離子滲氮用脈沖電源的研制

3.2晶閘管觸發(fā)控制電路

脈沖峰值電壓的提供依賴于半控橋式整流電路，可由給定信號調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角，本電路中采用先進(jìn)的TC787三相相位控制電路。電路中先產(chǎn)生一斜坡給定信號，然后再加上電流負(fù)反饋信號進(jìn)行綜合放大后送入TC787的4端，12、10、8端分別用于控制A、B、C三相晶閘管的控制極。見圖5所示。

圖5晶簡管觸發(fā)電路框圖

3.3IGBT的驅(qū)動與保護(hù)電路

　　由綜合放大電路板（ZHFD）產(chǎn)生的輸出信號被送入SG3526，產(chǎn)生PWM脈沖，此信號與反饋信號進(jìn)行邏輯運算后送入HL403B厚膜驅(qū)動器，當(dāng)IGBT產(chǎn)生過流、短路故障時，借助于IGBT內(nèi)部的短路、欠飽和、軟關(guān)斷、降柵壓保護(hù)功能，保護(hù)信號通過光電耦合器加到NE555時基電路組成的自保電路封鎖PWM脈沖，使IGBT的GE間產(chǎn)生負(fù)偏壓而截止，見圖6。

圖6IGBT的驅(qū)動與保護(hù)電路

3.4滅弧控制電路及過流截止保護(hù)電路

　　打弧現(xiàn)象是離子滲氮爐內(nèi)不可避免的，當(dāng)出現(xiàn)打弧，且正常的電壓下降無法滅掉弧光時，爐中電壓下降，電流上升，爐中等效電阻接近于0Ω，若不及時滅掉將會使器件過流損壞，打弧信號的獲得可以通過以下途徑：

（1）電流最大值、電流上升率di/dt。

（2）電壓最小值、電壓下降率dv/dt，由于線路中難免存在分布電感，電流增長的速度比電壓下降的速度要慢，所以檢測電壓下降信號可以較快地判別出打弧的發(fā)生，但要求電路能自動地區(qū)別正常脈沖的上下跳變與打弧引起的極間電壓下降，為此專門設(shè)計打弧檢測電路檢測出打弧信號后，關(guān)斷主電路電壓，待弧光滅掉后，又重解除封鎖。

3.5放大電路

此部分電路的功能是實現(xiàn)溫度的PID控制，打弧信號的采集，電流、電壓負(fù)反饋以及產(chǎn)生滅弧信號，輸出信號將分別送往晶閘管觸發(fā)控制電路及PWM脈寬給定電路，以實現(xiàn)對電源的整體控制。此外，本電源中還包括顯示電路用以顯示峰值電壓、電流、平均電流、頻率、導(dǎo)通比等，以及接觸器、繼電器控制電路，本文從略。

4結(jié)束語

設(shè)備裝配以后進(jìn)行了一些調(diào)試，各部分基本上達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目的，并與離子滲氮爐體進(jìn)行聯(lián)接，帶載運行，各種功能正常，打弧階段的時間明顯縮短，滅弧時間經(jīng)檢測僅為5微秒左右。脈沖電源用于離子滲氮在技術(shù)上是可行的，它的優(yōu)點已經(jīng)得到了驗證，可以預(yù)見，脈沖電源將逐步取代直流電源并會得到廣泛的應(yīng)用。