一種基于數(shù)字控制的高壓脈沖產(chǎn)生裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及脈沖產(chǎn)生領(lǐng)域，尤其涉及一種基于數(shù)字控制的高壓脈沖產(chǎn)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前使用最為廣泛的一種小功率高壓脈沖產(chǎn)生裝置的電路圖如圖1所示，用于產(chǎn)生電弧，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，電弧產(chǎn)生電路需一個(gè)電阻R、一個(gè)電容C、一個(gè)三極管Q和一個(gè)帶反饋線(xiàn)圈的變壓器T。通過(guò)模擬三極管RC振蕩，將鋰電池E輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為脈沖電壓，然后通過(guò)變壓器T形成高壓脈沖，由高壓脈沖擊穿空氣，產(chǎn)生電弧。
[0003]然而這種高壓脈沖產(chǎn)生裝置工作頻率約為10kHz~15kHz，這種工作頻率在人耳聽(tīng)覺(jué)范圍之內(nèi)，因此會(huì)產(chǎn)生讓使用者感到不適的高頻噪聲。另一方面，由于三極管Q工作時(shí)的集電極與發(fā)射極之間的壓降VCE較大，因此電能損耗較大，三極管Q發(fā)熱嚴(yán)重，一般情況下，這種高壓脈沖產(chǎn)生裝置每次連續(xù)工作不能超過(guò)10秒，否則就會(huì)燒壞三極管Q。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種在產(chǎn)生電弧時(shí)不會(huì)讓使用者感到不適噪音的高壓脈沖產(chǎn)生裝置，采用的技術(shù)方案如下:
一種基于數(shù)字控制的高壓脈沖產(chǎn)生裝置，包括電源模塊、與電源模塊電連接的數(shù)字控制電路和在數(shù)字控制電路控制下產(chǎn)生高壓脈沖的變壓器T，所述數(shù)字控制電路包括供電管理模塊、信號(hào)產(chǎn)生模塊、驅(qū)動(dòng)器和半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，所述供電管理模塊輸入端與電源模塊輸出端電連接，所述供電管理模塊分別為信號(hào)產(chǎn)生模塊、驅(qū)動(dòng)器和變壓器T供電，且信號(hào)產(chǎn)生模塊、驅(qū)動(dòng)器和半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)依次電連接，其中，所述信號(hào)產(chǎn)生模塊用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器用于放大驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而開(kāi)啟半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)與變壓器T電連接。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)模擬的三極管RC振蕩，將鋰電池輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為脈沖電壓，然后通過(guò)變壓器T形成高壓脈沖，高壓脈沖擊穿空氣，產(chǎn)生電弧。這種高壓脈沖產(chǎn)生裝置的工作頻率約為10kHz~15kHz，在人耳聽(tīng)覺(jué)范圍之內(nèi)，因此會(huì)產(chǎn)生讓人感到不適的高頻噪聲，對(duì)周?chē)h(huán)境造成噪聲污染，長(zhǎng)此以往會(huì)對(duì)使用者的聽(tīng)覺(jué)產(chǎn)生嚴(yán)重危害。而本發(fā)明的高壓脈沖產(chǎn)生裝置通過(guò)信號(hào)產(chǎn)生模塊編程，產(chǎn)生各種不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并利用驅(qū)動(dòng)器放大驅(qū)動(dòng)信號(hào)，然后驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)與變壓器T的初級(jí)線(xiàn)圈連接，工作時(shí)由變壓器T的初級(jí)線(xiàn)圈電壓影響次級(jí)線(xiàn)圈電壓，繼而在次級(jí)線(xiàn)圈產(chǎn)生高壓脈沖，擊穿空氣，產(chǎn)生電弧，使得本發(fā)明的高壓脈沖產(chǎn)生裝置不會(huì)產(chǎn)生人耳聽(tīng)覺(jué)范圍內(nèi)的噪聲，不會(huì)產(chǎn)生噪聲污染，保護(hù)了使用者的聽(tīng)覺(jué)。
