專利名稱：脈沖電源控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及脈沖電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種脈沖電源控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
脈沖(峰值)電源有單正脈沖和雙正、負脈沖電源，采樣獨特的調(diào)制技術(shù)，數(shù)字化控制。正向脈沖開啟寬度(T+)和負向脈沖開啟時間寬度(T-)可分別在全周期內(nèi)調(diào)節(jié)。正向電流、電壓調(diào)節(jié)、負向電流、電壓均可獨立調(diào)節(jié)?？蓾M足客戶的不同的需求。適用于鍍金、 鍍銀、鍍鎳、鍍錫等，可明顯改善鍍層性能；用于防護-裝飾性電鍍(如裝飾金)時，可使鍍層色澤均勻一致，亮度好，耐蝕性強。特別是雙脈沖電源的反向脈沖的陽極化溶解使陰極表面金屬離子濃度迅速回升，這有利于隨后的陰極周期使用高的脈沖電流密度，因而鍍層致密、光亮、孔隙率低；雙脈沖電源的反向脈沖的陽極剝離使鍍層中有機雜質(zhì)(含光亮劑)的夾附大大減少，因而鍍層純度高，抗變色能力強。雙脈沖電源是一款新型電源，由于高頻脈沖和低頻脈沖的合理處理，使得開關(guān)電源的應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛。脈沖電源在脈沖電鍍過程中，當電流導(dǎo)通時，脈沖電流相當于普通直流電流的幾倍甚至幾十倍，正是這個瞬時高電流密度使金屬離子在極高的過電位下還原，從而使沉積層晶粒變細；當電流關(guān)斷時，陰極區(qū)附近放電離子又恢復(fù)到初始濃度，濃差極化消除，這利于下一個脈沖同期繼續(xù)使用高的脈沖(峰值)電流密度，同時關(guān)斷期內(nèi)還伴有對沉積層有利的重結(jié)晶、吸脫附等現(xiàn)象。這樣的過程同期性地貫穿整個電鍍過程的始末，其中所包含的機理構(gòu)成了脈沖電鍍的最基本原理。實踐證明，脈沖電源在細化結(jié)晶，改善鍍層物理化學(xué)性能，節(jié)約貴重金屬等方面比傳統(tǒng)直流電鍍有著不可比擬的優(yōu)越性。首先經(jīng)過慢儲能，使初級能源具有足夠的能量；然后向中間儲能和脈沖成形系統(tǒng)充電(或流入能量)，能量經(jīng)過儲存、壓縮、形成脈沖或轉(zhuǎn)化等某些復(fù)雜過程之后，最后快速放電給負載。脈沖電源的研究方向主要包括①提高脈沖重復(fù)頻率。通過提高脈沖的重復(fù)頻率，不僅提高脈沖電源的平均功率， 而且減小電源的體積和降低造價。②提高電源效率，降低電源自身能耗。③提高電源系統(tǒng)的可靠性，脈沖放電產(chǎn)熱和高頻電磁干擾對系統(tǒng)可靠性造成嚴重的影響。針對上述第3點研究方向，本申請人在實際工作過程中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的脈沖電源都是工作在恒壓或者平均值恒流的狀態(tài)下，在此種工作模式時，負載條件的變化會引起脈沖峰值電流的變化，進而影響到被加工件的處理質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種脈沖電源控制系統(tǒng)及方法，通過穩(wěn)定脈沖電源的輸出來提高電源系統(tǒng)的可靠性。
為此，本發(fā)明實施例采樣如下技術(shù)方案 一種脈沖電源控制系統(tǒng)，包括用于對所述脈沖電源的待調(diào)整電流和外部設(shè)定電流進行比較的上拉比較器；將所述上拉比較器輸出的比較信號作為輸入來源的采樣/保持器，該采樣/保持器在采樣脈沖控制下對脈沖電流進行峰值采樣或峰值保持；連接所述采樣/保持器輸出的控制輸出器，該控制輸出器在采樣/保持器輸出的控制下實現(xiàn)對脈沖電流的恒流控制。優(yōu)選地，該系統(tǒng)還包括用于對所述脈沖電源的待調(diào)整電流進行放大的放大器，該放大器的輸出作為上拉比較器的輸入。優(yōu)選地，該系統(tǒng)還包括顯示控制器，該顯示控制器在采樣脈沖控制下，將放大器的輸出作為輸入，經(jīng)恒流控制后輸出顯示。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括限流濾波電路，所述比較器輸出的比較信號通過所述限流濾波電路處理后接入所述采樣/保持器的輸入端。