真空离子化矩形波电源的制作方法

1.本实用新型涉及一种电源，尤其是涉及一种应用于真空离子电镀上的矩形波电源，属于电源技术领域。


背景技术：

2.真空离子电镀，是指在高度真空条件下加热金属，使其熔融、蒸发、冷却后在塑料等物件表面形成金属薄膜的方法。为提高电镀层的质量，如今开始采用脉冲电镀方式，脉冲电镀提高镀层质量有两种途径：
①
改进常规的电镀溶液配方,增加添加剂,调整酸碱度和温度,搅拌镀液(或阴极活动),改变电极及镀槽的几何尺寸；但是该改进后的电镀溶液存在对环境污染的风险，也改进成本较高，推广价值不高；
②
改进电源，改变电源产生的电流波形并控制参数；该方式改动方便，且便于对常规设备进行电源升级改造，为此得到了广泛的推广。因此如今的脉冲电源成为了真空离子电镀行业大量采购升级的重要设备之一，但是常规的脉冲电源由于并非为真空离子电镀行业专门研发，因此存在两大不足：
①
电源波形中的纹波干扰较多，且脉冲发生电路的响应速度较慢，容易引发波形失真；
②
散热性能不足，由于真空离子电镀的24小时持续工作特性，且功率不低，从而导致电源发热量较高，长时间工作的热量积蓄容易导致元器件故障，进而影响电源性能。综上所述，急需一种能够解决上述问题的专用电源。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种真空离子化矩形波电源，通过充电电容降低纹波生成、并通过igbt模块实现斩波功能提高波形质量；同时通过水冷方式提高散热能力。
4.本实用新型的目的是这样实现的：
5.一种真空离子化矩形波电源，交流电经整流桥、滤波电路、逆变器、变压器、整流滤波电路和斩波电路后输出矩形波；所述滤波电路包含有电抗器、滤波电阻、分压电阻和放电电容，电抗器的一端与整流桥的正极输出端相连，另一端经滤波电阻后连接至逆变器的一输入端，逆变器的另一输入端与整流桥的负极输出端相连，逆变器的两个输入端之间连接有滤波电容，所述整流桥的正极输出端经电抗器、滤波电阻、两个串联的分压电阻后连接至整流桥的负极输出端，两个分压电阻上均与一放电电容并联。
6.进一步的，所述斩波电路包含有igbt模块一、igbt模块二、igbt模块三和igbt模块四，整流滤波电路的正极输出端连接至igbt模块一和igbt模块三的集电极，gbt模块一和igbt模块三的发射极极分别连接至igbt模块二和igbt模块四的集电极，igbt模块二和igbt模块四的集电极的发射极均连接至整流滤波电路的负极输出端，igbt模块一的发射极连接至出线端子的正极，igbt模块三的发射极连接至出线端子的负极。
7.进一步的，安装交流电经整流桥和逆变器的线路板贴合于一水冷排上，滤波电阻和两个分压电阻均设置于该水冷排上，电抗器和变压器位于两块水冷排之间，安装整流滤
波电路和斩波电路的线路板贴合于另一水冷排上，所述箱体的背板两侧分别安装进线端子和出线端子；上述两块水冷排安装于箱体内，一水冷排进水口上连接的进水接头穿过箱体的背板设置，该水冷排出水口经管路连接至另一水冷排的进水口，另一水冷排的出水口上连接的出水接头穿过箱体的背板设置。
8.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
9.本实用新型加入大容量充电电容起到削峰抑谷的作用，避免纹波的产生，且利用igbt模块作为斩波电路来操作形成矩形波波形，基于igbt模块的快速响应，保证了波形的质量，提高了电源整体质量。
附图说明
10.图1为本实用新型一种真空离子化矩形波电源的结构示意图（去除侧盖和顶盖）。
11.图2为本实用新型一种真空离子化矩形波电源图1的另一视角示意图。
12.图3为本实用新型一种真空离子化矩形波电源图1的俯视图。
13.图4为本实用新型一种真空离子化矩形波电源图3的正视图。
14.图5为本实用新型一种真空离子化矩形波电源图3的后视图。
15.图6为本实用新型一种真空离子化矩形波电源图3的左视图。
16.图7为本实用新型一种真空离子化矩形波电源的电路简图。
17.其中：
18.箱体1、水冷排2、空气开关3、进线端子4、出线端子5；
19.进水接头2.1、出水接头2.2；
20.整流桥101、电抗器102、滤波电阻103、分压电阻104、放电电容105、逆变器106、变压器107、整流滤波电路108、斩波电路109、采样电路110；
21.继电器km1。
具体实施方式
22.参见图7，本实用新型涉及的一种真空离子化矩形波电源，交流电由进线端子4引导并经由空气开关3后经整流桥101、滤波电路、逆变器106、变压器107、整流滤波电路108和斩波电路109后输出矩形波电源；
