專利名稱：具有放電間隙吸收電路的高頻大功率微弧氧化脈沖電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在鋁、鎂、鈦、鋯、鈹、鉭及它們的合金表面生成陶瓷的微弧氧化脈沖電源。
背景技術(shù)：
微弧氧化技術(shù)可處理鋁、鎂、鈦、鉭等金屬表面，使其表面生成一層陶瓷膜。這種陶瓷膜具有耐磨、耐腐蝕、耐熱沖擊等特點(diǎn)，可廣泛用于化工、機(jī)械、汽車、電子、航空航天等領(lǐng)域。此技術(shù)通過控制電參數(shù)和調(diào)節(jié)電解液成份來控制膜的組成結(jié)構(gòu)及厚度。目前，國(guó)內(nèi)外的微弧氧化電源主要有直流、單向脈沖、交流三種輸出形式，但今后的發(fā)展趨勢(shì)主要以交流輸出為主。CN1523745A公開了一種用于微弧氧化的高頻大功率多波形電源，它是由直流電源、功率開關(guān)元件、隔離驅(qū)動(dòng)電路和單片機(jī)組成，該專利雖然具有電源能耗低、效率高、體積小及對(duì)電網(wǎng)無污染的優(yōu)點(diǎn)，但是其無法真正實(shí)現(xiàn)電源的高頻輸出，因此此電源難以在鈦金屬及其合金的表面生成陶瓷膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有放電間隙吸收電路的高頻大功率的微弧氧化脈沖電源，其能使在鋁、鎂、鋯、鈹、鉭等金屬表面生成的陶瓷膜的結(jié)構(gòu)更加細(xì)密，同時(shí)還能更輕易的在鈦金屬表面生成陶瓷膜。其目的是通過下述方案予以實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括信號(hào)控制單元1、一號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路A、二號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路B、第一連續(xù)可調(diào)電源E1、第二連續(xù)可調(diào)電源E2、一號(hào)大功率開關(guān)管T1、二號(hào)大功率開關(guān)管T2、一號(hào)大功率二極管D1，第一連續(xù)可調(diào)電源E1的正極與一號(hào)大功率開關(guān)管T1的集電極相接，第二連續(xù)可調(diào)電源E2的正極與一號(hào)大功率二極管D1的陽極相接，一號(hào)大功率二極管D1的陰極與二號(hào)大功率開關(guān)管T2的集電極相接，一號(hào)大功率開關(guān)管T1的發(fā)射極與第二連續(xù)可調(diào)電源E2的負(fù)極、工作液槽F內(nèi)的工件F1相接，一號(hào)大功率開關(guān)管T1的基極與一號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路A的輸出端相接，一號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路A的輸入端與信號(hào)控制單元1的一號(hào)輸出端GV1相接，二號(hào)大功率開關(guān)管T2的發(fā)射極與第一連續(xù)可調(diào)電源E1的負(fù)極、工作液槽F的槽壁F2相接，二號(hào)大功率開關(guān)管T2的基極與二號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路B的輸出端相接，二號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路B的輸入端與信號(hào)控制單元1的二號(hào)輸出端GV2相接，本發(fā)明還包括三號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路C、四號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路D、正向間隙吸收電路DL1、負(fù)向間隙吸收電路DL2，正向間隙吸收電路DL1由三號(hào)大功率開關(guān)管T3、二號(hào)大功率二極管D2和一號(hào)限流電阻R1組成，負(fù)向間隙吸收電路DL2由四號(hào)大功率開關(guān)管T4、三號(hào)大功率二極管D3和二號(hào)限流電阻R2組成，三號(hào)大功率開關(guān)管T3的集電極、四號(hào)大功率開關(guān)管T4的發(fā)射極與工作液槽F內(nèi)的工件F1相接，一號(hào)限流電阻R1的一端、三號(hào)大功率二極管D3的陽極與工作液槽F的槽壁F2相接，三號(hào)大功率開關(guān)管T3的發(fā)射極與二號(hào)大功率二極管D2的陽極相接，二號(hào)大功率二極管D2的陰極與一號(hào)限流電阻R1的另一端相接，三號(hào)大功率開關(guān)管T3的基極與三號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路C的輸出端相接，三號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路C的輸入端與信號(hào)控制單元1的三號(hào)輸出端GV3相接，四號(hào)大功率開關(guān)管T4的集電極與二號(hào)限流電阻R2的一端相接，二號(hào)限流電阻R2的另一端與三號(hào)大功率二極管D3的陰極相接，四號(hào)大功率開關(guān)管T4的基極與四號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路D的輸出端相接，四號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路D的輸入端與信號(hào)控制單元1的三號(hào)輸出端GV3相接。