本实用新型属于电源领域，具体涉及一种多路输出脉冲电源。
背景技术：
磁控溅射脉冲电源是在脉冲电镀过程中使用的，当电流导通时，脉冲(峰值)电流相当于普通直流电流的几倍甚至几十倍，正是这个瞬时高电流密度使金属离子在极高的过电位下还原，从而使沉积层晶粒变细；当电流关断时，阴极区附近放电离子又恢复到初始浓度，浓差极化消除，这利于下一个脉冲同期继续使用高的脉冲(峰值)电流密度，同时关断期内还伴有对沉积层有利的重结晶、吸脱附等现象。这样的过程同期性地贯穿整个电镀过程的始末，其中所包含的机理构成了脉冲电镀的最基本原理。实践证明，脉冲电源在细化结晶，改善镀层物理化学性能，节约贵重金属等方面比传统直流电镀有着不可比拟的优越性。
但是，目前使用的磁控溅射脉冲电源只具有一路输出，并不具备多路输出的能力，在一些需要使用多路输出的情况下，只能采用多个磁控溅射脉冲电源共同工作，这样一方面不容易操作，另一方面也容易造成成本的提高。此外，磁控溅射脉冲电源输出电压的幅度和频率调整较为复杂，通常需要通过更改硬件电路来实现。
技术实现要素：
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种多路输出脉冲电源，所述多路输出脉冲电源解决了只能单路输出、且输出电压的幅度和频率调整较为复杂的问题。
根据本实用新型实施例的多路输出脉冲电源，包括：交流输入电路，其输入端与外部电源连接，用于对外部电源输入的交流电进行滤波、调压、升压；整流单元，其具有输入端、正输出端和负输入端，其输入端与所述交流输入电路的输出端连接；多个脉冲输出单元，每个所述脉冲输出单元皆包括半导体碳化硅晶体管模块、输出变压器；所述半导体碳化硅晶体管模块的源极与所述整流单元的负输入端连接，漏极与所述整流单元的正输出端之间串联有所述输出变压器的原边，所述输出变压器的副边用于输出脉冲；控制及驱动组件，分别与所述交流输入电路、多个所述半导体碳化硅晶体管模块的栅极连接，用于调节所述交流输入电路的输出电压以及驱动所述半导体碳化硅晶体管模块工作。
根据本实用新型实施例的多路输出脉冲电源，至少具有如下技术效果：通过让整流单元连接多个脉冲输出单元，提供了多路输出的基础，进而可以通过控制及驱动组件驱动多个脉冲输出单元，激发多路输出脉冲。通过控制及驱动组件和交流输入电路可以实现对外部输入电压调整，进而实现对输出变压器输出幅度的调整；通过控制及驱动组件和脉冲输出单元可以实现对输出脉冲输出频率的调整。此外，通过控制及驱动组件调节输出幅度和输出频率，不需要对硬件电路进行修改，只要需要通过控制及驱动组件进行调节即可完成。
根据本实用新型的一些实施例，所述交流输入电路包括：滤波电路，其输入端与所述外部电源连接；数字调压器，其具有输入端、输出端、控制端，其输入端与所述滤波电路的输出端连接，控制端与所述控制及驱动组件连接；主变压器，其输入端与所述数字调压器的输出端连接，输出端与所述整流单元的输入端连接。
根据本实用新型的一些实施例，所述控制及驱动组件包括：驱动放大电路，其输出端与多个所述半导体碳化硅晶体管模块的栅极连接；处理器单元，分别与所述驱动放大电路的输入端、所述数字调压器的控制端连接；显控器，与所述处理器单元连接；辅助电源模块，用于提供控制电源。
根据本实用新型的一些实施例，上述多路输出脉冲电源还包括多个皆与所述处理器单元连接的采样电路，多个所述采样电路与多个所述输出变压器的输出端一一对应设置，每个所述采样电路皆用于采集对应设置的所述输出变压器的输出电压。
根据本实用新型的一些实施例，上述多路输出脉冲电源还包括多个皆与所述处理器单元连接的中断接触器，多个所述中断接触器分别用于断开多个所述脉冲输出单元的回路。
根据本实用新型的一些实施例，上述多路输出脉冲电源还包括与所述处理器单元连接的温湿度传感器。
根据本实用新型的一些实施例，上述多路输出脉冲电源还包括与所述处理器单元连接的无线通讯模块。
根据本实用新型的一些实施例，所述显控器采用液晶触摸屏。
根据本实用新型的一些实施例，所述驱动放大电路包括至少一个驱动放大单元，每个所述驱动放大单元的输入端皆与所述处理器单元连接，输出端连接至少一个半导体碳化硅晶体管模块的栅极。
根据本实用新型的一些实施例，所述驱动放大单元包括：光耦隔离器，其输入端与所述处理器单元连接；运放放大单元，其输入端与所述光耦隔离器的输出端连接，输出端与所述半导体碳化硅晶体管模块的栅极连接。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本实用新型实施例的多路输出脉冲电源的电路原理简图；
