CN101924489B - 非热等离子体脉冲电源 - Google Patents
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Abstract
本发明属空气消毒净化技术领域，涉及非热等离子体脉冲电源。它包括EMC滤波器、整流滤波电路、数字控制电路、脉冲发生器、脉冲变压器依次电连接。脉冲发生器输出端设有电流检测电路，脉冲变压器的输出端接有异常状态保护电路，脉冲变压器初级线圈的两端设有脉冲限幅电路，脉冲变压器是按反激式逆变器设置，次级线圈是分段绕制成至少是两个线包串联而成，每个线包的上端各设有一个高压快恢复二极管。本发明匹配呈容性的等离子体反应器工作产生高浓度等离子体，而且结构简单、体积小、可靠性好、造价低。它广泛应用于非热等离子体空气消毒净化器。
Description
技术领域：
本发明属于非热等离子体空气消毒净化技术领域，具体涉及非热等离子体脉冲电源。
背景技术：
现在对于常温、常压状态下的室内空气消毒净化，选用电晕放电的非热等离子体空气消毒净化器是一种优先。非热等离子体空气消毒净化器的核心部件有两个：非热等离子体反应器和相匹配的高压电源。非热等离子体反应器主要是由金属丝、锯齿状或尖针状的正电极和金属板的负电极构成，在外加高压电源的强电场作用下，产生的非热等离子体打开气体分子键，生成单原子分子、负氧离子、OH离子和自由氧原子、H2O2等自由基，它对细菌、病毒具有极强的活化和氧化能力，有很强的杀伤力。它还能分解甲醛、苯、氡、氨气、一氧化碳、烟气、TVOC等高分子有毒有机物，转化成低分子无毒无味的无机物，如炭、水等。等离子体反应器工作时含静电场，能吸附小至0.1um粒径的颗粒物，进一步净化空气。
非热等离子体空气消毒净化技术的先进性已被业内专家学者所认可，其杀菌消毒机理的科学性和先进性是无可比拟的，被国际上称之为“二十一世纪环境科学四大技术之一”。但是，市场上推广应用还不多见，进展缓慢。过滤吸附、高压静电、臭氧、紫外线及TiO2光催化等空气消毒净化器仍在各大医院、办公大楼、商场、公共娱乐场所被广泛采用。甚至食品厂、制药厂及半导体IC制造业大都选用FFU空气过滤单元。它在新安装时空气净化效果虽然好；但能耗大、有噪音，而且维护费用昂贵，尚有二次污染之虞，恰恰占有极大市场。
究其原因主要有两个：
一是目前非热等离子体反应器设计不合理，构成非热等离子体反应器的放电正电极选用细金属丝所产生等离子体浓度虽然高，但是容易被烧断。为此，正电极大多选用不锈钢制成锯齿状或尖针状结构，结果是等离子体浓度低，臭氧及氮氧化物浓度高，消毒净化效果差。
二是非热等离子体电源对于呈容性负载的等离子体反应器匹配不是很恰当。试验表明：在大气压下要想使反应器作电晕放电产生高浓度等离子体以提高其杀菌消毒净化效率应具备两个条件。首先是外加高压电场只对空气中的电子施加能量，在瞬间(nS级)增温、加速，获得动能，使质量很小的电子温度高达数万度，而其它粒子获得极少低能量。另一个条件是：外加电场对电子施加能量的时间(uS级)要远小于不给电子施加能量的时间，使气体获得的能量能够及时传导出去，防止过渡到热等离子体而降低效率。这就要求非热等离子体电源不但提供10——20KV的直流高压电外，还必需有高的占空比，上升速率达到80nS，至少是120nS的高频窄脉冲电流。同时考虑到等离子体反应器是容性负载，正、负极难免被意外短路，这些对非热等离子体电源的安全性、稳定性之苛刻是可想而知的。鉴于目前半导体功率开关器件的导通和关断时间是uS级，采用常规的设计方法是很难满足上述两个条件的。nS级的耐高压大功率开关器件价格昂贵，而且工作寿命短，设计在民用产品上是不切实际的。
为此，市场上多数选用了简单、价廉的直流高压电源。众所周知，直流电晕放电形成的等离子体活性空间小，仅限于电晕放电附近。当直流电压高于反应器正、负电极临界值时气体会被击穿而形成火花放电，使气体温度升高，效率低、能耗大是显而易见。因此，直流高压电源只用于杀菌、消毒及分解有毒有机化合物较差的静电吸附型空气消毒净化器。例如采用高压交流整流滤波的技术方案就是属于直流高压电源。有的厂家直接选用压电陶瓷变压器，它输出的是高频交流电，必须采用倍压整流滤波电路，结果输出的也是直流高压电流。上述电源对于呈容性负载的非热等离子体反应器匹配不恰当是无可非议的。