[0006]為了保證本發(fā)明的高壓脈沖產(chǎn)生裝置在產(chǎn)生高壓脈沖擊穿空氣的過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生使人感到不適的噪聲，信號(hào)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)使本裝置的工作頻率保持在20 kHz以上。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)中可用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)的裝置很多，而單片機(jī)因?yàn)榫幊天`活，容易產(chǎn)生各種不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)而得到廣泛應(yīng)用。因此本發(fā)明利用單片機(jī)將信號(hào)的頻率提升至20kHz，以避免產(chǎn)生人耳聽(tīng)覺(jué)范圍內(nèi)的噪聲。
[0008]作為優(yōu)選，所述電源模塊包括USB接口、電池供電管理模塊和可充電電池E，所述USB接口連接外部電源，通過(guò)電池供電管理模塊為可充電電池E充電。
[0009]其中，市場(chǎng)上供應(yīng)的可充電電池E種類(lèi)繁多，而鋰電池是目前應(yīng)用最為廣泛的電池種類(lèi)之一，具有電壓平臺(tái)高、能量密度高、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，選擇鋰電池作為供電電池使本裝置性能更優(yōu)越。因此可以?xún)?yōu)先選擇鋰電池作為供電電池為電路供電。
[0010]作為優(yōu)選，所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)為NMOS管M，所述NMOS管M的柵極與驅(qū)動(dòng)器信號(hào)輸出端連接，漏極與變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈連接，源極接地。
[0011]NMOS管的導(dǎo)通壓降下，導(dǎo)通電阻小，柵極驅(qū)動(dòng)不需要電流，損耗小，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。利用NMOS管作為開(kāi)關(guān)管，可以降低能量損耗、減少發(fā)熱，使得高壓脈沖產(chǎn)生裝置更節(jié)能。
[0012]然而NMOS管雖然性能好，耗能低，但其價(jià)格較高，而相對(duì)于能耗，某些用戶(hù)更注重的是裝置的成本。此時(shí)，可以選用三極管作為半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，將三極管基極與驅(qū)動(dòng)器信號(hào)輸出端連接，集電極與變壓器連接即可。
[0013]作為優(yōu)選，所述供電管理模塊包括第一供電管理模塊和第二供電管理模塊，所述第一供電管理模塊為信號(hào)產(chǎn)生模塊匹配供電，所述第二供電管理模塊為驅(qū)動(dòng)器匹配供電。而變壓器T則由可充電電池直接供電。工作時(shí)在變壓器T的次級(jí)產(chǎn)生高壓脈沖，擊穿空氣，產(chǎn)生電弧。
[0014]分別設(shè)置第一供電管理模塊和第二供電管理模塊為信號(hào)產(chǎn)生模塊和驅(qū)動(dòng)器供電是由于信號(hào)產(chǎn)生模塊和驅(qū)動(dòng)器的額定工作電壓不同，需要將可充電電池的電壓轉(zhuǎn)換至不同的值再為它們供電。因此本發(fā)明設(shè)置第一供電管理模塊和第二供電管理模塊，將可充電電池的電壓分別轉(zhuǎn)換至信號(hào)產(chǎn)生模塊和驅(qū)動(dòng)器的額定工作電壓后再分別為它們供電，以使信號(hào)產(chǎn)生模塊和驅(qū)動(dòng)器在最佳工作狀態(tài)工作。
[0015]作為優(yōu)選，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)為周期驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述周期驅(qū)動(dòng)信號(hào)在每個(gè)周期先后包括若干個(gè)不小于20kHz的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和若干個(gè)不大于7kHz的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0016]此時(shí)變壓器T由可充電電池直接供電，裝置較簡(jiǎn)單，降低了生產(chǎn)成本。但在這種情況下，若驅(qū)動(dòng)信號(hào)一直保持在20kHz以上，如果電弧意外熄滅，電弧將不能復(fù)燃。因此本裝置產(chǎn)生若干個(gè)不小于20kHz的驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，產(chǎn)生若干個(gè)頻率不大于7kHz的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，這兩個(gè)頻率較低的驅(qū)動(dòng)信號(hào)使得變壓器T的初級(jí)線(xiàn)圈在一次開(kāi)關(guān)周期內(nèi)導(dǎo)通時(shí)間變長(zhǎng)、儲(chǔ)存能量增多，因此能可靠地產(chǎn)生高壓脈沖擊穿空氣，使裝置能一直產(chǎn)生電弧。
