CN207218563U - 一种脉冲偏压电源的工作电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种脉冲偏压电源的工作电路，包括控制模块、电源模块、键盘模块、驱动模块、显示模块和多个通讯接口模块，键盘模块与控制模块连接，控制模块与驱动模块连接，驱动模块的输出端连接并驱动控制相应的显示模块和相应选通的通讯接口模块工作，电源模块分别与控制模块和驱动模块连接，所述电源模块包括高频变压器，整流电路逆变电路和触发电路以及控制电路，所述变压器的初级绕组与逆变电路的输出相连，逆变电路的输入与整流电路的输出相连，整流电路输入与电网相连，触发电路的四个输出分别与开关管4、5、6、7的基级相联，变压器的次级绕组与控制电路相连，高频变压器的次级绕组带有中心抽头，另两端各有若干个抽头。

Description

一种脉冲偏压电源的工作电路

技术领域

本实用新型涉及一种电源电路，特别是一种脉冲偏压电源的工作电路。

背景技术

脉冲偏压电源是经常使用到的一种电源，现有脉冲偏压电源普遍存在以下缺点：1.热处理工艺过程需要多高电压、多大电流，开关管就不得不工作于该电压和该电流下，这样高电压，大功率功和高频率的开关元件在实际中很难获得，往往由于选不到所需开关元件，不得不降低整个电源的指标；2.开关管的保护电路一般是针对某个频率设计的，如果频率大幅度变化，将影响保护电路的效果，电路波形也难以随心所欲地加以控制；3.现有脉冲偏压电源配备的PLC接口，经常因为不断地拔插，导致PLC的接口出现接触不良、断针或传输线断裂。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种脉冲偏压电源的工作电路，使其即可产生脉冲偏压，又具有直流偏压和交流偏压的功能，而且可以避免PLC接口因为经常拔插而损坏。

本实用新型解决其问题所采用的技术方案是：一种脉冲偏压电源的工作电路，包括控制模块、电源模块、键盘模块、驱动模块、显示模块和多个通讯接口模块，键盘模块的选通信号输出端与控制模块的信号输入端连接，控制模块对选通的通讯接口类型进行识别，控制模块的输出端与驱动模块的输入端连接，驱动模块的输出端连接并驱动控制相应的显示模块和相应选通的通讯接口模块工作，电源模块分别与控制模块和驱动模块连接，所述电源模块包括高频变压器，整流电路逆变电路和触发电路以及控制电路，所述变压器的初级绕组与逆变电路的输出相连，逆变电路的输入与整流电路的输出相连，整流电路输入与电网相连，触发电路的四个输出分别与开关管4、5、6、7的基级相联，变压器的次级绕组与控制电路相连，高频变压器的次级绕组带有中心抽头，另两端各有若干个抽头。其中，PLC为可编程逻辑控制器，控制模块采用型号为AT89C51的单片机。

进一步，所述的控制电路是由整流部分、滤波部分和续流部分组成，其中，整流部分由二级管18和二级管19组成，二级管18的阳级与变压器10次级绕组上端若干个抽头相联，阴级与输出34相联，二级管19的阳级与次级绕组下端若干个抽头相联，阴级通过接触器32与中心抽头输出线中的P点相联，二级管18和二级管19的阴级之间通过接触器31相联，二级管18和二级管19上各并联一个接触器，在变压器10次级绕组的每个抽头上各接有一个接触器；滤波部分由电抗器和电容组成，电抗器联接在中心抽头与输出35之间的P点到输出35之间，电抗器上并联有接触器，电容与接触器串联在输出34与输出35之间；续流部分由二级管22组成，该二级管的阳级与P点和电抗器之间的导线相联，阴级通过一个接触器21与二级管18和输出34之间的导线相联。本实用新型在工作时整流电路直接从电网取电压，经整流，输出直流500V电压，再经逆变电路做逆变，将直流500V电压逆变为约50KHZ的交流电压，再经高频变压器升至所需值，然后根据需要通过控制电路做各种形式的输出。