一號(hào)大功率開關(guān)管T1、二號(hào)大功率開關(guān)管T2、三號(hào)大功率開關(guān)管T3、四號(hào)大功率開關(guān)管T4的導(dǎo)通與截止受信號(hào)控制單元1的各輸出端輸出的脈沖信號(hào)控制，其控制時(shí)序如圖2所示，當(dāng)信號(hào)控制單元1的第一輸出端GV1輸出脈沖信號(hào)時(shí)，一號(hào)大功率開關(guān)管T1導(dǎo)通，其他的大功率開關(guān)管均截止，第一連續(xù)可調(diào)電源E1為由工作液槽F內(nèi)的工件F1與工作液槽F的槽壁F2構(gòu)成的微弧氧化放電通道提供能量，當(dāng)信號(hào)控制單元1的第三輸出端GV3輸出脈沖信號(hào)時(shí)，三號(hào)大功率開關(guān)管T3、四號(hào)大功率開關(guān)管T4導(dǎo)通，其他的大功率開關(guān)管均截止，此時(shí)由正向間隙吸收電路DL1、負(fù)向間隙吸收電路DL2和工作液槽F所組成的回路消耗工作液槽F中所儲(chǔ)存的能量，當(dāng)信號(hào)控制單元1的第二輸出端GV2輸出脈沖信號(hào)時(shí)，二號(hào)大功率開關(guān)管T2導(dǎo)通，其他的大功率開關(guān)管均截止，第二連續(xù)可調(diào)電源E2為由工作液槽F內(nèi)的工件F1與工作液槽F的槽壁F2構(gòu)成的微弧氧化放電通道提供能量。本發(fā)明由于采用了正負(fù)向間隙吸收電路，能夠提供頻率高達(dá)5kHz的輸出電流，具有可以使在鋁、鎂、鈦、鋯、鈹、鉭及它們的合金表面生成的陶瓷的結(jié)構(gòu)更加細(xì)密，與基體材料的結(jié)合力更強(qiáng)，對(duì)于防腐膜的加工來說，甚至可以省去最后的封孔工藝的優(yōu)點(diǎn)，尤其是在加工鈦合金時(shí)，可以很輕易的在其表面生成陶瓷膜。


圖1是本發(fā)明的整體電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是信號(hào)控制單元1的各輸出端輸出的脈沖波形時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1來具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式由信號(hào)控制單元1、一號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路A、二號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路B、三號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路C、四號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路D、第一連續(xù)可調(diào)電源E1、第二連續(xù)可調(diào)電源E2、一號(hào)大功率開關(guān)管T1、二號(hào)大功率開關(guān)管T2、一號(hào)大功率二極管D1、正向間隙吸收電路DL1、負(fù)向間隙吸收電路DL2組成。正向間隙吸收電路DL1由三號(hào)大功率開關(guān)管T3、二號(hào)大功率二極管D2和一號(hào)限流電阻R1組成，負(fù)向間隙吸收電路DL2由四號(hào)大功率開關(guān)管T4、三號(hào)大功率二極管D3和二號(hào)限流電阻R2組成。第一連續(xù)可調(diào)電源E1的正極與一號(hào)大功率開關(guān)管T1的集電極相接，第二連續(xù)可調(diào)電源E2的正極與一號(hào)大功率二極管D1的陽極相接，一號(hào)大功率二極管D1的陰極與二號(hào)大功率開關(guān)管T2的集電極相接，一號(hào)大功率開關(guān)管T1的發(fā)射極、第二連續(xù)可調(diào)電源E2的負(fù)極、正向間隙吸收電路DL1內(nèi)的三號(hào)大功率開關(guān)管T3的集電極、負(fù)向間隙吸收電路DL2內(nèi)的四號(hào)大功率開關(guān)管T4的發(fā)射極與工作液槽F內(nèi)的工件F1相接，二號(hào)大功率開關(guān)管T2的發(fā)射極、第一連續(xù)可調(diào)電源E1的負(fù)極、正向間隙吸收電路DL1內(nèi)的一號(hào)限流電阻R1的一端、負(fù)向間隙吸收電路DL2內(nèi)的三號(hào)大功率二極管D3陽極與工作液槽F的槽壁F2相接，一號(hào)大功率開關(guān)管T1的基極與一號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路A的輸出端相接，一號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路A的輸入端與信號(hào)控制單元1的一號(hào)輸出端GV1相接，二號(hào)大功率開關(guān)管T2的基極與二號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路B的輸出端相接，二號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路B的輸入端與信號(hào)控制單元1的二號(hào)輸出端GV2相接，三號(hào)大功率開關(guān)管T3的發(fā)射極與二號(hào)大功率二極管D2的陽極相接，二號(hào)大功率二極管D2的陰極與一號(hào)限流電阻R1的