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括在所述采樣脈沖控制下對所述限流濾波電路的濾波電容進行放電的泄放比較器。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括比較控制器，該比較控制器通過對采樣脈沖和外部設(shè)定電流的比較，控制所述上拉比較器或泄放比較器的啟動。一種脈沖電源控制方法，包括以下步驟通過上拉比較器對所述脈沖電源的待調(diào)整電流和外部設(shè)定電流進行比較；將所述上拉比較器輸出的比較信號作為采樣/保持器的輸入來源，該采樣/保持器在采樣脈沖控制下對脈沖電流進行峰值采樣或峰值保持；將所述采樣/保持器輸出提供給控制輸出器，該控制輸出器在采樣/保持器輸出的控制下實現(xiàn)對脈沖電流的恒流控制。其中，在上拉比較器比較之前，該方法還包括對所述脈沖電源的待調(diào)整電流通過放大器進行放大，將放大器的輸出作為上拉比較器的一路輸入。其中，該方法還包括通過顯示控制器將放大器的輸出在采樣脈沖控制下經(jīng)過恒流控制后輸出顯示。其中，所述比較器輸出的比較信號通過限流濾波電路處理后接入所述采樣/保持器的輸入端。其中，所述方法還包括通過泄放比較器對所述濾波電容進行放電。其中，該方法還包括通過比較控制器對采樣脈沖和外部設(shè)定電源進行比較，控制所述上拉比較器或泄放比較器的啟動?？梢姡景l(fā)明通過對外部設(shè)定電流和待調(diào)整電流的比較，然后調(diào)節(jié)電流的輸出幅度，并加以恒流控制，使最終提供給加工件的電流更加符合設(shè)定值，并且更加穩(wěn)定。


圖1為本發(fā)明第一實施例脈沖電源控制系統(tǒng)示意圖；圖2為本發(fā)明第二實施例脈沖電源控制系統(tǒng)示意圖；圖3為本發(fā)明脈沖電源控制系統(tǒng)的采樣/保持器示意圖；圖4為本發(fā)明脈沖電源控制方法流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明實施例進行詳細介紹。參見圖1，為本發(fā)明第一實施例脈沖電源控制系統(tǒng)示意。該系統(tǒng)包括上拉比較器 101、采樣/保持器102和控制輸出器103。概括而言，本發(fā)明的脈沖電源控制系統(tǒng)，通過上拉比較器101對待調(diào)整電流與外部設(shè)定電流進行比較，將上拉比較器101輸出的比較信號作為采樣/保持器102的輸入，并且，采樣/保持器102在采樣脈沖控制下，執(zhí)行峰值采樣或峰值保持操作；最后，采樣/保持器102的輸出輸送給控制輸出器103，控制輸出器103在采樣/保持器102的輸出控制下，對待調(diào)整電流進行恒流控制，最終向加工件輸出恒定穩(wěn)定的脈沖電流。圖1系統(tǒng)中各個器件連接關(guān)系及功能為上拉比較器101，用于對脈沖電源的待調(diào)整電流和外部設(shè)定電流進行比較，它的兩路輸入來源分別為待調(diào)整電流和外部設(shè)定電流，其輸出為比較信號。采樣/保持器102，將上拉比較器101輸出的比較信號作為輸入來源，在采樣脈沖的控制下對脈沖電流進行峰值采樣或峰值保持。控制輸出器103，在采樣/保持器102輸出的控制下，實現(xiàn)對待調(diào)整電流的恒流控制?？梢?，本發(fā)明通過對外部設(shè)定電流和待調(diào)整電流的比較，然后調(diào)節(jié)脈沖的輸出幅度，并加以恒流控制，使最終提供給加工件的電流更加符合設(shè)定值，并且更加穩(wěn)定。參見圖2，為本發(fā)明第二實施例脈沖電源控制系統(tǒng)示意。該第二實施例在第一實施例基礎(chǔ)上，增加了放大器104、顯示控制器105、比較控制器106、限流濾波電路107以及泄放比較器108。其中，放大器104，用于對脈沖電源的待調(diào)整電流進行放大，該放大器的輸出作為上拉比較器101的輸入。此外，在對脈沖電源的待調(diào)整電流進行放大前，還可以對待調(diào)整電流進行濾波處理。顯示控制器105，受采樣脈沖控制，將放大器104的輸出作為輸入，經(jīng)恒流控制后