被世界上许多厂家所采纳用于等离子体反应器的交直流叠加电源，是在高压直流电基础上叠加一个高频高压交流成份实现的。它比直流电源的电晕放电峰值电压低，电压范围宽，但又稍损于窄脉冲电晕放电法，所以活性粒子的数量及活性空间都介于两者之间。它作为非热等离子体反应器的匹配电源也不是理想的。
中国发明专利申请号为200710036492.X，发明名称《用于低温等离子过氧化氢消毒杀菌设备的等离子电源》，它包括一基于PFC电路的整流电路，连接市电输入端，一EMC滤波电路，连接整流电路，一H桥逆变电路连接PFC电路，用于逆变，包括直流输入单元，基于PWM调制技术的可控输出的H逆变单元和连接所述H逆变单元的触发驱动电路单元；一输出及取样电路，连接H桥逆变电路用于输出及取样，包括输出信号检测单元、变压器耦合输出单元、反射信号检测单元和采样处理电路单元；其中，采样处理电路单元分别连接输出信号检测单元、变压器耦合输出单元、反射信号检测单元；输出信号检测单元包括反射功率测量环节；一计算机检测控制电路，用于对整个电源的检测控制，分别连接H桥逆变电路的触发驱动电路单元和输出及取样电路的采样处理电路单元。
它公开了一个H全桥逆变高压高频电流提供等离子体反应器，所有检测信号由计算机处理后再输出控制H全桥逆变电路的技术方案。不难看出，该发明H全桥逆变输出的高压高频电流是占空比1∶1的方波，能满足等离子体反应器要求，计算机检测、控制也很全面。缺陷是H全桥逆变电路起用了四只大功率MOSFET，还要配备一台计算机，它的设备复杂、造价高是不言而喻的。
发明内容：
为了解决上述现有技术存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种匹配呈容性的等离子体反应器工作产生高浓度等离子体，而且结构简单、体积小、可靠性好、造价低的非热等离子体电源。
研究表明：要使呈容性的等离子体反应器产生多的高能电子，激发气体分子进行电离或离解，产生强氧化性的自由基，最好采用窄脉冲(脉宽几μS、上升时间为几十至几百nS)放电电流。在极短的时间内，电子被加速成为高能电子，而其它质子较大的离子由于惯性作用，在脉冲瞬间来不及被电子加速而基本保持静止。非热等离子体电源所提供的能量主要被用于产生高能电子，能量效率高于直流或交直流叠加电源。
为了达到上述目的，本发明所设计的一种非热等离子体脉冲电源，包括EMC滤波器、整流电路、滤波电路、数字控制电路、脉冲发生器、脉冲变压器依次序作电连接，脉冲变压器的输出端外接等离子体反应器，其特征在于所述的脉冲发生器输出端设有电流检测电路，将检测到的脉冲发生器输出电流信号送入数字控制电路内的振荡器、误差放大器和PWM比较器，转换成数字控制电流后输出至脉冲发生器的输入端，以自动调整脉冲发生器的输出脉冲宽度；所述的脉冲变压器的输出地电位端接有异常状态保护电路，异常状态保护电路的输出端与数字控制电路输入端连接，将脉冲变压器送至等离子体反应器的工作电流取样、隔离后的信号电流送入数字控制电路，经数字处理后的控制电流从数字控制电路输出端送至脉冲发生器输入端，以自动控制脉冲发生器的工作状态；所述的脉冲变压器初级线圈的两端设有脉冲限幅电路，对脉冲变压器初级线圈两端的输出电压峰值箝位；所述的脉冲发生器与脉冲变压器是按反激式逆变器设置，脉冲变压器的初级线圈和次级线圈的同名端a1、a2和异名端b1、b2是反向设置的；所述的次级线圈是分段绕制成至少是两个线包串联而成，每个线包的上端各设有一个高压快恢复二极管，高压快恢复二极管的正极接在低电位线包末端，高压快恢复二极管的负极接在高电位线包的起始端。
