[发明专利]一种数字式恒功率高压等离子体电源

说明书

本发明涉及一种数字式恒功率高压等离子体电源，包括电磁干扰滤波电路、软起动电路、单相整流电路、滤波储能电路、全桥电路、LLCC谐振电路、功率电压采样电路、功率电流采样电路、数字控制电路、MOSFET驱动电路、RS485通信电路。输入电压经由电磁干扰滤波电路连接所述单相整流电路，通过滤波储能电路形成直流电压，连接至全桥电路斩波，继而连接至LLCC谐振电路进行震荡滤波，后续连接至高压变压器进行输出；软起动电路连接至单相整流电路，功率电压采样电路、功率电流采样电路连接至数字控制电路，提供闭环采样计算参数，数字控制电路通过MOSFET驱动电路连接至全桥电路，数字控制电路连接至所述RS485通信电路。

技术领域

本发明涉及一种等离子体电源，具体涉及一种数字式恒功率高压等离子体电源，属于等离子体技术应用领域。

背景技术

本发明所涉及的数字式恒功率高压等离子体电源适用于聚合喷射式等离子负载。聚合喷射式等离子负载形式有圆口直喷式，蜂窝口直喷式，椭圆口直喷式，圆口旋转式，扁口旋转式等多种形式。聚合喷射式等离子负载内置高压放电电极，高压电极与接地外壳之间通过陶瓷护套进行绝缘，并在高压电极尖端与接地外壳之间放电，形成等离子体，通过干燥的压缩空气将高压放电形成的等离子体吹出，形成稳定的等离子焰体。等离子焰体能够提升材料表面活性，进而提升材料表面的可粘接性，适用于金属、玻璃、塑料、化纤等行业的粘接前序工艺。在行业内，通过评估材料表面可粘接性强度来判断等离子焰体的处理效果。而气源气压、气源流量、聚合喷射喷嘴形式、等离子电源特性等均是影响等离子焰体处理效果的因素，目前，对待粘接材料的可粘接性提升，其具体影响因素的匹配、选择、优化等方面还需要进一步研究。而气源气压、气源流量、聚合喷射喷嘴形式往往是一旦设定，就不可更改（聚合喷射喷嘴形式）或更改速率很慢（气源气压及气源流量），无法满足实时动态反馈调节的需求，同时，当气源气压、气源流量、电网电压、负载状态、等离子焰体等其中任意参数发生波动时，等离子电源无法做出针对性的调节响应，导致输出等离子焰体发生同步波动，导致等离子材料表面处理均匀性差，甚至烧毁材料。可见，等离子电源特性的是影响等离子焰体的关键技术。国内已商品化应用的等离子电源使用开环半桥硬开关结构，电源的功率效率较低，输出功率不可控，稳定性差，故障率高，抗干扰能力弱，不适合大批量使用，难于满足稳定可控的材料表面处理需求；因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提出一种数字式恒功率高压等离子体电源，该方案适用于各种形式喷嘴的聚合喷射式等离子负载使用。该技术方案采用一种全桥软开关闭环结构，利用LLCC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LLCC参数使开关管在正弦电流过零时导通或关断，从而大大减低半导体功率器件MOSFET的开关损耗。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，通过闭环技术，使电源输出功率恒定，保证了等离子焰体的稳定性，满足了稳定的材料表面处理需求，同时，器件损耗小，发热量小，简化了散热设计，实现了设备的小型化，可靠性相应提高，同时，数字式控制省去了模拟控制芯片，提升了电源系统统一性，提升了电源抗干扰能力，提升了电源控制精度，满足了大批量生产应用需求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下， 一种数字式恒功率高压等离子体电源，其特征在于，数字式恒功率高压等离子体电源包括电磁干扰滤波电路、软起动电路、单相整流电路、滤波储能电路、全桥电路、LLCC谐振电路、功率电压采样电路、功率电流采样电路、数字控制电路、MOSFET驱动电路以及RS485通信电路，输入电压经由电磁干扰滤波电路连接所述单相整流电路，通过滤波储能电路形成直流电压，连接至全桥电路斩波，继而连接至LLCC谐振电路进行震荡滤波，后续连接至高压变压器进行输出；其中软起动电路连接至单相整流电路，功率电压采样电路、功率电流采样电路连接至数字控制电路，提供闭环采样计算参数，数字控制电路通过MOSFET驱动电路连接至全桥电路，数字控制电路连接至所述RS485通信电路。