本实用新型通过对不同接触器的切换，可获得多种功能的偏压，接触器13和14，接触器12和15、接触器11和16可分别吸合，获得不同的输出电压。例如，接触器13和14吸合，输出电压为1000V，电流为30A；接触器12和15吸合，输出电压为2000V，电流为15A；接触器11和16吸合，输出电压为3000V，电流为10A；接触器17、接触器20、接触器32和接触器25、接触器26全吸合，可获得纯交流偏压；接触器31、接触器33和接触器21全吸合，接触器25、接触器26、接触器27和接触器29根据需要选择吸合，可获得各种波形和频率的脉冲偏压；接触器31、接触器33、接触器27和接触器29、接触器21全吸合可得到直流偏压。

进一步，所述键盘模块的按键包含择一选通互锁的档位按键和用于解锁的停止按键，通过所述控制模块的程序控制，对不同档位按键对应的信号通道进行互锁，一旦选定通道，必须按下外部中断的停止按键，才能重新选择通道。

进一步，所述档位按键包括工作模式控制按键和通讯接口模块选通按键，所述档位按键的每个按键分别控制选通对应的所述通讯接口模块，通讯接口模块可以为公母不同类型，也可以为不同品牌的通讯接口模块，并不更改通讯接口模块的通讯协议，提高了本实用新型的通用性；本实用新型中的通讯接口模块为RS232，预备扩展的通讯接口有RS485、USB等通讯接口。

进一步，所述驱动模块包括驱动芯片，驱动芯片的各个输出端分别通过相应继电器与每个通讯接口模块串联连接，继电器开合控制每个通讯接口模块的工作与否。本实用新型采用型号为ULN2003A的驱动芯片。

进一步，所述显示模块包括发光二极管，一个发光二极管与一个限流电阻的串联电路并联接在每个所述继电器的两端，同步指示继电器的工作状态，清晰指示工作的通讯接口模块，发光二极管的阴极与所述驱动芯片的相应输出端连接，发光二极管的阳极与相应的限流电阻连接；每个继电器的两端都并联有一个续流二极管，抑制吸收反向电动势，保护其它电子元器件，该续流二极管的阳极与驱动芯片的相应输出端连接，该续流二极管的阴极与电源连接。

进一步，与工作模式控制按键连通的所述继电器为双刀四掷继电器，其采用型号为G2R-24-DC5，与通讯接口模块选通按键连通的所述继电器为双刀双掷继电器，其采用型号为OSA-SH-205DM5。

本实用新型的有益效果是：本实用新型是一种脉冲偏压电源的工作电路，不论偏压值要求多高，逆变电路中的开关元件都只在直流500V以下工作，这样就回避了现有技术中开关元件工作于高电压下的不利情况，可以较方便地选择开关管；在逆变电路中，开关管在触发电路的控制下产生固定频率的基波，该基波频率不变，通过改变其占空比，可达到控制其输出电量的目的，由于基波频率固定，所以开关管的保护元件和高频变压器都是针对这一基波频率设计的。在此基波上，再由触发电路叠加一低于基波频率的波形，对基波进行调制，调制波的波形可由计算机软件方便控制，调制后的波形输入到逆变电路中，经控制电路的控制，可使本实用新型的输出产生的频率在基波频率以下大幅度变化，波形的各参数可随心所欲地根据需要调整的脉冲偏压。整个过程不增加硬件电路的难度和工作量，不影响开关管的保护和变压器的参数，从而较好地实现了多频率，多波形的控制，而且频率和波形均可在很大范围内调节；通过控制电路的控制，即通过接触器的切换，灵活组合，能获得多种功能的偏压，如脉冲偏压、交流偏压和直流偏压；在不改变电源总功率和不影响开关管工作状态情况下，该电源的输出电压能象积木一样组合获得，并能在极大的范围内变化，而且还能获得较高的偏压，这对于使用者来说尤为方便；用高频变压器取代了现有技术中的低频变压器，使本实用新型的体积变小；本实用新型PLC接口转换器利用多个PLC通讯接口模块同时接多台不同品牌的可编程逻辑控制器的方案，实现了外接计算机通过本实用新型选通任一个PLC通讯接口模块，与外接的相应的可编程逻辑控制器进行通信，避免了不断地拔插，导致PLC的接口出现接触不良、断针或传输线断裂；本实用新型可以更改工作模式，通讯控制设备更多元化，应用范围更广。