輸出顯示。本領(lǐng)域人員可以理解，通過放大器104對待調(diào)整電流的放大處理，并將放大后的電流作為上拉比較器101的一路輸入，與另一路的外部設(shè)定電流進行比較，使得比較結(jié)果更加準確。例如，原待調(diào)整電流為0. 5A的電流，經(jīng)4倍放大后，變?yōu)?A的電流作為上拉比較器101的一路輸入。此外，待調(diào)整電流經(jīng)放大后同時提供給顯示控制器105，從而將脈沖電源轉(zhuǎn)換為幅值相同的直流信號，最后通過數(shù)字表頭等顯示脈沖峰值電流。比較控制器106，通過外部設(shè)定電流和采樣脈沖的比較，控制上拉比較器101和泄放比較器108的啟動或關(guān)閉，例如，在采樣脈沖為高電平時，啟動上拉比較器101、關(guān)閉泄放比較器108 ；在采樣脈沖為低電平時，啟動泄放比較器108、關(guān)閉上拉比較器101。另外，在上拉比較器101和采樣/保持器102之間，可接入限流濾波電路107，由此確保提供給采樣/保持器102的輸入更加準確。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在上拉比較器 101輸出高于采樣/保持器103輸入時，采樣/保持器103可以即時采樣，而在上拉比較器 101輸出低于采樣/保持器103輸入時，由于限流濾波電路107的作用，采樣/保持器103輸入端不會隨著上拉比較器101輸出端的減小而迅速降低，從而使得整個采樣功能反應(yīng)遲鈍。為了解決這個問題，增加了一個泄放比較器108，用于在比較控制器106控制下對限流濾波電路107的濾波電容進行放電，從而保證在上拉比較器101輸出低于采樣/保持器103 輸入時，通過對濾波電容的放電操作，迅速拉低采樣/保持器103輸入端，保證整個采樣功能反應(yīng)靈敏。 參見圖3，為本發(fā)明脈沖電源控制系統(tǒng)的采樣/保持器示意圖。其中，U2是采樣/ 保持器103，U3B是上拉比較器102，二極管D3、電阻R6、電容C3、C4構(gòu)成限流濾波電路106。 TP2(經(jīng)放大處理的待調(diào)整電流)和ΤΡ5(外部設(shè)定電流)作為U3B的兩路輸入，經(jīng)過U3B比較后得到比較信號，該比較信號經(jīng)過二極管D3整流和電阻R6限流、再經(jīng)過C3、C4濾波后的直流信號送入U2輸入端第3引腳。采樣脈沖ΤΡ7通過電阻R7連接到U2的控制引腳8， 控制引腳8高電平時，U2工作在采樣狀態(tài)，控制引腳8低電平時，U2工作在保持狀態(tài)，由于回路阻抗很大，所以保持功能很強。U2輸出獲得信號ΤΡ4，提供給控制輸出器103(圖3為示出)用于控制輸電流出。此外，上面介紹的泄放比較器108的輸出端連接ΤΡ3(圖3未示出)，從而對C4進行放電。除了上述介紹的脈沖電源控制系統(tǒng)之外，本發(fā)明還提供一種脈沖電源控制方法。 參見圖4，該方法包括以下步驟S401 對脈沖電源的待調(diào)整電流通過放大器進行放大，然后執(zhí)行S402和S403。S402 通過顯示控制器將放大器的輸出在采樣脈沖控制下經(jīng)過恒流控制后輸出顯
7J\ οS403 通過比較器對放大器的輸出(放大后的待調(diào)整電流)和外部設(shè)定電流進行比較，得到比較信號；在執(zhí)行S403時同時執(zhí)行S404 通過比較控制器對采樣脈沖和外部設(shè)定電源進行比較，控制上拉比較器的啟動或關(guān)閉；S403之后然后執(zhí)行S405。S405 將上拉比較器輸出的比較信號通過限流濾波電路進行限流濾波處理；在執(zhí)行S405時同時執(zhí)行S406 泄放比較器在比較控制器的控制下對所述濾波電容進行放電； S405之后然后執(zhí)行S407。S407:將限流濾波電路處理后的信號接入采樣/保持器的輸入端，進行采樣/保持處理，然后執(zhí)行S408S408:將采樣/保持器輸出提供給控制輸出器，該控制輸出器在采樣/保持器的輸出控制下，對脈沖電流進行恒流控制，從而保證最終提供給外部加工件的電流更趨近于設(shè)定值。需要說明的時，以上步驟僅S403、S407和S408為必須執(zhí)行的步驟，其余步驟可選擇性執(zhí)行，可結(jié)合圖1對系統(tǒng)的描述。以上所述僅是本的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種脈沖電源控制系統(tǒng)，其特征在于，包括用于對所述脈沖電源的待調(diào)整電流和外部設(shè)定電流進行比較的上拉比較器；將所述上拉比較器輸出的比較信號作為輸入來源的采樣/保持器，該采樣/保持器在采樣脈沖控制下對脈沖電流進行峰值采樣或峰值保持；連接所述采樣/保持器輸出的控制輸出器，該控制輸出器在采樣/保持器的輸出的控制下實現(xiàn)對脈沖電流的恒流控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖電源控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括用于對所述脈沖電源的待調(diào)整電流進行放大的放大器，該放大器的輸出作為上拉比較器的輸入。