四相高压等离子放电电源研制

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1、应用与实践·特种电源四相高压等离子放电电源研制吴益善苏雄涛(西安兆福电子有限公司，陕西西安710077)摘要：根据降压型开关电源、串联谐振的原理和频率调制技术成功制成4okv(v)、0～50kHz-~T调四相等离子放电电源，应用于军民用等离子体新技术研究，并取得了比较理想的效果。关键词：四相；等离子放电；高压电源ADesignofFour-phasePlasmaDischargeH．VPowerSupplyWUYishan．SUXiongtaofXianMeVCo．，Ltd．，Xian710077，China)Abstract：Accordingtotheste

2、p—downswitchingpowersupply,seriesresonanceandfrequencymodulation，wesuccessfullydesigna40kV(VP—P)，0~30kHzfrequencyadjustablefour-phaseplasmadischargepowersupply．Thissupplyhasbeenappliedtomilitaryandcivilianresearchonnewplasmatechnologiesanditsperformanceisdemonstratedtoberathergood．Ke

3、ywords：Four-phase；PlasmaDischarge；H．VPowerSupply中图分类号：TN86文献标识码：B文章编号：0219-2713(2009)12—0017—030引言低温等离子体的产生方法主要有辉光放电、电晕放电、介质阻挡放电、射频低温等离子体放等离子体是物质存在的第四种状态。它由电等。我们设计开发的四相高压等离子放电电源电离的导电气体组成，其中包括六种典型的粒主要应用于减小飞机阻力的实验，低温等离子体子，即电子、正离子、负离子、激发态的原子或的产生方法采用介质阻挡放电法产生。分子、基态的原子或分子以及光子。等离子体辅助加工被用来制

4、造特种优良性能的新材料、研制1主要技术指标新的化学物质和化学过程，加工、改造和精制材该电源输入电压是市电220VAC输出电压料及其表面，具有极其广泛的工业应用如薄膜沉0～40kV(Vp-p)可调，频率从0～30kHz连续可积、等离子体聚合、微电路制造到焊接、工具硬调的高频高压电，高压输出共分为0。、90。、化、超微粉的合成、等离子体喷涂、等离子体冶l80。、270。四个相位，电源的负载是介质阻挡等金、等离子体化工、微波源等。另外还有一个很离子放电电极。重要的应用领域那就是如果在飞机的机身和机翼上包裹上一层等离子体时，飞机飞行时的空气阻2电路原理力会大大减小。该电

5、路采用两级变换。第一级采用BUCK降收稿日期：2009-10-09压电路，第二级采用串联谐振式半桥拓扑结构，17第l2卷第12期圣潦徽，i；阂Vo1．12No．122009年12月Dec2009POWERSUPPLYTECHNOLOGIESANDAPPLICATIONS用变压器升压后再直接输出供给负载使用，其主然实现起来比较简单但其抗干扰能力较差，一旦要主要设计框图如图1所示。受到干扰后出现单片机死机，将会造成一系列的炸机现象，所以我们选用方法(2)来产生四相频率一次电可调的信号，然后将该组信号分别加至四个半桥源逆变电路。该部分的原理框图如见图3。负PWM控电源

6、制回路输入载分四楣频率产生蛩VCO—+图1四相箧高压等僵离子放电霍电源设计愿框图3—次电源部分频该部分采用典型的BUCK降压电路，输人电压在250～360VDC，输出为O～200VDC连续可调，输图5四相频率产生部分的原理框图出功率大于500W。用户使用的时候通过调节输入电压改变达到改变输出电压的目的。PWM芯片选5谐振半桥电路用TL494，工作频率选定50kHz，BUCK开关管选用IXYS26N50，原理电路图如图2所示。此部分功能是将输入的0～200V直流电压变换成0～200V的交流方波电压，然后把0～2oov(记为j)的交流方波电压加到一个LC串联谐振回路

7、上，假定LC串联谐振回路的品质因数为Q，那么在交流方波的频率接近或等于LC串联回路的谐振频率厂0时在C上会得到一个高于输入电压的电压(记为。)，其电压值的大小为U。=Q‘U，冉把【，。加到一个匝比为N的升压变压器上，从变压器的次级输出的电压u直接供给负载其值大小为U。=N·U这部分的电路原理图见图4。j￡‘i6^6J／图2一次电源原理电路图>一信号含硪q>～4四相频率产生部分a>～q>一板桥班豫该部分实现由两种方法：(1)单片机电路写程序实现；(2)用数字电路硬件进行频率和成。考虑到本高压电源自身就工作在高频状态下而且功率也不小，工作时会产生一些电磁干扰，方法(

8、1)虽图4谐振丰桥逆变电