附图说明

下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的电路框图；

图2是本实用新型的电路原理图；

图3是电源模块的电路原理图。

具体实施方式

图1是本实用新型的电路框图，图2是本实用新型的电路原理图，图3是电源模块105的电路原理图，如图1至图3所示，本实用新型的一种脉冲偏压电源的工作电路，包括控制模块102、电源模块105、键盘模块101、驱动模块103、显示模块和多个通讯接口模块104，键盘模块101的选通信号输出端与控制模块102的信号输入端连接，控制模块102对选通的通讯接口类型进行识别，控制模块102的输出端与驱动模块103的输入端连接，驱动模块103的输出端连接并驱动控制相应的显示模块和相应选通的通讯接口模块工作，电源模块105分别与控制模块102和驱动模块103连接，所述电源模块105包括高频变压器，整流电路逆变电路和触发电路以及控制电路，所述变压器的初级绕组与逆变电路的输出相连，逆变电路的输入与整流电路的输出相连，整流电路输入与电网相连，触发电路的四个输出分别与开关管4、5、6、7的基级相联，变压器的次级绕组与控制电路相连，高频变压器的次级绕组带有中心抽头，另两端各有若干个抽头。其中，PLC为可编程逻辑控制器，控制模块102采用型号为AT89C51的单片机。

本实用新型是一种脉冲偏压电源的工作电路，不论偏压值要求多高，逆变电路中的开关元件都只在直流500V以下工作，这样就回避了现有技术中开关元件工作于高电压下的不利情况，可以较方便地选择开关管；在逆变电路中，开关管在触发电路的控制下产生固定频率的基波，该基波频率不变，通过改变其占空比，可达到控制其输出电量的目的，由于基波频率固定，所以开关管的保护元件和高频变压器都是针对这一基波频率设计的。在此基波上，再由触发电路叠加一低于基波频率的波形，对基波进行调制，调制波的波形可由计算机软件方便控制，调制后的波形输入到逆变电路中，经控制电路的控制，可使本实用新型的输出产生的频率在基波频率以下大幅度变化，波形的各参数可随心所欲地根据需要调整的脉冲偏压。整个过程不增加硬件电路的难度和工作量，不影响开关管的保护和变压器的参数，从而较好地实现了多频率，多波形的控制，而且频率和波形均可在很大范围内调节；通过控制电路的控制，即通过接触器的切换，灵活组合，能获得多种功能的偏压，如脉冲偏压、交流偏压和直流偏压；在不改变电源总功率和不影响开关管工作状态情况下，该电源的输出电压能象积木一样组合获得，并能在极大的范围内变化，而且还能获得较高的偏压，这对于使用者来说尤为方便；用高频变压器取代了现有技术中的低频变压器，使本实用新型的体积变小；本实用新型PLC接口转换器利用多个PLC通讯接口模块同时接多台不同品牌的可编程逻辑控制器的方案，实现了外接计算机通过本实用新型选通任一个PLC通讯接口模块，与外接的相应的可编程逻辑控制器进行通信，避免了不断地拔插，导致PLC的接口出现接触不良、断针或传输线断裂；本实用新型可以更改工作模式，通讯控制设备更多元化，应用范围更广。