优先地所述的脉冲变压器设有一个多槽绝缘线圈骨架，次级线圈是分三段至五段绕制在多槽绝缘线圈骨架相对应的凹槽内串联而成；所述的高压快恢复二极管的耐电压参数至少是12KV，恢复时间小于80nS；所述的初级线圈和次级线圈的内孔中设有铁基超微晶铁心作电磁耦合，铁基超微晶铁心的磁回路中设有磁气隙，磁气隙的设置宽度是0.15——0.45mm；所述的铁基超微晶铁心也可以是R2KD的铁氧体磁心材料制成。
优先地所述的脉冲发生器内设有绝缘栅双极型晶体管Q1，Q1的集电极接初级线圈同名端a1，Q1的发射极经电流检测电路(208)接整流电路的负输出端；Q1的耐电压参数至少是输入电源电压额定值的2.7倍；所述的绝缘栅双极型晶体管Q1也可以是参数相近的绝缘栅场效应晶体管将功能脚相对应连接制成。
优先地所述的异常状态保护电路内设有光耦IC2，光耦IC2的输入端1脚接地，光耦IC2输入端2脚与脉冲变压器的次级线圈异名端b2连接，光耦IC2输出端3脚接整流电路的负输出端，光耦IC2的4脚是输出端；光耦IC2的2、3脚并联高压电容器C7，取样电阻R6并联在光耦IC2输入端；流经取样电阻R6上是脉冲变压器送至等离子体反应器的工作时取样电流，由光耦IC2光电转换作电隔离后，将等离子体反应器工作信号电流送至数字控制电路。
优先地所述的电流检测电路内设有电阻器R5，电阻器R5既是绝缘栅双极型晶体管Q1的发射极电阻器，又是电流检测电路的电流取样电阻器。
优先地所述的脉冲限幅电路内设有瞬变二极管D5和快恢复二极管D6反向串联后与初级线圈并联，瞬变二极管D5的正极与整流电路的正输出端连接，快恢复二极管D6的正极与绝缘栅双极型晶体管Q1集电极连接，电容器C6与瞬变二极管D5并连。
优先地所述的EMC滤波器设有差模电感器LI和共模电感器L2两者串联，EMC滤波器输入端并联电容器C1，EMC滤波器输出端并联电容器C2。
优先地所述的所述的数字控制电路内的振荡器、误差放大器和PWM比较器可以是制成一个模块，也可以选用开关电源控制集成电路IC1包括UC3842、SG6848D制成；或数字控制电路和脉冲发生器是合用一块单片集成电路的，三端开关电源IC1包括TOP225或TOP224制成，也可以是用性能更好的单片五端开关电源IC1包括MC33374制成；所述的光耦IC2的型号是PC817或P721。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
本发明所设计的一种非热等离子体脉冲电源所述的脉冲发生器输出端设有电流检测电路，将检测到的脉冲发生器输出电流信号送入数字控制电路内的振荡器、误差放大器和PWM比较器，转换成数字控制电流后输出至脉冲发生器的输入端，以自动调整脉冲发生器的输出脉冲宽度。电流检测电路与数字控制电路的默契配合，获得高频窄脉冲驱动电流，使呈容性的等离子体反应器产生高浓度等离子体，工作时的放电电流稳定。
所述的脉冲变压器的输出地电位端接有异常状态保护电路，异常状态保护电路的输出端与数字控制电路输入端连接，将脉冲变压器送至等离子体反应器的工作电流取样、隔离后的信号电流送入数字控制电路，经数字处理后的控制电流从数字控制电路输出端送至脉冲发生器输入端，以自动控制脉冲发生器的工作状态。当呈容性的等离子体反应器工作中发生过热、过电流、过电压或短路等异常状态时，数字控制电路输出端无脉冲驱动电流输出，实现自动保护。
所述的脉冲变压器初级线圈的两端设有脉冲限幅电路，对脉冲变压器初级线圈两端的输出电压峰值箝位；所述的脉冲发生器与脉冲变压器是按反激式逆变器设置，脉冲变压器的初级线圈和次级线圈的同名端a1、a2和异名端b1、b2是反向设置的；所述的次级线圈是分段绕制成至少是两个线包串联而成，每个线包的上端各设有一个高压快恢复二极管，高压快恢复二极管的正极接在低电位线包的末端，高压快恢复二极管的负极接在高电位线包的起始端。脉冲变压器的初级线圈和次级线圈的分布电容按分段绕制线包个数的指数倍率下降，极大地提高其输出脉冲电压的上升、下降速率。脉冲变压器在周边箝位电路配合下，输出脉冲电压稳定，呈容性的等离子体反应器工作中不会出现打火之类故障。必须说明的是，脉冲发生器与脉冲变压器是按反激式逆变器设置，它除了完成升压任务，还使外接的等离子体反应器与市电隔离，其外壳可以直接接地，电磁屏蔽、安全性能好。同时获得意想不到的有益效果是：反激式逆变器输出的脉冲电流是脉冲发生器关断时使存储在脉冲变压器内的磁能瞬间释放，获得脉冲上升时间80nS以下的高压电晕放电电流；再是当等离子体反应器意外短路，由于反激式逆变器的隔离作用，即脉冲发生器关闭时脉冲变压器次级才导通输出，因而非热等离子体电源工作是安全的。