另一端相接，三號(hào)大功率開關(guān)管T3的基極與三號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路C的輸出端相接，三號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路C的輸入端與信號(hào)控制單元1的三號(hào)輸出端GV3相接，四號(hào)大功率開關(guān)管T4的集電極與二號(hào)限流電阻R2的一端相接，二號(hào)限流電阻R2的另一端與三號(hào)大功率二極管D3的陰極相接，四號(hào)大功率開關(guān)管T4的基極與四號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路D的輸出端相接，四號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路D的輸入端與信號(hào)控制單元1的三號(hào)輸出端GV3相接。本具體實(shí)施方式
中第二連續(xù)可調(diào)電源E2的可調(diào)范圍小于第一連續(xù)可調(diào)電源E1的可調(diào)范圍，一號(hào)大功率開關(guān)管T1和二號(hào)大功率開關(guān)管T2采用耐壓在1200V以上、額定電流為800A以上、允許脈沖電流為1600A以上的大功率IGBT模塊，三號(hào)大功率開關(guān)管T3和四號(hào)大功率開關(guān)管T4采用耐壓在1200V以上、額定電流為200A以上、允許脈沖電流為400A以上的大功率IGBT模塊，隔離驅(qū)動(dòng)電路A、B、C、D均采用型號(hào)為EXB841的芯片。
具體實(shí)施方式
二本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)在于信號(hào)控制單元1是由正負(fù)向脈沖互鎖電路2、信號(hào)發(fā)生電路3組成，信號(hào)發(fā)生電路3采用型號(hào)為PIC16F73的單片機(jī)進(jìn)行如圖2的信號(hào)脈沖輸出，正負(fù)向脈沖互鎖電路2由一號(hào)與門2-1、二號(hào)與門2-2、三號(hào)非門2-3、四號(hào)非門2-4組成，一號(hào)與門2-1的一個(gè)輸入端與三號(hào)非門2-3的輸出端相接，一號(hào)與門2-1的另一個(gè)輸入端與四號(hào)非門2-4的輸入端相接，二號(hào)與門2-2的一個(gè)輸入端與四號(hào)非門2-4的輸出端相接，二號(hào)與門2-2的另一個(gè)輸入端與三號(hào)非門2-3的輸入端相接，信號(hào)發(fā)生電路3的一號(hào)輸出端G1與脈沖互鎖電路2中一號(hào)與門2-1的另一個(gè)輸入端相接，信號(hào)發(fā)生電路3的二號(hào)輸出端G2與脈沖互鎖電路2中的二號(hào)與門2-2的另一個(gè)輸入端相接，信號(hào)發(fā)生電路3的三號(hào)輸出端G3與三號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路C的輸入端和四號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路D的輸入端相接。脈沖互鎖電路2中的一號(hào)與門2-1的輸出端與一號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路A的輸入端相接，脈沖互鎖電路2中的二號(hào)與門2-2的輸出端與二號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路B的輸入端相接。
權(quán)利要求
1.具有放電間隙吸收電路的高頻大功率的微弧氧化脈沖電源，包括信號(hào)控制單元(1)、一號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路(A)、二號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路(B)、第一連續(xù)可調(diào)電源(E1)、第二連續(xù)可調(diào)電源(E2)、一號(hào)大功率開關(guān)管(T1)、二號(hào)大功率開關(guān)管(T2)、一號(hào)大功率二極管(D1)，第一連續(xù)可調(diào)電源(E1)的正極與一號(hào)大功率開關(guān)管(T1)的集電極相接，第二連續(xù)可調(diào)電源(E2)的正極與一號(hào)大功率二極管(D1)的陽極相接，一號(hào)大功率二極管(D1)的陰極與二號(hào)大功率開關(guān)管(T2)的集電極相接，一號(hào)大功率開關(guān)管(T1)的發(fā)射極與第二連續(xù)可調(diào)電源(E2)的負(fù)極、工作液槽(F)內(nèi)的工件(F1)相接，一號(hào)大功率開關(guān)管(T1)的基極與一號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路(A)的輸出端相接，一號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路(A)的輸入端與信號(hào)控制單元(1)的一號(hào)輸出端(GV1)相接，二號(hào)大功率開關(guān)管(T2)的發(fā)射極與第一連續(xù)可調(diào)電源(E1)的負(fù)極、工作液槽(F)的槽壁(F2)相接，二號(hào)大功率開關(guān)管(T2)的基極與二號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路(B)的輸出端相接，二