電壓Ubf，輸出到所述第一逆變與整流濾波電路；
[0037]所述第一逆變與整流濾波電路根據(jù)所述電壓Ubf調(diào)整所述第二直流電壓，以調(diào)節(jié)整流濾波電路輸出的第三直流電壓。
[0038]本發(fā)明實施例提供的一種偏壓電源裝置及其電子束流調(diào)節(jié)方法，該偏壓電源裝置包括工頻整流濾波電路、第一逆變與整流濾波電路、第二逆變電路、諧振變換電路、偏壓變壓器、第二整流濾波電路;偏壓變壓器包括互相分開的原邊繞組磁芯和副邊繞組磁芯;偏壓變壓器的原邊繞組繞于原邊繞組磁芯上，副邊繞組繞于副邊繞組磁芯上；工頻整流濾波電路的輸入端接入有三相交流電；工頻整流濾波電路的輸出端與第一逆變與整流濾波電路的輸入端連接;第一逆變與整流濾波電路的輸出端與第二逆變電路的輸入端連接;第二逆變電路的輸出端與諧振變換電路的輸入端連接;諧振變換電路的輸出端與偏壓變壓器的原邊繞組的兩端連接，偏壓變壓器的副邊繞組的兩端與第二整流濾波電路的輸入端連接;第二整流濾波電路的負(fù)輸出端連接有電子槍柵極，第二整流濾波電路的正輸出端連接有一高壓電源的負(fù)端；高壓電源的正端接地。由于偏壓變壓器的原邊繞組磁芯和副邊繞組磁芯相互分開，因此通過原邊繞組磁芯和副邊繞組磁芯之間的間距，采用非接觸耦合，可以提高偏壓變壓器的耐壓等級，減小偏壓電源裝置放電幾率，提高偏壓電源裝置的工作穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0039]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0040]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種偏壓電源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0041 ]圖2為本發(fā)明實施例中的偏壓變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖3為本發(fā)明實施例提供的一種偏壓電源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖二；
[0043]圖4為現(xiàn)有技術(shù)中的偏壓電源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖5為現(xiàn)有技術(shù)中的偏壓變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖6為