[发明专利]一种用于产生低温等离子体的谐振重频高压脉冲电源

权利要求书

1.一种用于产生低温等离子体的谐振重频高压脉冲电源，其特征在于，包括整流滤波模块、谐振模块、脉冲变压器和控制模块，所述整流滤波模块对外部电源进行整流滤波后提供给所述谐振模块，所述谐振模块包括谐振电感、谐振电容和半导体开关，所述谐振电感的一端连接到所述整流滤波模块的输出正极端、另一端连接到所述谐振电容的一端和所述脉冲变压器的初级线圈的一端的公共端，所述谐振电容的另一端和所述脉冲变压器的初级线圈的另一端的公共端通过所述半导体开关连接到所述整流滤波模块的输出负极端，所述脉冲变压器的次级线圈用于连接到外部的低温等离子体反应器，所述控制模块通过控制所述半导体开关的通断形成谐振脉冲电压并提供给所述脉冲变压器，所述脉冲变压器升压得到高压脉冲电压并输出给所述低温等离子体反应器；

当所述控制模块控制所述半导体开关导通后，所述谐振电感的电流信号为随时间变化的正弦曲线，所述正弦曲线包括正电流区间和负电流区间；当所述谐振电感的电流信号处于所述正弦曲线的负电流区间中时，所述控制模块控制所述半导体开关断开。

2.根据权利要求1所述的谐振重频高压脉冲电源，其特征在于，所述半导体开关包括开关晶体管和开关二极管，所述谐振电容连接到所述开关晶体管的第一端和所述开关二极管的负极的公共端，所述开关晶体管的第二端和所述开关二极管的正极的公共端连接到所述整流滤波模块的输出负极端，所述开关晶体管的控制端连接到所述控制模块，则所述控制模块控制所述半导体开关断开，包括：

所述开关二极管导通，所述控制模块控制所述开关晶体管在零电流、零电压状态下断开。

3.根据权利要求2所述的谐振重频高压脉冲电源，其特征在于，所述开关晶体管包括绝缘栅双极晶体管、晶闸管、门极可关断晶闸管、电力场效应晶体管、集成门极换流可关断晶闸管中的任意一种。

4.根据权利要求1-3任一所述的谐振重频高压脉冲电源，其特征在于，所述谐振电感的电流信号由零电流值启动，则所述半导体开关由零电流值导通。

5.根据权利要求2或3所述的谐振重频高压脉冲电源，其特征在于，所述控制模块包括控制芯片、开关控制电路、过零检测电路和峰值电压检测电路，所述开关控制电路、所述过零检测电路、所述峰值电压检测电路分别连接到所述控制芯片，所述控制芯片通过所述开关控制电路连接到所述半导体开关，所述过零检测电路获取所述谐振电感的电流值并传输给所述控制芯片，所述峰值电压检测电路获取所述脉冲变压器的输出电压并传输给所述控制芯片。

6.根据权利要求5所述的谐振重频高压脉冲电源，其特征在于，所述开关控制电路包括施密特触发器、光耦隔离驱动芯片和第一电阻，所述控制芯片输出驱动信号经过所述施密特触发器整形后通过所述第一电阻输出给所述光耦隔离驱动芯片，所述光耦隔离驱动芯片的第一电压输出端和第二电压输出端连接到所述半导体开关。

7.根据权利要求6所述的谐振重频高压脉冲电源，其特征在于，所述开关控制电路还包括抗干扰电路，所述抗干扰电路包括稳压二极管、两个电容和第二电阻，所述光耦隔离驱动芯片的电源端连接到供电电源、所述第二电阻的一端和第一电容的一端，所述光耦隔离驱动芯片的接地端连接到所述第一电容的另一端、第二电容的一端和所述稳压二极管的正极端，所述稳压二极管的负极端连接到所述开关晶体管的第二端，所述第二电容的另一端连接到所述第二电阻的另一端。

8.根据权利要求5所述的谐振重频高压脉冲电源，其特征在于，所述过零检测模块包括霍尔电流传感器、光耦合器和两个电阻，所述霍尔电流传感器获取所述谐振电感的电流，所述霍尔电流传感器的输出正极端连接到所述光耦合器的一个输入端，所述霍尔电流传感器的输出负极端通过第三电阻连接到所述光耦合器的另一个输入端，所述光耦合器的一个输出端连接到所述控制芯片并通过第四电阻连接到供电电源，所述光耦合器的另一个输出端连接到所述控制芯片并接地连接。

9.根据权利要求5所述的谐振重频高压脉冲电源，其特征在于，所述峰值电压检测电路包括两个电阻、第一二极管、第三电容、放大器、滤波器和AD采样器，第五电阻的一端连接到所述脉冲变压器的输出端并获取输出电压、另一端连接到第六电阻的一端和所述第一二极管的正极，所述第一二极管的负极连接到所述第三电容的一端和所述放大器的输入正极端，所述第三电容的另一端连接到所述放大器的输入负极端和所述第六电阻的另一端，所述第六电阻的另一端还接地连接，所述放大器、所述滤波器、所述AD采样器和所述控制芯片依次连接。