CN208539801U - 大气压高频高压交流等离子体电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大气压高频高压交流等离子体电源装置，包括第一直流开关电源、第二直流开关电源、方波发生器、PCB电路板以及变压器，PCB电路板包括PCB电路板本体、设置述PCB电路板本体上的电源正极焊盘、电源负极焊盘、两个第一电容焊盘、两个第二电容焊盘、两个第三电容焊盘、两个第一电感焊盘、两个第二电感焊盘、两个输出端焊盘、若干连接线、三个第一插接孔和三个第二插接孔，PCB电路板本体的下方设置有散热器，第一直流开关电源的正极、负极分别与电源正极焊盘、电源负极焊盘电连接，两个输出端焊盘均与变压器的初级线圈电连接，第二直流开关电源与方波发生器电连接。本实用新型体积小，IGBT直插不用焊接，输出稳定的高频高压交流电。

Description

大气压高频高压交流等离子体电源装置

技术领域

本实用新型涉及一种电源装置，尤其涉及一种大气压高频高压交流等离子体电源装置。

背景技术

随着技术的进步，人们对材料的要求日益增高，等离子体的使用越来越频繁。根据人们不同的需求通过不同种类等离子体与材料之间反应，达到各式各样样的目的。

产生等离子体的原理是将低电压通过升压电路升至正高压及负高压，利用正高压及负高压电离空气产生正负离子。常见的电源一般有直流电源和交流电源。直流放电的一个明显特征是它的放电特性不会随时间变化，所以比较简单，然而，维持放电的电流需要持续的流过直流鞘层，这便增加了这种放电运行的复杂性。而交流放电是指阴极，阳极以较高频率交替变化，高频放电时，电子仍是从电场取得能量的主要粒子，高频电场使电子往复运动，在此过程中，电子与分子碰撞并把能量传给分子，使气体温度升高，或产生激发、离解与电离现象，碰撞后的电子运动变为无规律的，在电场作用下又按照电场力的方向加速，这样不断地把能量从电场传给气体。交流电源需要产生稳定的较大功率以及较高频率的正弦波，因此对于开关管的要求巨大，以IGBT作为软开关正好可以在较高的频率下拥有较高的效率，但这种处理装置一般情况需要手工接线，且体积较大，各个元器件检测不易，更换不易。产生高频交流电之后，还需经过变压器产生高频高压交流电，这一环节由于输出可达到15KV上下，因此变压器极容易击穿烧坏，同时IGBT以及变压器还需要良好的散热条件。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种结构简单的大气压高频高压交流等离子体电源装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种大气压高频高压交流等离子体电源装置，包括第一直流开关电源、第二直流开关电源、方波发生器、PCB电路板以及变压器，所述PCB电路板包括PCB电路板本体、设置在所述PCB电路板本体上的电源正极焊盘、电源负极焊盘、两个第一电容焊盘、两个第二电容焊盘、两个第三电容焊盘、两个第一电感焊盘、两个第二电感焊盘、两个输出端焊盘、连接组件、三个第一插接孔和三个第二插接孔，所述PCB电路板本体的下方设置有散热器，所述第一直流开关电源的正极、负极分别与所述电源正极焊盘、电源负极焊盘电连接，两个所述输出端焊盘均与所述变压器的初级线圈电连接，所述第二直流开关电源与所述方波发生器电连接。

本实用新型一个较佳实施例中，大气压高频高压交流等离子体电源装置进一步包括所述电源正极焊盘与其中一个第一电感焊盘电连接，另一个第一电感焊盘、其中一个第三电容焊盘均与其中一个第二电容焊盘电连接，另一个第三电容焊盘与其中一个第二电感焊盘电连接，另一个第二电感焊盘、其中一个输出端焊盘均与其中一个第一电容焊盘电连接，另一个所述电源负极焊盘分别与另一个第一电容焊盘、另一个第二电容焊盘、另一个输出端焊盘电连接。

本实用新型一个较佳实施例中，大气压高频高压交流等离子体电源装置进一步包括三个所述第一插接孔中分别插接有IGBT驱动板的三个输出端，三个所述第二插接孔中分别插接有IGBT的门极、集电极和发射极。

本实用新型一个较佳实施例中，大气压高频高压交流等离子体电源装置进一步包括所述IGBT驱动板位于所述PCB电路板本体的上方，所述IGBT位于所述PCB电路板本体与散热器之间。