优选的，本实用新型的控制电路是由整流部分、滤波部分和续流部分组成，其中，整流部分由二级管18和二级管19组成，二级管18的阳级与变压器10次级绕组上端若干个抽头相联，阴级与输出34相联，二级管19的阳级与次级绕组下端若干个抽头相联，阴级通过接触器32与中心抽头输出线中的P点相联，二级管18和二级管19的阴级之间通过接触器31相联，二级管18和二级管19上各并联一个接触器，在变压器10次级绕组的每个抽头上各接有一个接触器；滤波部分由电抗器和电容组成，电抗器联接在中心抽头与输出35之间的P点到输出35之间，电抗器上并联有接触器，电容与接触器串联在输出34与输出35之间；续流部分由二级管22组成，该二级管的阳级与P点和电抗器之间的导线相联，阴级通过一个接触器21与二级管18和输出34之间的导线相联。本实用新型在工作时整流电路直接从电网取电压，经整流，输出直流500V电压，再经逆变电路做逆变，将直流500V电压逆变为约50KHZ的交流电压，再经高频变压器升至所需值，然后根据需要通过控制电路做各种形式的输出。本实用新型通过对不同接触器的切换，可获得多种功能的偏压，接触器13和14，接触器12和15、接触器11和16可分别吸合，获得不同的输出电压。例如，接触器13和14吸合，输出电压为1000V，电流为30A；接触器12和15吸合，输出电压为2000V，电流为15A；接触器11和16吸合，输出电压为3000V，电流为10A；接触器17、接触器20、接触器32和接触器25、接触器26全吸合，可获得纯交流偏压；接触器31、接触器33和接触器21全吸合，接触器25、接触器26、接触器27和接触器29根据需要选择吸合，可获得各种波形和频率的脉冲偏压；接触器31、接触器33、接触器27和接触器29、接触器21全吸合可得到直流偏压。

优选的，本实用新型的键盘模块101的按键包含择一选通互锁的档位按键和用于解锁的停止按键，通过所述控制模块102的程序控制，对不同档位按键对应的信号通道进行互锁，一旦选定通道，必须按下外部中断的停止按键，才能重新选择通道。所述档位按键包括工作模式控制按键和通讯接口模块选通按键，所述档位按键的每个按键分别控制选通对应的所述通讯接口模块，通讯接口模块可以为公母不同类型，也可以为不同品牌的通讯接口模块，并不更改通讯接口模块的通讯协议，提高了本实用新型的通用性；本实用新型中的通讯接口模块为RS232，预备扩展的通讯接口有RS485、USB等通讯接口。驱动模块103包括驱动芯片，驱动芯片的各个输出端分别通过相应继电器与每个通讯接口模块串联连接，继电器开合控制每个通讯接口模块的工作与否。本实用新型采用型号为ULN2003A的驱动芯片。显示模块包括发光二极管，一个发光二极管与一个限流电阻的串联电路并联接在每个所述继电器的两端，同步指示继电器的工作状态，清晰指示工作的通讯接口模块，发光二极管的阴极与所述驱动芯片的相应输出端连接，发光二极管的阳极与相应的限流电阻连接；每个继电器的两端都并联有一个续流二极管，抑制吸收反向电动势，保护其它电子元器件，该续流二极管的阳极与驱动芯片的相应输出端连接，该续流二极管的阴极与电源连接。与工作模式控制按键连通的所述继电器为双刀四掷继电器，其采用型号为G2R-24-DC5，与通讯接口模块选通按键连通的所述继电器为双刀双掷继电器，其采用型号为OSA-SH-205DM5。