上述各部件之间相辅相成，有机联系，使本发明实现匹配呈容性的等离子体反应器工作产生高浓度等离子体，而且结构简单、体积小、可靠性好、造价低的非热等离子体电源之目的。
同时还有以下三个优点：
由于窄脉冲电压高，不容易过渡到火花放电，可提供的活性粒子比直流放电法高出几个数量级；
在窄脉冲高上升速率电场中，电晕区域也大，放电空间的电子密度也增高，在反应器内的空间电荷效应分布趋于均匀，因而活性空间也比交直流叠加电源放电法大得多；
由于上述二点的优势，本发明外接的非热等离子体反应器内的电子密度大、分布广，反应器设计有较大的空间，所以制造时允许有一定的误差。
附图说明：
图1是本发明非热等离子体脉冲电源结构框图；
图2是本发明非热等离子体脉冲电源的电原理图；
图3是本发明非热等离子体脉冲电源的结构立体图；
图4是本发明脉冲变压器结构示意图；
图5是本发明脉冲变压器电路结构图；
图6是本发明脉冲变压器输出高压放电电流波形图；
图7是本发明的电磁兼容、传导干扰测试报告。
主要部件附图标记说明：
201-EMC滤波器 202-整流电路
203-滤波电路 204-数字控制电路
205-脉冲发生器 206-脉冲变压器
207-等离子体反应器 208-电流检测电路
209-异常状态保护电路 210-脉冲限幅电路
211-初级绝缘线圈骨架 212-多槽绝缘线圈骨架
213-高压导线 214-初级线圈
215-次级线圈 216-铁基超微晶铁心
217-高压快恢复二极管 218-磁气隙
219-电源连接器
具体实施方式：
下面参照附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。
实施例一：
参照图1的非热等离子体脉冲电源结构框图，图2是本发明非热等离子体脉冲电源的电原理图，图3是本发明非热等离子体脉冲电源的结构立体图。
本发明非热等离子体脉冲电源，包括EMC滤波器201、整流电路202、滤波电路203、数字控制电路204、脉冲发生器205、脉冲变压器206依次序作电连接，脉冲变压器206的输出端外接等离子体反应器207。所述的脉冲发生器205输出端设有电流检测电路208，将检测到的脉冲发生器输出电流信号送入数字控制电路204内的振荡器、误差放大器和PWM比较器，转换成数字控制电流后输出至脉冲发生器205的输入端，以自动调整脉冲发生器205的输出脉冲宽度。所述的脉冲变压器206的输出地电位端接有异常状态保护电路209，异常状态保护电路209的输出端与数字控制电路204输入端连接，将脉冲变压器206送至等离子体反应器207的工作电流取样、隔离后的信号电流送入数字控制电路204，经数字处理后的控制电流从数字控制电路204输出端送至脉冲发生器205输入端，以自动控制脉冲发生器205的工作状态。所述的脉冲变压器206初级线圈的两端设有脉冲限幅电路210，对脉冲变压器206初级线圈两端的输出电压峰值箝位。所述的脉冲发生器205与脉冲变压器206是按反激式逆变器设置，脉冲变压器206的初级线圈214和次级线圈215的同名端a1、a2和异名端b1、b2是反向设置的；所述的次级线圈215是分段绕制成至少是两个线包串联而成，每个线包的上端各设有一个高压快恢复二极管217，高压快恢复二极管217的正极接在低电位线包的末端，高压快恢复二极管217的负极接在高电位线包的起始端。滤波电容器C3与整流电路202直流输出端并联。降压电阻器R1串联在数字控制电路204供电回路中，滤波电容器C4与数字控制电路204供电回路并联。数字控制电路204内的振荡器回路外接振荡电阻器Rs和振荡电容器Cs。整流电路202是由二极管D1、D2、D3和D4按桥式整流电路连接。本发明非热等离子体脉冲电源的L、N输入端设有电源连接器219。