图2是本实用新型实施例的驱动放大单元的原理图；
图3是本实用新型实施例的半导体碳化硅晶体管模块的原理图。
附图标记：
交流输入电路100、滤波电路110、数字调压器120、主变压器130、
整流单元200、
半导体碳化硅晶体管模块310、输出变压器320、
驱动放大电路410、驱动放大单元411、处理器单元420、显控器430、辅助电源模块440、
采样电路500、
中断接触器600、
温湿度传感器700、
无线通讯模块800。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，如果有描述到第一、第二、第三、第四等等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
下面参考图1至图3描述根据本实用新型实施例的多路输出脉冲电源。
根据本实用新型实施例的多路输出脉冲电源，包括交流输入电路100、整流单元200、控制及驱动组件、多个脉冲输出单元。交流输入电路100，其输入端与外部电源连接，用于对外部电源输入的交流电进行滤波、调压、升压；整流单元200，其具有输入端、正输出端和负输入端，其输入端与交流输入电路100的输出端连接；多个脉冲输出单元，每个脉冲输出单元皆包括半导体碳化硅晶体管模块310、输出变压器320；半导体碳化硅晶体管模块310的源极与整流单元200的负输入端连接，漏极与整流单元200的正输出端之间串联有输出变压器320的原边，输出变压器320的副边用于输出脉冲；控制及驱动组件，分别与交流输入电路100、多个半导体碳化硅晶体管模块310的栅极连接，用于调节交流输入电路100的输出电压以及驱动半导体碳化硅晶体管模块310工作。通常，交流输入电路100、整流单元200、控制及驱动组件、多个脉冲输出单元都会设置于本实用新型实施例的多路输出脉冲电源的壳体中。
参考图1至图3，交流输入电路100连接外部电源，将外部电源输入的交流电进行滤波、调压、升压，以达到所需要的电压值。调压通常会使用调压器，调压器可以通过外接控制装置实现数控调压。在本实用新型的一些实施例中，为了简化设计和便于控制，直接使用了数字调压器120，控制及驱动组件输出调压信号到数字调压器120后，数字调压器120会调整到调压信号对应的电压值。
整流单元200会将交流输入电路100处理之后的交流电整流成直流电，以便后续产生可控的脉冲电压。整流单元200直接使用现有的整流电路即可，也可以使用市面上可购买的整流模块。整流单元200会连接多个脉冲输出单元，提供多路脉冲输出的基础。
脉冲输出单元是控制脉冲产生的基础，通过半导体碳化硅晶体管模块310控制输出变压器320原边的接通和断开，即可产生脉冲。通过控制及驱动组件输出驱动信号控制半导体碳化硅晶体管模块310接通与断开的频率即可控制脉冲产生的频率。
半导体碳化硅晶体管模块310，其核心器件为半导体碳化硅晶体管，即sic-mosfet，其具有宽禁带、高击穿电场、高饱和漂移速度和高热导率的电学特性，在相同的耐压水平下，半导体碳化硅晶体管的寄生电容远小于其它器件，其可靠性是普通si半导体器件的10倍，导热性能提高3倍，可以简化电路的拓扑结构,使脉冲控制可靠性大大的提高。
根据本实用新型实施例的多路输出脉冲电源，通过让整流单元200连接多个脉冲输出单元，提供了多路输出的基础，进而可以通过控制及驱动组件驱动多个脉冲输出单元，激发多路输出脉冲。通过控制及驱动组件和交流输入电路100可以实现对外部输入电压调整，进而实现对输出变压器320输出幅度的调整；通过控制及驱动组件和脉冲输出单元可以实现对输出脉冲输出频率的调整。此外，通过控制及驱动组件调节输出幅度和输出频率，不需要对硬件电路进行修改，只要需要通过控制及驱动组件进行调节即可完成。
在本实用新型的一些实施例中，参考图3，半导体碳化硅晶体管模块310包括半导体碳化硅晶体管，由电容c1、电容c2组成的输入电容组，电容c1并联于半导体碳化硅晶体管漏极与栅极之间，电容c1并联于半导体碳化硅晶体管源极与栅极之间，还包括输出电容c3，输出电容c3分别连接半导体碳化硅晶体管的漏极和源极。