號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路(B)的輸入端與信號(hào)控制單元(1)的二號(hào)輸出端(GV2)相接，其特征在于本發(fā)明還包括三號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路(C)、四號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路(D)、正向間隙吸收電路(DL1)、負(fù)向間隙吸收電路(DL2)，正向間隙吸收電路(DL1)由三號(hào)大功率開關(guān)管(T3)、二號(hào)大功率二極管(D2)和一號(hào)限流電阻(R1)組成，負(fù)向間隙吸收電路(DL2)由四號(hào)大功率開關(guān)管(T4)、三號(hào)大功率二極管(D3)和二號(hào)限流電阻(R2)組成，三號(hào)大功率開關(guān)管(T3)的集電極、四號(hào)大功率開關(guān)管(T4)的發(fā)射極與工作液槽(F)內(nèi)的工件(F1)相接，一號(hào)限流電阻(R1)的一端、三號(hào)大功率二極管(D3)的陽極與工作液槽(F)的槽壁(F2)相接，三號(hào)大功率開關(guān)管(T3)的發(fā)射極與二號(hào)大功率二極管(D2)的陽極相接，二號(hào)大功率二極管(D2)的陰極與一號(hào)限流電阻(R1)的另一端相接，三號(hào)大功率開關(guān)管(T3)的基極與三號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路(C)的輸出端相接，三號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路(C)的輸入端與信號(hào)控制單元(1)的三號(hào)輸出端(GV3)相接，四號(hào)大功率開關(guān)管(T4)的集電極與二號(hào)限流電阻(R2)的一端相接，二號(hào)限流電阻(R2)的另一端與三號(hào)大功率二極管(D3)的陰極相接，四號(hào)大功率開關(guān)管(T4)的基極與四號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路(D)的輸出端相接，四號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路(D)的輸入端與信號(hào)控制單元(1)的三號(hào)輸出端(GV3)相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有放電間隙吸收電路的高頻大功率的微弧氧化脈沖電源，其特征在于信號(hào)控制單元(1)是由正負(fù)向脈沖互鎖電路(2)、信號(hào)發(fā)生電路(3)組成，正負(fù)向脈沖互鎖電路(2)由一號(hào)與門(2-1)、二號(hào)與門(2-2)、三號(hào)非門(2-3)、四號(hào)非門(2-4)組成，一號(hào)與門(2-1)的一個(gè)輸入端與三號(hào)非門(2-3)的輸出端相接，一號(hào)與門(2-1)的另一個(gè)輸入端與四號(hào)非門(2-4)的輸入端相接，二號(hào)與門(2-2)的一個(gè)輸入端與四號(hào)非門(2-4)的輸出端相接，二號(hào)與門(2-2)的另一個(gè)輸入端與三號(hào)非門(2-3)的輸入端相接，信號(hào)發(fā)生電路(3)的一號(hào)輸出端(G1)與脈沖互鎖電路(2)中一號(hào)與門(2-1)的另一個(gè)輸入端相接，信號(hào)發(fā)生電路(3)的二號(hào)輸出端(G2)與脈沖互鎖電路(2)中的二號(hào)與門(2-2)的另一個(gè)輸入端相接，信號(hào)發(fā)生電路(3)的三號(hào)輸出端(G3)與三號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路(C)的輸入端和四號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路(D)的輸入端相接，脈沖互鎖電路(2)中的一號(hào)與門(2-1)的輸出端與一號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路(A)的輸入端相接，脈沖互鎖電路(2)中的二號(hào)與門(2-2)的輸出端與二號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路(B)的輸入端相接。
全文摘要
具有放電間隙吸收電路的高頻大功率的微弧氧化脈沖電源。它涉及在鋁、鎂、鈦、鋯、鈹、鉭及它們的合金表面生成陶瓷的脈沖電源。本發(fā)明的(E1)的正極與(T1)的集電極相接，(E2)的正極與(D1)的陽極相接，(D1)的陰極與(T2)的集電極相接，(T1)的發(fā)射極、(E2)的負(fù)極、(DL1)的輸入端、(DL2)的輸出端與(F1)相接，(E1)的負(fù)極、(DL1)的輸出端、(DL2)的輸入端、(T2)的發(fā)射極與(F2)相接。本發(fā)明能輸出頻率高達(dá)5kHz的電流，具有使在金屬表面生成的陶瓷膜更細(xì)密，與基體材料的結(jié)合力更強(qiáng)，可以省去加工防腐膜時(shí)最后的封孔工藝，尤其可以很輕易的在鈦合金表面生成陶瓷膜的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02M3/155GK1604443SQ20041004400
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月4日
發(fā)明者狄士春 申請(qǐng)人:狄士春