[0017]而根據(jù)人類(lèi)視覺(jué)暫留效應(yīng)，為了使人們不能察覺(jué)電弧熄滅過(guò)，每個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生不小于20kHz的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)間不大于0.1s。
[0018]當(dāng)不大于7kHz的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的個(gè)數(shù)為兩個(gè)時(shí)，能使產(chǎn)生的電弧特別適合實(shí)際需要，復(fù)燃效果最佳。當(dāng)然其個(gè)數(shù)為一個(gè)、三個(gè)或其它也可以，本發(fā)明不作唯一限定，但當(dāng)其個(gè)數(shù)為一個(gè)時(shí)，會(huì)使存儲(chǔ)能量不足，當(dāng)其個(gè)數(shù)為三個(gè)或以上時(shí)，會(huì)使得導(dǎo)通時(shí)間相對(duì)過(guò)長(zhǎng)。
[0019]作為優(yōu)選，所述供電管理模塊還包括第三供電管理模塊，所述第三供電管理模塊為變壓器T匹配供電。
[0020]進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)為單一頻率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述頻率不小于20kHz。
[0021]此時(shí)利用第三供電管理模塊將電池電壓提升后為變壓器T初級(jí)供電。在這種工作方式下，信號(hào)產(chǎn)生模塊只需提供20kHz以上的單一頻率驅(qū)動(dòng)信號(hào)，就能產(chǎn)生很好的電弧，且電弧不會(huì)熄滅，也不會(huì)產(chǎn)生任何噪聲。
[0022]作為優(yōu)選，所述第一供電管理模塊為信號(hào)產(chǎn)生模塊匹配供電具體為:當(dāng)可充電電池E的電壓即為信號(hào)產(chǎn)生模塊的額定工作電壓時(shí)，由可充電電池E直接為信號(hào)產(chǎn)生模塊供電，當(dāng)可充電電池E的電壓與信號(hào)產(chǎn)生模塊的電壓不相符時(shí)，將可充電電池E的電壓轉(zhuǎn)換至信號(hào)產(chǎn)生模塊的額定工作電壓后為信號(hào)產(chǎn)生模塊供電；所述第二供電管理模塊為驅(qū)動(dòng)器匹配供電具體為:將可充電電池E的電壓轉(zhuǎn)換至驅(qū)動(dòng)器的額定工作電壓后為驅(qū)動(dòng)器供電；所述第三供電管理模塊為變壓器匹配供電具體為:將可充電電池E的電壓轉(zhuǎn)換后為變壓器供電。
[0023]具體地，本發(fā)明中所述第一供電管理模塊、第二供電管理模塊和第三供電管理模塊是利用DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換的。
[0024]當(dāng)然，也可利用其它電壓轉(zhuǎn)換器件將可充電電池電壓轉(zhuǎn)換，比如電荷泵，本發(fā)明不作唯一限定。
[0025]本發(fā)明的有益效果:利用信號(hào)產(chǎn)生模塊編程產(chǎn)生各種不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，提高高壓脈沖產(chǎn)生裝置的工作頻率至20kHz以上，在工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生人耳聽(tīng)覺(jué)范圍內(nèi)的噪聲，不會(huì)產(chǎn)生噪聲污染，保護(hù)了使用者的聽(tīng)覺(jué)；并且本發(fā)明的高壓脈沖產(chǎn)生裝置能連續(xù)工作，一直產(chǎn)生電弧。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是現(xiàn)有尚壓脈沖廣生裝置的電路不意圖；
圖2是本發(fā)明的電路不意圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的電路不意圖一；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例1的電路示意圖二；
圖5是本發(fā)明實(shí)施例1中單片機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)示意圖；
圖6是本發(fā)明實(shí)施例3的電路示意圖一；
圖7是本發(fā)明實(shí)施例3的電路示意圖二。