实施例二：
图4是本发明脉冲变压器结构示意图；图5是本发明脉冲变压器电路结构图。本发明非热等离子体脉冲电源所述的脉冲变压器206设有一个多槽绝缘线圈骨架212，次级线圈215是分三段至五段绕制在多槽绝缘线圈骨架212相对应的凹槽内串联而成。脉冲变压器206的输出端设有高压导线213与等离子体反应器207的正极连接。所述的高压快恢复二极管217的耐电压参数至少是12KV，恢复时间小于80nS；所述的初级线圈214是绕在初级绝缘线圈骨架211内，初级绝缘线圈骨架211和多槽绝缘线圈骨架212的内孔中设有铁基超微晶铁心216作电磁耦合。铁基超微晶铁心216的磁回路中设有磁气隙218，磁气隙218的设置宽度是0.15——0.4mm，是根据工作频率和输出功率予以调整；最佳实施例工作频率38KHz，输出功率7W，磁气隙218设置宽度是0.25mm。所述的铁基超微晶铁心216也可以是R2KD的铁氧体磁心材料制成。
实施例三：
本发明非热等离子体脉冲电源所述的脉冲发生器205内设有绝缘栅双极型晶体管Q1，Q1的集电极接初级线圈214同名端a1，Q1的发射极经电流检测电路208接整流电路202的负输出端。Q1的栅极经电阻器R4接数字控制电路204输出端。Q1的耐电压参数至少是输入电源电压额定值的2.7倍。所述的绝缘栅双极型晶体管Q1也可以是参数相近的绝缘栅场效应晶体管将功能脚相对应连接制成。
本发明非热等离子体脉冲电源设有电感储能式变换器，其工作原理：当脉冲发生器205中的开关管Q1被PWM脉冲激励而导通时，次级高压快恢复二极管217截止，脉冲变压器206的次级线圈215输出脉冲电流给外接等离子体反应器207供电。整流电路202直流输出电压施加到脉冲变压器206初级线圈的两端，此时初级线圈214相当于一个纯电感，流过初级线圈214的电流线性上升，电源能量以磁能形式存储在电感中：当开关管Q1截止时，由于电感电流不能突变，初级线圈214两端电压极性反向，次级线圈215上的电压极性颠倒使高压快恢复二极管217导通，初级线圈214储存的能量传送到次级线圈215，提供输出脉冲电流给外接的等离子体反应器207供电。
本发明脉冲变压器206要求磁芯剩余的磁感应强度低，即Br/Bs较小。选用铁基超微晶低剩磁(Br/Bs≤0.2)材料的磁芯，饱和磁感应强度Bm＝1.2T，剩磁Br＜0.2T，损耗P0.35(10kHz)＜18W/kg。本设计脉冲变压器206是按反激式逆变器设置，磁芯工作在磁滞回线的第一象限，对材料的要求是具有大的ΔB(ΔB＝Bm-Br)，铁基超微晶材料的饱和磁感应强度无论经过怎样的磁场处理都是不会变的，所以要使ΔB增大，只有采用低Br的磁芯。特别对于脉冲变压器206要求有足够的饱和磁感应强度Bm和合适的磁导率。因为脉冲变压器206要求储能，线圈储能的多少取决于两个因素：一是材料的工作磁感应强度Be或初级线圈214电感量L；另一个是工作磁场Hm或开关管Q1工作电流。饱和磁感应强度Bm由铁基超微晶材料决定，低Br的磁芯利于恒磁导，使磁芯在一定的工作电流下不饱和。铁基超微晶磁心的优越性能作为本发明优选。
实施例四：
本发明非热等离子体脉冲电源所述的异常状态保护电路209内设有光耦IC2，光耦IC2的输入端1脚接地，光耦IC2输入端2脚与脉冲变压器206的次级线圈异名端b2连接，光耦IC2输出端3脚接整流电路202的负输出端，光耦IC2的4脚是输出端。光耦IC2的2、3脚并联高压电容器C7，取样电阻R6并联在光耦IC2的输入端。流经取样电阻R6上是脉冲变压器206送至等离子体反应器207的工作时取样电流，由光耦IC2光电转换作电隔离后，将等离子体反应器207的工作信号电流送至数字控制电路204内的误差放大器和PWM比较器。异常状态信号电流经过光耦IC2转换成光信号，进行光电隔离后再还原成电信号送至数字控制电路204处理。