23.所述滤波电路包含有电抗器102、滤波电阻103、分压电阻104和放电电容105，电抗器102的一端与整流桥101的正极输出端相连，另一端经滤波电阻103后连接至逆变器106的一输入端，逆变器106的另一输入端与整流桥101的负极输出端相连，逆变器106的两个输入端之间连接有滤波电容（逆变器106由安装于线路板上的igbt构成，且逆变器106的两个输入端之间的滤波电容同样安装于igbt线路板上），所述整流桥101的正极输出端经电抗器102、滤波电阻103、两个串联的分压电阻104后连接至整流桥101的负极输出端，两个分压电阻104上分别与一放电电容105并联；且滤波电阻103和两个分压电阻104均为金属电阻；金属电阻，即金属膜电阻，其采用真空蒸发或溅射的方法，使得特种金属或合金在陶瓷或玻璃表面形成电阻膜层，与常规碳膜电阻相比，金属电阻具有体积小、噪声低、稳定性好的特点，可有效的提高电源的波形质量。
24.所述斩波电路109包含有igbt模块一q51、igbt模块二q61、igbt模块三q71和igbt
模块四q81，整流滤波电路108的正极输出端连接至igbt模块一q51和igbt模块三q71的集电极，gbt模块一q51和igbt模块三q71的发射极极分别连接至igbt模块二q61和igbt模块四q81的集电极，igbt模块二q61和igbt模块四q81的集电极的发射极均连接至整流滤波电路108的负极输出端，igbt模块一q51的发射极连接至出线端子5的正极，igbt模块三q71的发射极连接至出线端子5的负极。
25.参见图1~6，上述电路均安装于箱体1内，箱体1内插接有两块水冷排2，一水冷排2进水口上连接的进水接头2.1穿过箱体1的背板设置，该水冷排2出水口经管路连接至另一水冷排2的进水口，另一水冷排2的出水口上连接的出水接头2.2穿过箱体1的背板设置。
26.安装交流电经整流桥101和逆变器106的线路板贴合于一水冷排2上，滤波电阻103和两个分压电阻104均设置于该水冷排2上，放电电容105靠近该水冷排2设置，电抗器102和变压器107位于两块水冷排2之间，安装整流滤波电路108和斩波电路109的线路板贴合于另一水冷排2上，所述箱体1的背板两侧分别安装进线端子4和出线端子5。水冷排即为一内部设置有冷却水道的铝排结构，如本公司曾申请的中国专利cn201320865892.2“全封闭水冷式大功率高频开关电源
ꢀ”
中的母排结构即为一典型的水冷排结构，本专利包含但不限于该引证专利中的水冷排结构，其余能够实现水冷效果的水冷排均在本专利的保护范围之内。
27.所述斩波电路109的输入端和输出端上均套装有由霍尔器件构成的采样电路110，用于对输入输出波形进行监控，以便及时调整均由igbt构成逆变器106和斩波电路109的pwm控制波形 ，从而能够得到更为精确的矩形波形，提高真空离子电镀的作业效果。igbt(insulated gate bipolar transistor)即为绝缘栅双极型晶体管，是由bjt(双极型三极管)和mos(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有mosfet的高输入阻抗和gtr的低导通压降两方面的优点。即其综合了gtr饱和压降低、载流密度大；以及mosfet开关速度快的优点；而脉冲电源完美的契合了其优点（矩形波电源为脉冲电源的一种特殊形式）。
28.上述两块水冷排2之间的连接管路设置有连接块内，即两块水冷排2、连接块和箱体1的背面构成一容纳电抗器102和变压器107的空间，导热绝缘胶灌注与该空间内固化后形成灌胶块保证了两大散热功率器件的散热性能。或者两块水冷排2的相对面上设置有散热翅片，此时电抗器102和变压器107不灌胶处理，而是在箱体1的背面上设置有一抽风风机，该抽风风机与容纳电抗器102和变压器107的空间相连通，从而源源不断的将空间内的热量以及水冷排2的散热翅片上的热量排出。
29.电源的多个控制板以及上述电路的附件贴合安装上述两块水冷排2上，逆变器106和斩波电路109的pwm驱动信号由控制板上pwm控制器发生。其中，pwm驱动信号是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法，通过高分辨率计数器的使用，使得方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码，从而配合igbt的快速响应特性，因此可得到完美的方波波形（即矩形波波形）。
30.所述箱体1的面板上设置的液晶显示屏经由控制板上的显示驱动电路与控制板上的微处理器相连接。
31.同时，为了进一步降低纹波干扰，还可在滤波电阻103上并联继电器km1，且继电器km1由控制板上的微控制器控制，该继电器km1与充电电容105联动，当电源启动时，继电器km1打开，此时充电电容105处于充电状态，根据充电电容105的电容值以及滤波电阻103的
电阻值决定时间阈值，当时间达到预设的时间阈值后，继电器km1闭合短路滤波电阻103，此时形成lc滤波电路，整个过程中充电电容105现充后方，避免启动时的浪涌电流造成纹波干扰。并且还可根据后续采样电路110获取的电流信号判断输入端的交流电状态，从而决定继电器km1的开闭状态和开闭时间，实现更为智能化的电源管理。
32.另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。