2、電子束焊機(jī)用大功率高壓電源
電子束焊接因具有不用焊條、不易氧化、工藝重復(fù)性好及熱變形量小的優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于航空航天、原子能、國防及軍工、汽車和電氣電工儀表等眾多行業(yè)。電子束焊接的基本原理是電子槍中的陰極由于直接或間接加熱而發(fā)射電子,該電子在高壓靜電場的加速下通過電磁場的聚焦就可以形成能量密度極高的電子束,用此電子束去轟擊工件,巨大的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱量,使焊接處工件熔化,形成熔池,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的焊接。
高壓電源是設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)之一,它主要為電子槍提供加速電壓,其性能好壞直接決定電子束焊接工藝和焊接質(zhì)量。電子束焊機(jī)用高壓電源與其它類型的高壓電源相比,具有不同的技術(shù)特性,技術(shù)要求主要為紋波系數(shù)和穩(wěn)定度,紋波系數(shù)要求小于1%,穩(wěn)定度為±1%,甚至紋波系數(shù)小于0.5%,穩(wěn)定度為±0.5%,同時(shí)重復(fù)性要求小于0.5%。以上要求均根據(jù)電子束斑和焊接工藝所決定。電子束焊機(jī)用高壓電源的操作是必須與有關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行連鎖保護(hù),主要有真空連鎖、陰極連鎖、閘閥連鎖、聚焦連鎖等,以確保設(shè)備和人身安全。高壓電源必須符合EMC標(biāo)準(zhǔn),具有軟起動(dòng)功能,防止突然合閘對(duì)電源的沖擊。
這種電源由于功率大(達(dá)30kW),輸出電壓高(150kV),工作頻率較高(20kHz),而對(duì)穩(wěn)定精度、紋波及電壓調(diào)節(jié)率均有較高的要求。選用先進(jìn)的三相全控可控整流技術(shù)、大功率高頻逆變器,用新型功率器件IGBT作為功率開關(guān)。三相全控可控整流和逆變器各自采用獨(dú)立的控制板,IGBT驅(qū)動(dòng)采用進(jìn)口厚膜驅(qū)動(dòng)電路,加上輸入電網(wǎng)濾波器和平波電抗器及電容組成的濾波電路。使電源的功率變換部分具有較好的技術(shù)先進(jìn)性和良好的功率變換性。
高壓部分:高壓變壓器磁芯采用最新的非晶態(tài)材料,采用獨(dú)特的高頻高壓繞制工藝,雙高壓變壓器疊加工作。先進(jìn)的整流和合理的倍壓電路以及高壓均壓技術(shù)保證高壓電源的高壓部分穩(wěn)定可靠,反饋及高壓指示信號(hào)用精密的分壓器,由高壓輸出端直接采樣,保證電源有很高的穩(wěn)壓精度、電壓調(diào)整率和準(zhǔn)確可信的高壓測量精度。采用合理的高壓濾波技術(shù),保證電源有良好的紋波。高壓部分放在一個(gè)油箱內(nèi)。
3、高壓脈沖電源
在雷達(dá)導(dǎo)航設(shè)備中,其發(fā)射部分一般都需要一高電壓、窄脈沖、不同重復(fù)頻率的強(qiáng)功率脈沖源。這種強(qiáng)功率脈沖源一般通過一個(gè)高壓電源將市電升為幾千伏至幾十千伏直流高壓,然后由一個(gè)調(diào)制器將直流高壓調(diào)制為所需脈寬及頻率的脈沖源以供發(fā)射管使用。
脈沖源主要由高壓電源及調(diào)制器部分組成,高壓電源采用開關(guān)穩(wěn)壓電源,調(diào)制器采用半導(dǎo)體器件的固態(tài)調(diào)制器。
使用方給出的觸發(fā)脈沖是TTL電平的信號(hào),應(yīng)在輸入隔離變壓器前增加接口電路,此接口電路一是為了預(yù)放大TTL脈沖信號(hào),二是為了與隔離變壓器匹配。為了達(dá)到隔離的目的,使用方可提供此接口電路的電源,制造方只需提出電源需求并在電路中設(shè)計(jì)相應(yīng)的變換、濾波電路即可。