实施例五：
本发明非热等离子体脉冲电源所述的电流检测电路208内设有电阻器R5。电阻器R5既是绝缘栅双极型晶体管Q1的发射极电阻器，又是电流检测电路208的电流取样电阻器。电阻器R5上的取样电流送入数字控制电路204，由设在数字控制电路204内部的振荡器、误差放大器和PWM比较器处理，转换成数字控制电流后输出至脉冲发生器205的输入端，自动调整脉冲发生器205的输出脉冲宽度，进一步自动控制离子体反应器207工作电流稳定性能。
实施例六：
本发明非热等离子体脉冲电源所述的脉冲限幅电路210内设有瞬变二极管D5和快恢复二极管D6反向串联后与初级线圈214并联，瞬变二极管D5的正极与整流电路202的正输出端连接。快恢复二极管D6的正极与绝缘栅双极型晶体管Q1集电极连接，电容器C6与瞬变二极管D5并连。瞬变二极管D5在脉冲限幅电路210中起重要作用，本实施例当市电电压为220V时，优选1.5KE250A型，工作电流4.2A，限幅电压237——263V。
实施例七：
本发明非热等离子体脉冲电源所述的EMC滤波器201设有差模电感器LI和共模电感器L2两者串联。EMC滤波器201输入端并联电容器C1，EMC滤波器201输出端并联电容器C2。所说的电容器C1是耐电压250VAC优先。
实施例八：
本发明非热等离子体脉冲电源所述的数字控制电路204内的振荡器、误差放大器和PWM比较器是制成一个模块，也可以选用开关电源控制集成电路IC1包括UC3842、SG6848D制成。另一种方案是数字控制电路204和脉冲发生器205是合用一块单片集成电路的，三端开关电源IC1包括TOP225或TOP224制成，TOP225或TOP224的D极与脉冲变压器a1端连接，C极经电阻R4与数字控制电路204输入端连接，S极接整流电路202的负输出端。电路结构简单，可靠性及技术指标稍差。也可以是用性能更好的单片五端开关电源IC1包括MC33374制成，它的5脚与TOP224的D极对应，1、2脚与TOP224的C极对应，4脚与TOP224的S极对应。设计时选用输出功率更大的单片开关电源安全性能会好些，制造成本相应增多。所述的光耦IC2的型号是PC817或P721，互换时四只功能引脚对应连接。
图6是本发明脉冲变压器输出高压放电电流波形图。此放电电流波形是在脉冲变压器206的输出端外接等离子体反应器207接地端的取样电阻器上测得的。数字式示波器显示表明：脉冲占空比为16％，脉冲宽度是3uS，脉冲上升时间为70nS。本发明脉冲变压器输出高压放电电流波形一致性好，等离子体反应器207的电晕放电稳定。
图7是本发明的电磁兼容、传导干扰测试报告。由于本发明非热等离子体脉冲电源设有EMC滤波器201，脉冲变压器206初级线圈的两端设有脉冲限幅电路210，脉冲发生器205与脉冲变压器206是按反激式逆变器设置，外接的等离子体反应器207与市电隔离，其外壳直接接地，电磁屏蔽、安全性能好。测试报告显示：本发明从0.009---30MHz频段范围内，电磁兼容指标符合国内外有关规定。
以上所述，仅仅是参照附图的实施例对本发明的非热等离子体脉冲电源作了进一步说明，并非是对本发明的限定。在本发明的技术理念范围内，本领域技术人员可以按上述揭示的技术内容作出包括电子元件、材料在内的各种方式简单变形或等同替代，均属于本发明技术方案的范围内，以本发明的权利要求书所限定范围为准。
Claims (8)