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈沖電源控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括顯示控制器， 該顯示控制器受采樣脈沖控制，將放大器的輸出作為輸入，經(jīng)恒流控制后輸出顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的脈沖電源控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括限流濾波電路，所述比較器輸出的比較信號通過所述限流濾波電路處理后接入所述采樣 /保持器的輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈沖電源控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括對所述限流濾波電路的濾波電容進行放電的泄放比較器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的脈沖電源控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括比較控制器， 該比較控制器通過對采樣脈沖和外部設(shè)定電流的比較，控制所述上拉比較器或泄放比較器的啟動。
7.—種脈沖電源控制方法，其特征在于，包括以下步驟通過上拉比較器對所述脈沖電源的待調(diào)整電流和外部設(shè)定電流進行比較；將所述上拉比較器輸出的比較信號作為采樣/保持器的輸入來源，該采樣/保持器在采樣脈沖控制下對脈沖電流進行峰值采樣或峰值保持；將所述采樣/保持器輸出提供給控制輸出器，該控制輸出器在采樣/保持器輸出的控制下實現(xiàn)對脈沖電流的恒流控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的脈沖電源控制方法，其特征在于，在上拉比較器比較之前，該方法還包括對所述脈沖電源的待調(diào)整電流通過放大器進行放大，將放大器的輸出作為上拉比較器的一路輸入。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的脈沖電源控制方法，其特征在于，該方法還包括通過顯示控制器將放大器的輸出在采樣脈沖控制下經(jīng)過恒流控制后輸出顯示。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9任一項所述的脈沖電源控制方法，其特征在于，所述比較器輸出的比較信號通過限流濾波電路處理后接入所述采樣/保持器的輸入端。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的脈沖電源控制方法，其特征在于，所述方法還包括通過泄放比較器對所述濾波電容進行放電。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的脈沖電源控制方法，其特征在于，該方法還包括通過比較控制器對采樣脈沖和外部設(shè)定電源進行比較，控制所述上拉比較器或泄放比較器的啟動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種脈沖電源控制系統(tǒng)和方法，其中的系統(tǒng)包括用于對所述脈沖電源的待調(diào)整電流和外部設(shè)定電流進行比較的上拉比較器；將所述上拉比較器輸出的比較信號作為輸入來源的采樣/保持器，該采樣/保持器在采樣脈沖控制下對脈沖電流進行峰值采樣或峰值保持；以及，連接所述采樣/保持器輸出的控制輸出器，該控制輸出器在采樣/保持器輸出的控制下實現(xiàn)對脈沖電流的恒流控制。本發(fā)明通過對外部設(shè)定電流和待調(diào)整電流的比較，然后調(diào)節(jié)脈沖的輸出幅度，并加以恒流控制，使最終提供給加工件的電流更加符合設(shè)定值，并且更加穩(wěn)定。
文檔編號G05F1/56GK102436281SQ201110344829
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者崔建勛 申請人:崔建勛