本实用新型一个较佳实施例中，大气压高频高压交流等离子体电源装置进一步包括所述IGBT驱动板的型号为TX-DP101。

本实用新型一个较佳实施例中，大气压高频高压交流等离子体电源装置进一步包括所述变压器的初级线圈与次级线圈的匝数比为10：400。

本实用新型一个较佳实施例中，大气压高频高压交流等离子体电源装置进一步包括所述变压器的磁芯为E型铁氧体磁芯。

本实用新型一个较佳实施例中，大气压高频高压交流等离子体电源装置进一步包括所述变压器为油浸式变压器。

本实用新型一个较佳实施例中，大气压高频高压交流等离子体电源装置进一步包括所述散热器上设置有风扇，所述风扇与所述第二直流开关电源电连接。

本实用新型一个较佳实施例中，大气压高频高压交流等离子体电源装置进一步包括所述PCB电路板本体上设置有四个第一安装孔和四个第二安装孔。

本实用新型解决了背景技术中存在的缺陷，本实用新型基于PCB电路板设计的电源装置体积小，各元器件方便焊接与更换，省去接线焊线的麻烦，便于批量生产，提高效率，IGBT直插可不用焊接，避免IGBT因焊接高温而损坏，变压器高压下可稳定工作，有效防止击穿打火以及发热，操作简单，方便使用，可输出稳定的高频高压交流电，对于大气压等离子体放电具有重要意义。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的优选实施例的电路原理图；

图2是本实用新型的优选实施例的PCB电路板的俯视图；

图3是本实用新型的优选实施例的主视图；

图4是本实用新型的优选实施例的所采集的输出电压波形图。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1、图2所示，一种大气压高频高压交流等离子体电源装置，包括第一直流开关电源10、第二直流开关电源12、方波发生器14、PCB电路板以及变压器16，PCB电路板包括PCB电路板本体18、设置在PCB电路板本体18上的电源正极焊盘20、电源负极焊盘22、两个第一电容焊盘24、两个第二电容焊盘26、两个第三电容焊盘28、两个第一电感焊盘30、两个第二电感焊盘32、两个输出端焊盘34、连接组件、三个第一插接孔38和三个第二插接孔40，PCB电路板本体18的下方设置有散热器42，第一直流开关电源10的正极、负极分别与所述电源正极焊盘20、电源负极焊盘22电连接，两个输出端焊盘34均与变压器16的初级线圈电连接，第二直流开关电源12与方波发生器14电连接。本实用新型优选第一直流开关电源10的规格为0-110V、1000W，第二直流开关电源12的规格为0-24V、120W。

本实用新型优选PCB电路板本体18总长15cm、宽8cm。本实用新型优选电源正极焊盘20与其中一个第一电感焊盘30电连接，另一个第一电感焊盘30、其中一个第三电容焊盘28均与其中一个第二电容焊盘26电连接，另一个第三电容焊盘28与其中一个第二电感焊盘32电连接，另一个第二电感焊盘32、其中一个输出端焊盘34均与其中一个第一电容焊盘24电连接，另一个电源负极焊盘22分别与另一个第一电容焊盘24、另一个第二电容焊盘26、另一个输出端焊盘34电连接，两个第一电容焊盘24之间焊接有吸收电容C1，两个第二电容焊盘26之间焊接有吸收电容C2，吸收电容C1、吸收电容C2可以吸收掉较小的电流毛刺，更好的保护IGBT工作，两个第三电容焊盘28之间焊接有电容C3，两个第一电感焊盘30之间焊接有电感L1，两个第二电感焊盘32之间焊接有电感L2。优选电感L1为460μH ,电感L2为220μH，吸收电容C1、吸收电容C2均为0.22μF，电容C3为0.68μF。

三个第一插接孔38中分别插接有IGBT驱动板44的三个输出端，三个第二插接孔40中分别插接有IGBT的门极、集电极和发射极，避免焊接，避免对IGBT的损坏，延长IGBT的使用寿命。优选IGBT驱动板44的型号为TX-DP101。IGBT驱动板44的输入端3脚接第二直流开关电源12的正极，IGBT驱动板44的输入端4脚与方波发生器14电连接，方波发生器14产生的方波信号输入至IGBT驱动板44，IGBT驱动板44的输入端5脚接第二直流开关电源12的负极，IGBT驱动板44的输出端1脚接IGBT的门极，输出端2脚接IGBT的发射极，IGBT的发射极与地相连接，输出端4脚接IGBT的集电极。

本实用新型优选IGBT驱动板44位于PCB电路板本体18的上方，IGBT位于PCB电路板本体18与散热器42之间，IGBT散热效果好。为提高IGBT的稳固性，优选将IGBT通过导热胶粘贴在散热器42上。

本实用新型优选变压器16的初级线圈与次级线圈的匝数比为10：400。进一步优选变压器16的磁芯为E型铁氧体磁芯。进一步优选变压器16为油浸式变压器。变压器16绕线时初级线圈紧贴骨架缠绕，次级线圈绕于初级外侧，相邻的线圈保证紧致工整，每层之间使用绝缘胶带与生胶带隔离，完成之后再放入大小合适的容器之中并灌满绝缘油真空状态下静置3小时，保证绝缘油渗入线圈之中，能够防止高压击穿打火以及散热。