1.非热等离子体脉冲电源，包括EMC滤波器(201)、整流电路(202)、滤波电路(203)、数字控制电路(204)、脉冲发生器(205)、脉冲变压器(206)依次序作电连接，脉冲变压器(206)的输出端外接等离子体反应器(207)，其特征在于所述的脉冲发生器(205)输出端设有电流检测电路(208)，将检测到的脉冲发生器输出电流信号送入数字控制电路(204)内的振荡器、误差放大器和PWM比较器，转换成数字控制电流后输出至脉冲发生器(205)的输入端，以自动调整脉冲发生器(205)的输出脉冲宽度；所述的脉冲变压器(206)的输出地电位端接有异常状态保护电路(209)，异常状态保护电路(209)的输出端与数字控制电路(204)输入端连接，将脉冲变压器(206)送至等离子体反应器(207)的工作电流取样、隔离后的信号电流送入数字控制电路(204)，经数字处理后的控制电流从数字控制电路(204)输出端送至脉冲发生器(205)输入端，以自动控制脉冲发生器(205)的工作状态；所述的脉冲变压器(206)初级线圈的两端设有脉冲限幅电路(210)，对脉冲变压器(206)初级线圈两端的输出电压峰值箝位；所述的脉冲发生器(205)与脉冲变压器(206)是按反激式逆变器设置，脉冲变压器(206)的初级线圈(214)和次级线圈(215)的同名端a1、a2和异名端b1、b2是反向设置的；所述的次级线圈(215)是分段绕制成至少是两个线包串联而成，每个线包的上端各设有一个高压快恢复二极管(217)，高压快恢复二极管(217)的正极接在低电位线包的末端，高压快恢复二极管(217)的负极接在高电位线包的起始端；所述的电流检测电路(208)内设有电阻器R5，电阻器R5既是绝缘栅双极型晶体管Q1的发射极电阻器，又是电流检测电路(208)的电流取样电阻器。
2.根据权利要求1所述的非热等离子体脉冲电源，其特征在于所述的脉冲变压器(206)设有一个多槽绝缘线圈骨架(212)，次级线圈(215)是分三段至五段绕制在多槽绝缘线圈骨架(212)相对应的凹槽内串联而成；所述的高压快恢复二极管(217)的耐电压参数至少是12KV，恢复时间小于80nS；所述的初级线圈(214)和次级线圈(215)的内孔中设有铁基超微晶铁心(216)作电磁耦合，铁基超微晶铁心(216)的磁回路中设有磁气隙(218)，磁气隙(218)的设置宽度是0.15——0.4mm。
3.根据权利要求1所述的非热等离子体脉冲电源，其特征在于所述的脉冲发生器(205)内设有绝缘栅双极型晶体管Q1，绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极接初级线圈(214)同名端a1，绝缘栅双极型晶体管Q1的发射极经电流检测电路(208)接整流电路(202)的负输出端；绝缘栅双极型晶体管Q1的耐电压参数至少是输入电源电压额定值的2.7倍。
4.根据权利要求1所述的非热等离子体脉冲电源，其特征在于所述的异常状态保护电路(209)内设有光耦IC2，光耦IC2的输入端1脚接地，光耦IC2输入端2脚与脉冲变压器(206)的次级线圈异名端b2连接，光耦IC2输出端3脚接整流电路(202)的负输出端，光耦IC2的4脚是输出端；光耦IC2的2、3脚并联高压电容器C7，取样电阻R6并联在光耦IC2的输入端；流经取样电阻R6上是脉冲变压器(206)送至等离子体反应器(207)的工作时取样电流，由光耦IC2光电转换作电隔离后，将等离子体反应器(207)的工作信号电流送至数字控制电路(204)。
5.根据权利要求1所述的非热等离子体脉冲电源，其特征在于所述的脉冲限幅电路(210)内设有瞬变二极管D5和快恢复二极管D6反向串联后与初级线圈(214)并联，瞬变二极管D5的正极与整流电路(202)的正输出端连接，快恢复二极管D6的正极与绝缘栅双极型晶体管Q1集电极连接，电容器C6与瞬变二极管D5并连。
6.根据权利要求1所述的非热等离子体脉冲电源，其特征在于所述的EMC滤波器(201)设有差模电感器LI和共模电感器L2两者串联，EMC滤波器(201)输入端并联电容器C1，EMC滤波器(201)输出端并联电容器C2。
7.根据权利要求2所述的非热等离子体脉冲电源，其特征在于采用R2KD的铁氧体磁心替换所述的铁基超微晶铁心(216)。
8.根据权利要求3所述的非热等离子体脉冲电源，其特征在于使用参数相近的绝缘栅场效应晶体管替换所述的绝缘栅双极型晶体管Q1，并将所述绝缘栅场效应晶体管的功能脚相对应连接。
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