[发明专利]一种适用于超音频脉冲电子束焊接的偏压电源装置

摘要

本发明是一种适用于超音频脉冲电子束焊接的偏压电源装置，它是由降压整流滤波电路、峰值偏压产生电路、基值偏压产生电路、峰值脉冲偏压切换电路、基值脉冲偏压切换电路组成，峰值偏压产生电路产生的峰值偏压Up在峰值脉冲偏压切换电路的功率晶体管Q5开通，基值脉冲偏压切换电路的功率晶体管Q6关断时，峰值脉冲偏压Upp作用在电子枪的栅极，获得峰值脉冲束流Ipp，基值偏压产生电路产生的基值偏压Ub在峰值脉冲偏压切换电路的功率晶体管Q5关断，基值脉冲偏压切换电路的功率晶体管Q6开通时，基值脉冲偏压Ubp作用在电子枪的栅极，获得基值脉冲束流Ibp。本发明超音频脉冲电子束焊接的偏压电源装置可以实现脉冲偏压频率≥20kHz，相应的使脉冲束流的频率≥20kHz。

主权项

一种适用于超音频脉冲电子束焊接的偏压电源装置，其特征在于：该装置是由峰值偏压产生电路、基值偏压产生电路、峰值脉冲偏压切换电路和基值脉冲偏压切换电路组成，其中：峰值偏压产生电路的各端子之间的联接为：220V工频交流电的U端、V端分别与降压整流滤波电路MD的1端、2端联接；第一电容C1与第二电容C2在O端串联后并联在降压整流滤波电路MD的3端、4端之间；第一电容C1与第二电容C2之间的O端联接第一变压器B1的B端；降压整流滤波电路MD的3端联接第一功率晶体管Q1的集电极C，降压整流滤波电路MD的4端联接第二功率晶体管Q2的发射极E；第一变压器B1的A端联接第一功率晶体管Q1的发射极E与第二功率晶体管Q2的集电极C之间；第一变压器B1的C端、D端、E端分别联接第一倍压整流电路的5端、6端、7端，第一倍压整流电路的8端(峰值偏压电源正输出端)与第一倍压整流电路的9端(峰值偏压电源负输出端)之间并联第一电压传感器。第一电压传感器将采集到的第一电压反馈信号Upf(峰值偏压的电压信号)输出给第一闭环PWM控制电路；峰值束流给定信号Ipg、基值束流给定信号Ibg、束流反馈信号If输出到第一束流/偏压转化电路，第一束流/偏压转化电路将接收到的峰值束流给定信号Ipg、基值束流给定信号Ibg进行求和运算，并检测If是否过流，将(Ipg+Ibg)转化为峰值偏压给定信号Upg输出给第一闭环PWM控制电路；第一闭环PWM控制电路根据接收到的第一偏压反馈信号Upf与第一偏压给定信号Upg进行差值比较后，闭环控制第一PWM脉冲的占空比，所述的第一PWM脉冲信号经过第一驱动电路后分别作用在第一功率晶体管Q1的栅极G与第二功率晶体管Q2的栅极G上；基值偏压产生电路各端子之间的联接为：第三电容C3与第四电容C4在M端串联后并联在降压整流滤波电路MD的3端、4端之间；第三电容C3与第四电容C4之间的M端联接第二变压器B2的B端；降压整流滤波电路MD的3端联接第三功率晶体管Q3的集电极C，降压整流滤波电路MD的4端联接第四功率晶体管Q4的发射极E；第二变压器B2的A端联接第三功率晶体管Q3的发射极E与第四功率晶体管Q4的集电极C之间；第二变压器B2的C端、D端、E端分别联接第二倍压整流电路的5端、6端、7端，第二倍压整流电路的8端(基值偏压电源正输出端)与倍压整流电路的9端(基值偏压电源负输出端)之间并联第二电压传感器。第二电压传感器将采集到的第二电压反馈信号Ubf(基值偏压的电压信号)输出给第二闭环PWM控制电路；基值束流给定信号Ibg、束流反馈信号If输入到第二束流/偏压转化电路，第二束流/偏压转化电路检测If是否过流，并将Ibg转化为基值偏压给定信号Ubg输出给第二闭环PWM控制电路；第二闭环PWM控制电路根据接收到的第二偏压反馈信号Ubf与第二偏压给定信号Ubg进行差值比较后，闭环控制第二PWM脉冲的占空比，所述的第二PWM脉冲信号经过第二驱动电路后分别作用在第三功率晶体管Q3的栅极G与第四功率晶体管Q4的栅极G上；峰值脉冲偏压切换电路各端子之间的联接为：第一倍压整流电路的8端串联第一限流电阻R1后，联接第一高速二极管D1的阳极P端；超音频脉冲偏压电源的正输出端10端联接第一高速二极管D1的阴极N端与第二高速二极管D2的阴极N端；峰值脉冲偏压切换电路与基值脉冲偏压切换电路联接的Y端分别联接第二高速二极管D2的阳极P端、第五功率晶体管Q5的集电极C端、X端；第五功率晶体管Q5的发射极E端联接第一倍压整流电路的9端；第一束流脉冲频率及占空比给定电路在在峰值脉冲束流Ipp有效期间δ/f，根据外部输入的脉冲束流频率f、束流占空比δ生成用于第三驱动电路的高电平脉冲，所述的脉冲经过第三驱动电路后，作用在第五功率晶体管Q5的栅极G上；第一束流脉冲频率及占空比给定电路同时产生与所述脉冲相位互补的低电平脉冲，该脉冲经过第四驱动电路后，作用在第六功率晶体管Q6的栅极G上；基值脉冲偏压切换电路各端子之间的联接为：第二倍压整流电路的8端串联第二限流电阻R2后，联接第三高速二极管D3的阳极P端；与峰值偏压电路联接的X端分别联接第三高速二极管D3的阴极N端、第四高速二极管D4的阴极N端、Y端；超音频脉冲偏压电源的负输出端11端联接分别联接第四高速二极管D4的阳极P端、第六功率晶体管Q6的集电极C端；第六功率晶体管Q6的发射极E端联接第二倍压整流电路的9端；第一束流脉冲频率及占空比给定电路在基值脉冲束流Ibp有效期间(1‑δ)/f，根据外部输入的脉冲束流频率f、占空比δ生成用于第四驱动电路的高电平脉冲，所述的脉冲经过第四驱动电路后，作用在第六功率晶体管Q6的栅极G上；第一束流脉冲频率及占空比给定电路同时产生与所述脉冲相位互补的低电平脉冲，该脉冲经过第三驱动电路后，作用在第五功率晶体管Q5的栅极G上。