本实用新型优选散热器42上设置有风扇46，风扇46与第二直流开关电源12电连接。优选散热器42采用铝制材料制成，风扇46位于散热器42的侧边，散热效果好。

如图3所示，本实用新型优选PCB电路板本体18上设置有四个第一安装孔48和四个第二安装孔50，通过四个第一安装孔48将PCB电路板本体18固定在散热器42上方，通过四个第二安装孔50将IGBT驱动板44固定在PCB电路板本体18上方。

本实用新型优选连接组件包括地线52和多个连接线54，地线52与电源负极焊盘22、另一个第二电容焊盘26、另一个第一电容焊盘24、另一个输出端焊盘34电连接，多个连接线54用于其它焊盘之间的电连接，三个第一插接孔38分别与三个第二插接孔40通过连接线54对应电连接。

本实用新型在使用时，当方波发生器14输出的方波信号为高电平时，IGBT的集电极与发射极断开，当方波发生器14输出的方波信号为低电平时IGBT的集电极与发射极导通，从而起到开关的作用。电流从第一直流开关电源10的正极流出经阻抗足够大的电感L1后，变为恒定值，电感L1、电容C2与电容C3开始储能。当IGBT的集电极与发射极导通时，电流全部经IGBT流过，电容C3与电容L2形成LC震荡回路，产生正弦波；当IGBT的集电极与发射极断开时，电容L1对电容C3与电感L2形成的回路充电，补充谐振能量，完成一个周期的震荡，从而在变压器16的初级线圈上产生一个完整的正弦波。调整方波占空比为50%、频率为20kHz上下，可使IGBT在导通与断开期间，集电极与发射极之间电压为零，从而大大降低开关损耗。

如图4所示，横坐标代表时间、纵坐标代表电压，由图可以看出，该装置可产生稳定完整规律的高频高压交流电。

以上依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种大气压高频高压交流等离子体电源装置，其特征在于：包括第一直流开关电源、第二直流开关电源、方波发生器、PCB电路板以及变压器，所述PCB电路板包括PCB电路板本体、设置在所述PCB电路板本体上的电源正极焊盘、电源负极焊盘、两个第一电容焊盘、两个第二电容焊盘、两个第三电容焊盘、两个第一电感焊盘、两个第二电感焊盘、两个输出端焊盘、连接组件、三个第一插接孔和三个第二插接孔，所述PCB电路板本体的下方设置有散热器，所述第一直流开关电源的正极、负极分别与所述电源正极焊盘、电源负极焊盘电连接，两个所述输出端焊盘均与所述变压器的初级线圈电连接，所述第二直流开关电源与所述方波发生器电连接。

2.根据权利要求1所述的大气压高频高压交流等离子体电源装置，其特征在于：所述电源正极焊盘与其中一个第一电感焊盘电连接，另一个第一电感焊盘、其中一个第三电容焊盘均与其中一个第二电容焊盘电连接，另一个第三电容焊盘与其中一个第二电感焊盘电连接，另一个第二电感焊盘、其中一个输出端焊盘均与其中一个第一电容焊盘电连接，另一个所述电源负极焊盘分别与另一个第一电容焊盘、另一个第二电容焊盘、另一个输出端焊盘电连接。

3.根据权利要求2所述的大气压高频高压交流等离子体电源装置，其特征在于：三个所述第一插接孔中分别插接有IGBT驱动板的三个输出端，三个所述第二插接孔中分别插接有IGBT的门极、集电极和发射极。

4.根据权利要求3所述的大气压高频高压交流等离子体电源装置，其特征在于：所述IGBT驱动板位于所述PCB电路板本体的上方，所述IGBT位于所述PCB电路板本体与散热器之间。

5.根据权利要求3或4所述的大气压高频高压交流等离子体电源装置，其特征在于：所述IGBT驱动板的型号为TX-DP101。

6.根据权利要求1所述的大气压高频高压交流等离子体电源装置，其特征在于：所述变压器的初级线圈与次级线圈的匝数比为10：400。

7.根据权利要求6所述的大气压高频高压交流等离子体电源装置，其特征在于：所述变压器的磁芯为E型铁氧体磁芯。

8.根据权利要求7所述的大气压高频高压交流等离子体电源装置，其特征在于：所述变压器为油浸式变压器。

9.根据权利要求1所述的大气压高频高压交流等离子体电源装置，其特征在于：所述散热器上设置有风扇，所述风扇与所述第二直流开关电源电连接。

10.根据权利要求1所述的大气压高频高压交流等离子体电源装置，其特征在于：所述PCB电路板本体上设置有四个第一安装孔和四个第二安装孔。