[实用新型]高压等离子体电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电源，具体涉及一种高压等离子体电源，属于等离子技术领域。

背景技术

等离子技术的本质是气体放电，达到足够能量便形成电弧，电弧再通过压缩使其能量更集中，电离度更大，流速更快，这种压缩电弧通常称为等离子技术，随着等离子体技术的广泛应用，高压等离子体电源的稳定性和可靠性越来越受人关注。目前国内广泛使用的等离子体电源，大多数使用IGBT驱动的半桥硬开关开环控制技术，由于高压变压器次级电压高至几千甚至几万伏，采样和隔离非常困难，所以一般设计通常使用开环控制。

上述技术的特点是原理简单，技术难度低，便于技术人员掌握和使用，维修方便。但IGBT器件限制了频率的提高，通常在20kHz以下，提高开关频率，对开关电源的质量具有重要意义例如可减小变压器体积，输出电压稳定性好等。而在低频率下工作时，半桥电容承受的电流脉动大而导致发热，硬开关技术的缺陷是开关管工作波形为方波，开关瞬间产生高次谐波，使功率半导体开关器件的开关损耗大，发热厉害，现有的措施是，采用耗能型RC吸收电路，在发热器件上加大散热器和强制风冷，但RC吸收只是将损耗转移到功率电阻上，这种损耗使电源效率降低，而电子器件发热量大小决定了该器件使用的寿命。使用开环控制，等离子体容易受到电网波动和工业现场压缩气体气源变化的影响，稳定性能也使相对较差。在实际使用过程中，如果用户对产品品质要求较高时，通常是通过配备交流稳压器等辅助措施，来弥补电源本身稳定性的不足。维修服务中，时常发现IGBT损坏，半桥大电容爆浆以及RC吸收回路电阻过热而发黑等，严重过热时印刷电路板烧毁。这些问题的频频出现，都暴露出原理设计的不足，使可靠性较低，影响了设备的正常使用。可见，等离子体电源影响了等离子体技术的发展，迫切需要一种稳定又高效的等离子体电源来替代现有电源。

实用新型内容

为了解决上述存在的问题，本实用新型公开了一种高压等离子体电源，该技术方案采用一种全桥软开关闭环高压电源，利用高压变压器的漏感和分布电容组成电压串联谐振电路，使流过开关管的电流变为正弦波而不是方波，调理好LC参数使开关管在正弦电流过零时导通或关断，从而大大减低开关损耗。这种软开关技术适合于高压低电流型大功率开关电源，能使得开关损耗大大降低，电源效率大幅提高，同时，器件损耗小，发热量小，器件寿命和可靠性相应提高。该全桥电源使用MOS功率器件，开关频率在50kHz以上。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下，高压等离子体电源，其特征在于,所述等离子体电源包括整流电路、全桥电路、交流互感器、高压变压器、辅助电源、变频电路、采样电路、功率调节电路以及电流反馈控制电路，所述整流电路通过全桥电路、交流传感器连接高压变压器，所述交流互感器通过采样电路连接电流反馈控制电路，所述电流反馈控制电路通过变频电路连接全桥电路，所述功率调节电路连接电流反馈控制电路，所述辅助电源为整机电路提供直流工作电压。

作为本实用新型的一种改进，全桥软开关电路包括全桥电路、全桥驱动电路、能量贮存和滤波电容、功率管保护电路、隔直电路，其中Q19~Q22组成全桥电路，C70,C71为能量贮存和滤波电容，Z5~Z8和C50~C53组成功率管保护电路，C37~C40,C42~C45，R54,R55组成隔直电路，电路输出接高压变压器。全桥驱动电路输出G1~G4四路信号，分别驱动MOS功率管Q19~Q22。

作为本实用新型的一种改进，所述交流互感器中，CSP1为交流互感器初级,CPS1为级。

作为本实用新型的一种改进，所述采样电路包括全波整流电路以及滤波、额定负载电路，其中D26,D27,D28，D29组成全波整流电路，C41,R53组成滤波、额定负载电路。它们共同组成电流采样电路，电路工作时，电流互感器用于采样高压变压器输入端原边的交流工作电流，经过采样电路后，形成与变压器原边的工作电流变化相对应的电流信号PC。采样电流PC幅值较小，经过R44，C33滤去杂波，再送到运放U4B及R40,R42,C22，将小电流信号放大。

作为本实用新型的一种改进，所述电流反馈控制电路包括U4B及R40，R42,C22经R39送到功率调节电路的反相输入端，形成反馈信号。