优选的，本实用新型的工作模式控制电路1042中，触摸屏控制电路包括继电器RL7、续流二极管D13、发光二极管D15(触摸屏指示灯)、限流电阻R16和触摸屏通讯接口模块J7，驱动模块的第一输出端和继电器RL7的1C端连接，发光二极管D15和限流电阻R16的串联电路与续流二极管D13的并联电路接在继电器RL7的两端，其中，发光二极管D15的阳极D7端和限流电阻R16的D7端连接，续流二极管D13的阳极1C端和发光二极管D15的阴极1C端与继电器RL7的1C端连接，续流二极管D13的阴极、限流电阻R16的一端及继电器RL7的一端分别与电源端VCC相连；继电器RL7的J72和J73端分别与触摸屏通讯接口模块J7的J72和J73端连接，继电器RL7的J82和J83端分别与个人电脑通讯接口模块J8的J82和J83端连接，继电器RL7与触摸屏通讯接口模块J7和个人电脑通讯接口模块J8的连接，实现工作模式的切换；继电器RL7的22端和3端分别连接继电器1#的22端和PLC通讯接口模块J1的3端，实现触摸屏通讯接口模块J7外接的触摸屏和PLC通讯接口模块J1外接PLC的通信。工作模式控制电路1042中，PC控制电路(个人电脑控制电路)包括继电器RL8、续流二极管D14、发光二极管D16(个人电脑指示灯)、限流电阻R17和个人电脑通讯接口模块J8，驱动模块的第二输出端和继电器RL8的1C端连接，控制模块的输出端P2.7端通过发光二极管D16和限流电阻R17的串联电路接地，发光二极管D16的阴极D8端和限流电阻R17的D8端连接；续流二极管D14的并联电路接在继电器RL8的两端，续流二极管D14的阳极1C端与继电器RL8的1C端连接，续流二极管D14的阴极及继电器RL8的一端分别与电源VCC端连接；继电器RL8的J75和J78端分别与触摸屏通讯接口模块J7的J75和J78端连接，继电器RL8的J85和J88端与个人电脑通讯接口模块J8的J85和J88端连接，继电器RL8与触摸屏通讯接口模块J7和个人电脑通讯接口模块J8的连接，实现工作模式的切换；继电器RL8的55端和8端分别连接继电器1#的55端和PLC通讯接口模块J1的8端，实现个人电脑通讯接口模块J8外接的个人电脑和PLC通讯接口模块J1外接PLC的通信。

优选的，本实用新型的PLC通讯接口模块选通控制电路1041，包括继电器1#、续流二极管D7、发光二极管D1(PLC通讯接口模块选通指示灯)、限流电阻R12和PLC通讯接口模块J1，驱动模块的第三输出端与继电器1#的RL1端连接，发光二极管D1和续流电阻R12的串联电路与续流二极管D7的并联电路接在继电器1#的两端，其中，发光二极管D1的阳极D1端和限流电阻R12的D1端连接，续流二极管D7的阳极RL1端和发光二极管D1的阴极RL1端与继电器1#的RL1端连接，续流二极管D7的阴极及限流电阻R12的一端分别与继电器1#的电源端VCC连接；继电器1#的J12和J15端分别与PLC通讯接口模块J1的J12和J15端连接，继电器1#的22端和55端分别与继电器RL7的22端和继电器RL8的55端连接。根据本实用新型PLC接口转换器设计的PLC通讯接口模块的多少，PLC通讯接口模块选通控制电路1041可以设置n个，n大于等于1，由此，同时在本实用新型的n个PLC通讯接口模块接上n台不同品牌的可编程逻辑控制器，通过选通任一个PLC通讯接口模块，本实用新型外接计算机与外接的相应的可编程逻辑控制器进行通信，避免了不断地拔插，导致PLC的接口出现接触不良、断针或传输线断裂。本实施例的PLC通讯接口模块选通控制电路1041可以设置6个，6个PLC通讯接口模块选通控制电路1041的线路连接方法一样，此处不做赘述。上述所有的续流二极管采用型号为1N4007。

工作原理：当工作模式控制按键的触摸屏控制按键按下，产生一个低电平信号触发，AT89C51单片机的输出端输出高电平，ULN2003A驱动芯片的第一输出端输出低电平，发光二极管D15(触摸屏指示灯)亮显示，继电器RL7的J72端与22端、继电器RL7的J73端与3端、继电器RL8的j75端与55端、以及继电器RL8的j78与8端同时触点闭合接通，触摸屏通讯接口模块J7工作，即处于触摸屏工作模式下；当通讯接口模块选通按键的1号按键按下时，产生一个低电平信号触发，AT89C51单片机的输出端输出高电平，ULN2003A驱动芯片的第三输出端输出低电平，发光二极管D1亮显示，继电器1#的J12端和22端，以及继电器1#的J15端和55端同时触点闭合接通，PLC通讯接口模块J1工作；至此，触摸屏通讯接口模块J7与PLC通讯接口模块J1接通可以进行通信。继电器RL7和继电器RL8接通常闭触点，是PC工作模式，其工作原理和触摸屏工作模式相同。显示模块包括发光二极管，一个发光二极管与一个限流电阻的串联电路并联接在每个所述继电器的两端，同步指示继电器的工作状态，清晰指示工作的通讯接口模块，发光二极管的阴极与所述驱动芯片的相应输出端连接，发光二极管的阳极与相应的限流电阻连接；每个继电器的两端都并联有一个续流二极管，抑制吸收反向电动势，保护其他电子元器件，该续流二极管的阳极与驱动芯片的相应输出端连接，该续流二极管的阴极与电源连接。