在本实用新型的一些实施例中，参考途1，交流输入电路100包括：滤波电路110、数字调压器120、主变压器130。滤波电路110，其输入端与外部电源连接；数字调压器120，其具有输入端、输出端、控制端，其输入端与滤波电路110的输出端连接，控制端与控制及驱动组件连接；主变压器130，其输入端与数字调压器120的输出端连接，输出端与整流单元200的输入端连接。滤波电路110可以对外部电源输入的交流电进行滤波，提高交流电的质量，然后通过数字变压器可以调整交流电的幅值，以便主变压器130升压后达到需要的幅值。将数字调压器120设置在主变压器130前端，可以减小数字调压器120的调压范围，使得数字调压器120可以选择成本更低的产品，有效的控制了成本。数字调压器120与处理器单元420连接后，可以通过处理器单元420发送调压信号来改变阻值。
在本实用新型的一些实施例中，参考图1，控制及驱动组件包括：驱动放大电路410、处理器单元420、显控器430。驱动放大电路410，其输出端与多个半导体碳化硅晶体管模块310的栅极连接；处理器单元420，分别与驱动放大电路410的输入端、数字调压器120的控制端连接；显控器430，与处理器单元420连接；辅助电源模块440，用于提供控制电源。处理器单元420是整个脉冲电源的控制核心，可以发送调压信号到数字变压器，可以发送脉冲信号到驱动放大电路410。驱动放大电路410在接收到脉冲信号之后，会输出驱动信号到半导体碳化硅晶体管模块310的栅极，进而使得输出变压器320可以输出脉冲。显控器430可以用来查看处理器单元420接收到的数据和内置的一些参数，也可以修改这些内置的参数，例如：可以修改输出脉冲的幅度和频率，可以查看输出脉冲的实际幅度和频率，以及查看壳体中的温度和湿度。在本实用新型的一些实施例中，处理器单元420可以采用plc、dsp、单片机或arm作为核心控制器。在本实用新型的一些实施例中，采用了单片机作为处理器单元420的核心控制器，选择了stm32系列单片机，具体可以选择stm32f407。在本实用新型的一些实施例中，为了提高数据处理的速度，在用dsp作为核心控制器。
在本实用新型的一些实施例中，参考图1，上述多路输出脉冲电源还包括多个皆与处理器单元420连接的采样电路500，多个采样电路500与多个输出变压器320的输出端一一对应设置，每个采样电路500皆用于采集对应设置的输出变压器320的输出电压。通过采样电路500可以采集输出变压器320输出脉冲的频率和幅度，以便反馈到处理器单元420，让处理器单元420可以修正幅度和频率，这相当于是一个反馈控制过程，使得输出的频率和幅度能够稳定在一个特定的误差范围内。采样电路500可以使用现有的电路采集和电压采集电路，可以使用互感器作为核心传感器。在实际工程中，如果采样电路500的数量过多，处理器单元420可能会缺少adc端口，此时可以使用数据采集卡进行中间转换数据集中和传递。
在本实用新型的一些实施例中，参考图1，上述多路输出脉冲电源还包括多个皆与处理器单元420连接的中断接触器600，多个中断接触器600分别用于断开多个脉冲输出单元的回路。设置中断接触器600可以快速的中端输出变压器320的输入，进而达到终止输出的目的，相较于通过驱动放大电路410停止输出变压器320输入的方式，其速度更快。中断接触器600使用常闭触点连接，可以连接的稳定性。在实际工程中，如果中断接触器600的数量过多，处理器单元420可能会缺少i/o端口，此时可以使用串口转并口模块辅助进行通断控制。
在本实用新型的一些实施例中，参考图1，上述多路输出脉冲电源还包括与处理器单元420连接的温湿度传感器700。温湿度传感器700可以采集壳体内的温度和湿度数据，可以在而温度过高或湿度过高时，通过显控器430或无线通讯模块800发出预警，以便提前规避险情，防止事故的发生。在本实用新型的一些实施例中，温湿度传感器700直接采用瑞士sensirion数字温湿度传感器sht20，sht20配有4c代
在本实用新型的一些实施例中，参考图1，上述多路输出脉冲电源还包括与处理器单元420连接的无线通讯模块800。通过无线通讯模块800可以实现远程的监控，在现场有多个本实用新型的多路输出脉冲电源在一同操作时，只需要在远程监测端设置一名高技术人员集中监控即可，可以有效的降低对本地操作人员的技术要求。
在本实用新型的一些实施例中，参考图1，显控器430采用液晶触摸屏，液晶触摸屏设置于壳体上。目前市面上的液晶触摸屏价格低廉、性能稳定，适合大规模使用，且液晶触摸屏的操作相较于键盘而言，更为简单、便捷。
在本实用新型的一些实施例中，参考图1、图2，驱动放大电路410包括至少一个驱动放大单元411，每个驱动放大单元411的输入端皆与处理器单元420连接，输出端连接至少一个半导体碳化硅晶体管模块310的栅极。一个驱动放大单元411可以用于同时控制一个或多个半导体碳化硅晶体管模块310，具体可以根据实际需求进行规划接线。在本实用新型的一些实施例中，为了实现处理器单元420能够对单个驱动放大单元411进行控制，会让每个驱动放大单元411都连接到处理器单元420不同的接口上。