觸發(fā)脈沖經(jīng)過脈沖變壓器隔離后經(jīng)過預(yù)調(diào)器脈沖整形,功率放大后去觸發(fā)調(diào)制板和截尾板工作。由預(yù)調(diào)器產(chǎn)生的激勵(lì)脈沖經(jīng)過變壓器隔離去驅(qū)動(dòng)調(diào)制板的每一只場效應(yīng)管,此時(shí)調(diào)制板導(dǎo)通高壓電源送到微波三極管的陽極,微波三極管的陰極電子開始發(fā)射,微波三極管將送入輸入端的小功率高頻信號(hào)放大成大功率的高頻信號(hào)。當(dāng)脈沖結(jié)束時(shí),由預(yù)調(diào)器產(chǎn)生的截尾脈沖去觸發(fā)截尾板,截尾板導(dǎo)通后將微波三極管的分布電容釋放,所以可以得到很好的脈沖后沿。
電源IC 種類繁多,共同特點(diǎn)有:
工作電壓低:一般的工作電壓為3.0~3.6V。有一些工作電壓更低,如2.0、2.5、2.7V 等;也有一些工作電壓為5V,還有少數(shù)12V 或28V 的特殊用途的電壓源。
工作電流。從幾毫安到幾安都有,但由于大多數(shù)嵌入式電子產(chǎn)品的工作電流小于300mA,所以30~300mA 的電源IC在品種及數(shù)量上占較大的比例。
封裝尺寸小:近年來發(fā)展的便攜式產(chǎn)品都采用貼片式器件,電源IC 也不例外,主要有SO 封裝、SOT-23 封裝,μMAX 封裝及封裝尺寸最小的SC-70 及最新的SMD 封裝等,使電源占的空間越來越小。
完善的保護(hù)措施:新型電源IC 有完善的保護(hù)措施,這包括:輸出過流限制、過熱保護(hù)、短路保護(hù)及電池極性接反保護(hù),使電源工作安全可靠,不易損壞。
耗電小及關(guān)閉電源功能:新型電源IC 的靜態(tài)電流都較小,一般為幾十μA 到幾百μA。個(gè)別微功耗的線性穩(wěn)壓器其靜態(tài)電流僅1.1μA。另外,不少電源IC 有關(guān)閉電源控制端功能(用電平來控制),在關(guān)閉電源狀態(tài)時(shí)IC 自身耗電在1μA 左右。由于它可使一部分電路不工作,可大大節(jié)省電能。例如,在無線通信設(shè)備上,在發(fā)送狀態(tài)時(shí)可關(guān)閉接收電路;在未接收到信號(hào)時(shí)可關(guān)閉顯示電路等。
有電源工作狀態(tài)信號(hào)輸出:不少便攜式電子產(chǎn)品中有單片機(jī),在電源因過熱或電池低電壓而使輸出電壓下降一定百分?jǐn)?shù)時(shí),電源IC 有一個(gè)電源工作狀態(tài)信號(hào)輸給單片機(jī),使單片機(jī)復(fù)位。利用這個(gè)信號(hào)也可以做成電源工作狀態(tài)指示(當(dāng)電池低電壓時(shí),有LED 顯示)。
輸出電壓精度高:一般的輸出電壓精度為±2~4%之間,有不少新型電源IC 的精度可達(dá)±0.5~±1%;并且輸出電壓溫度系數(shù)較小,一般為±0.3~±0.5mV/℃,而有一些可達(dá)到±0.1mV/℃的水平。線性調(diào)整率一般為0.05%~0.1%/V,有的可達(dá)0.01%/V;負(fù)載調(diào)整率一般為0.3~0.5%/mA,有的可達(dá)0.01%/mA。
新型組合式電源IC:升壓式DC/DC 變換器的效率高但紋波及噪聲電壓較大,低壓差線性穩(wěn)壓器效率低但噪聲最小,這兩者結(jié)合組成的雙輸出電源IC 可較好地解決效率及噪聲的問題。例如,數(shù)字電路部分采用升壓式DC/DC 變換器電源而對(duì)噪聲敏感的電路采用LDO 電源。這種電源IC 有MAX710/711,MAX1705/1706 等。另一種例子是電荷泵+LDO 組成,輸出穩(wěn)壓的電荷泵電源IC,例如MAX868,它可輸出0~-2VIN 可調(diào)的穩(wěn)定電壓,并可提供30mA 電流;MAX1673穩(wěn)壓型電荷泵電源IC 輸出與VIN 相同的負(fù)壓,輸出電流可達(dá)125mA。