以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种脉冲偏压电源的工作电路，其特征在于：包括控制模块、电源模块、键盘模块、驱动模块、显示模块和多个通讯接口模块，键盘模块的选通信号输出端与控制模块的信号输入端连接，控制模块对选通的通讯接口类型进行识别，控制模块的输出端与驱动模块的输入端连接，驱动模块的输出端连接并驱动控制相应的显示模块和相应选通的通讯接口模块工作，电源模块分别与控制模块和驱动模块连接，所述电源模块包括高频变压器，整流电路逆变电路和触发电路以及控制电路，所述变压器的初级绕组与逆变电路的输出相连，逆变电路的输入与整流电路的输出相连，整流电路输入与电网相连，触发电路的四个输出分别与开关管4、5、6、7的基级相联，变压器的次级绕组与控制电路相连，高频变压器的次级绕组带有中心抽头，另两端各有若干个抽头。

2.根据权利要求1所述的一种脉冲偏压电源的工作电路，其特征在于：所述的控制电路是由整流部分、滤波部分和续流部分组成，其中，整流部分由二级管18和二级管19组成，二级管18的阳级与变压器10次级绕组上端若干个抽头相联，阴级与输出34相联，二级管19的阳级与次级绕组下端若干个抽头相联，阴级通过接触器32与中心抽头输出线中的P点相联，二级管18和二级管19的阴级之间通过接触器31相联，二级管18和二级管19上各并联一个接触器，在变压器10次级绕组的每个抽头上各接有一个接触器；滤波部分由电抗器和电容组成，电抗器联接在中心抽头与输出35之间的P点到输出35之间，电抗器上并联有接触器，电容与接触器串联在输出34与输出35之间；续流部分由二级管22组成，该二级管的阳级与P点和电抗器之间的导线相联，阴级通过一个接触器21与二级管18和输出34之间的导线相联。

3.根据权利要求1所述的一种脉冲偏压电源的工作电路，其特征在于：所述键盘模块的按键包含择一选通互锁的档位按键和用于解锁的停止按键，通过所述控制模块的程序控制，对不同档位按键对应的信号通道进行互锁。

4.根据权利要求3所述的一种脉冲偏压电源的工作电路，其特征在于：所述档位按键包括工作模式控制按键和通讯接口模块选通按键，所述档位按键的每个按键分别控制选通对应的所述通讯接口模块。

5.根据权利要求4所述的一种脉冲偏压电源的工作电路，其特征在于：所述驱动模块包括驱动芯片，驱动芯片的各个输出端分别通过相应继电器与每个通讯接口模块串联连接，继电器开合控制每个通讯接口模块的工作与否。

6.根据权利要求5所述的一种脉冲偏压电源的工作电路，其特征在于：所述显示模块包括发光二极管，一个发光二极管与一个限流电阻的串联电路并联接在每个所述继电器的两端，同步指示继电器的工作状态，清晰指示工作的通讯接口模块，发光二极管的阴极与所述驱动芯片的相应输出端连接，发光二极管的阳极与相应的限流电阻连接；每个继电器的两端都并联有一个续流二极管，抑制吸收反向电动势，保护其它电子元器件，该续流二极管的阳极与驱动芯片的相应输出端连接，该续流二极管的阴极与电源连接。

7.根据权利要求6所述的一种脉冲偏压电源的工作电路，其特征在于：与工作模式控制按键连通的所述继电器为双刀四掷继电器，与通讯接口模块选通按键连通的所述继电器为双刀双掷继电器。