在本实用新型的一些实施例中，参考图2，驱动放大单元411包括：光耦隔离器，其输入端与处理器单元420连接；运放放大单元，其输入端与光耦隔离器的输出端连接，输出端与半导体碳化硅晶体管模块310的栅极连接。运算放大器u2和由三极管vt1和三极管vt2双管并联成运放放大单元，光耦器u1的输入端与处理器单元420连接，运算放大器u2的输出端连接运放放大单元，运放放大单元的输出端通过门极电阻rn与半导体碳化硅晶体管模块310连接。在本实用新型的一些实施例中，三极管vt1和三极管vt2具体为ixdd614三极管，不仅可满足驱动电路高速、低传输延时、低输出阻抗、低能耗的要求。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上述结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
1.一种多路输出脉冲电源，其特征在于，包括：
交流输入电路(100)，其输入端与外部电源连接，用于对外部电源输入的交流电进行滤波、调压、升压；
整流单元(200)，其具有输入端、正输出端和负输入端，其输入端与所述交流输入电路(100)的输出端连接；
多个脉冲输出单元，每个所述脉冲输出单元皆包括半导体碳化硅晶体管模块(310)、输出变压器(320)；所述半导体碳化硅晶体管模块(310)的源极与所述整流单元(200)的负输入端连接，漏极与所述整流单元(200)的正输出端之间串联有所述输出变压器(320)的原边，所述输出变压器(320)的副边用于输出脉冲；
控制及驱动组件，分别与所述交流输入电路(100)、多个所述半导体碳化硅晶体管模块(310)的栅极连接，用于调节所述交流输入电路(100)的输出电压以及驱动所述半导体碳化硅晶体管模块(310)工作。
2.根据权利要求1所述的多路输出脉冲电源，其特征在于，所述交流输入电路(100)包括：
滤波电路(110)，其输入端与所述外部电源连接；
数字调压器(120)，其具有输入端、输出端、控制端，其输入端与所述滤波电路(110)的输出端连接，控制端与所述控制及驱动组件连接；
主变压器(130)，其输入端与所述数字调压器(120)的输出端连接，输出端与所述整流单元(200)的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的多路输出脉冲电源，其特征在于，所述控制及驱动组件包括：
驱动放大电路(410)，其输出端与多个所述半导体碳化硅晶体管模块(310)的栅极连接；
处理器单元(420)，分别与所述驱动放大电路(410)的输入端、所述数字调压器(120)的控制端连接；
显控器(430)，与所述处理器单元(420)连接；
辅助电源模块(440)，用于提供控制电源。
4.根据权利要求3所述的多路输出脉冲电源，其特征在于，还包括多个皆与所述处理器单元(420)连接的采样电路(500)，多个所述采样电路(500)与多个所述输出变压器(320)的输出端一一对应设置，每个所述采样电路(500)皆用于采集对应设置的所述输出变压器(320)的输出电压。
5.根据权利要求3或4所述的多路输出脉冲电源，其特征在于，还包括多个皆与所述处理器单元(420)连接的中断接触器(600)，多个所述中断接触器(600)分别用于断开多个所述脉冲输出单元的回路。
6.根据权利要求3所述的多路输出脉冲电源，其特征在于，还包括与所述处理器单元(420)连接的温湿度传感器(700)。
7.根据权利要求3所述的多路输出脉冲电源，其特征在于，还包括与所述处理器单元(420)连接的无线通讯模块(800)。
8.根据权利要求3所述的多路输出脉冲电源，其特征在于，所述显控器(430)采用液晶触摸屏。
9.根据权利要求3所述的多路输出脉冲电源，其特征在于，所述驱动放大电路(410)包括至少一个驱动放大单元(411)，每个所述驱动放大单元(411)的输入端皆与所述处理器单元(420)连接，输出端连接至少一个半导体碳化硅晶体管模块(310)的栅极。
10.根据权利要求9所述的多路输出脉冲电源，其特征在于，所述驱动放大单元(411)包括：
光耦隔离器，其输入端与所述处理器单元(420)连接；
运放放大单元，其输入端与所述光耦隔离器的输出端连接，输出端与所述半导体碳化硅晶体管模块(310)的栅极连接。
技术总结