适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置及脉冲电子束焊机制造方法及图纸

适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置及脉冲电子束焊机，其中，该偏压电源装置包括：基值生成电路，其用于产生第一直流电压，其输出端正极形成偏压电源装置的电源正极；脉冲生成电路，其输出端正极与基值生成电路的输出端负极连接，输出端负极形成偏压电源装置的电源负极，用于产生脉冲电压，以使得第一直流电压与脉冲电压叠加形成所需要的偏置电压。该偏压电源装置的基值生成电路与脉冲生成电路彼此相互独立、互不干扰，这样有利于实现对脉冲偏压基值和峰值的精确调节。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子束加工设备领域，具体地说，涉及一种适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置及脉冲电子束焊机。
技术介绍
脉冲电子束焊是指将电子束流调制成脉冲方波形式进行焊接的一种焊接新技术，与传统连续束流电子束焊相比，脉冲电子束焊能够最大程度发挥高能束焊接过程中的“匙孔”效应，增大焊缝熔深，增加深宽比，并且能够加快焊接热循环，提高熔池冷却速度，细化组织晶粒，减小焊接变形。如图1所示，目前电子束焊机一般采用三级电子枪，三级电子枪100包括阳极101、灯丝阴极102和控制栅极103。其中，灯丝阴极102连接在灯丝加热电源104的两端，同时，灯丝加热电源的输出端负极还通过电阻Rb与偏压电源105的输出端正极连接，控制栅极103与偏压电源105的输出端负极连接。偏压电源105可以通过调节控制栅极103的偏压来控制电子束流大小。根据偏压与束流的关系，使偏压电源调制成以脉冲的形式输出电压即可实现脉冲电子束焊接。由于偏压电源串联在高压电源上，其对地电压高达几十千伏甚至上百千伏，因此要实现偏压电源的脉冲输出和对输出电压波形的控制非常困难。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置，其包括：基值生成电路，其用于产生第一直流电压，其输出端正极形成偏压电源装置的电源正极；脉冲生成电路，其输出端正极与所述基值生成电路的输出端负极连接，输出端负极形成所述偏压电源装置的电源负极，用于产生脉冲电压，以使得第一直流电压与所述脉冲电压叠加形成所需要的偏置电压。根据本专利技术的一个实施例，所述基值生成电路包括：第一稳压电源，其用于产生第一直流基准电压；第一逆变电路，其与所述第一稳压电源连接；第一变压器，其原边与所述第一逆变电路连接；第一整流滤波电路，其与所述第一变压器的副边连接；第一负载电阻，其一端与所述第一整流滤波电路的输出端正极连接并形成所述基值生成电路的输出端正极，另一端与所述第一整流滤波电路的输出端负极连接并形成所述基值生成电路的输出端负极。根据本专利技术的一个实施例，所述脉冲生成电路包括：峰值生成电路，其用于产生第二直流电压，其输出端负极形成所述脉冲生成电路的输出端负极；脉冲切换电路，其第一外接端形成所述脉冲生成电路的输出端正极，第二外接端与所述峰值生成电路的输出端正极连接，第三外接端与所述峰值生成电路的输出端负极相连；脉冲控制电路，其与所述脉冲切换电路的控制端连接，用于产生脉冲控制信号以控制所述脉冲切换电路的工作状态，从而控制所述脉冲生成电路产生相应的脉冲电压。根据本专利技术的一个实施例，所述峰值生成电路与所述基值生成电路的电路结构相同。根据本专利技术的一个实施例，所述脉冲切换电路包括：开关单元，其第一外接端形成所述脉冲切换电路的第一外接端，与所述基值生成电路的输出端负极连接，第二外接端形成所述脉冲切换电路的第二外接端，与所述峰值生成电路的输出端正极连接，控制端形成所述脉冲切换电路的控制端，与所述脉冲控制电路连接，其用于在所述控制信号的作用下通过开通或关断来控制所述第二直流电压的输出状态；续流二极管，其正极形成所述脉冲切换电路的第三外接端，与所述峰值生成电路的输出端负极连接，负极与所述开关单元的第一外接端连接，其用于在所述开关单元关断时为所述偏压电源装置提供内部电流通道。第三负载电阻，其与所述续流二极管并联。根据本专利技术的一个实施例，所述脉冲控制电路包括：载波信号生成电路，其用于生成两个反相的载波信号；信号调制电路，其与所述载波信号生成电路连接，用于利用基带信号分别对所述第一载波信号和第二载波信号进行调制，分别得到第一调制信号和第二调制信号；功率放大电路，其两个输入端分别与所述信号调制电路的两个输出端对应连接；电压隔离电路，其输入端与所述功率放大电路的输出端连接；信号解调电路，其输入端与所述电压隔离电路的输出端连接，输出端形成所述脉冲控制电路的输出端来与所述脉冲切换电路的控制端连接。根据本专利技术的一个实施例，所述脉冲控制电路还包括：基带信号生成电路，其与所述信号调制电路连接，用于将所生成的基带信号传输给所述信号调制电路。根据本专利技术的一个实施例，所述载波信号生成电路包括：方波振荡器，其用于产生预设频率的基准方波信号；二分频电路，其与所述方波振荡器连接，用于对所述基准方波信号进行处理，得到频率减半的第一载波信号和第二载波信号。根据本专利技术的一个实施例，所述信号调制电路配置为利用基带信号采用二进制幅移键控的方式进行信号调制。根据本专利技术的一个实施例，所述脉冲控制电路能够通过改变所述基带信号的频率和/或占空比来调节所述偏压电源装置输出脉冲电压的频率和/或占空比。根据本专利技术的一个实施例，所述基带信号的频率范围包括[0，100kHz]。本专利技术还提供了一种脉冲电子束焊机，其包括如上任一项所述的偏压电源装置。在本专利技术所提供的偏压电源装置中，基值生成电路与脉冲生成电路彼此相互独立、互不干扰，这样有利于实现对脉冲偏压基值和峰值的精确调节，进而实现对束流幅值的精确调节。同时，该偏压电源装置利用由开关单元组成的脉冲切换电路来控制脉冲电压的输出，能够克服前级电容、电感等级器件对所形成脉冲电压波形的影响，从而实现上升沿以及下降沿均较陡的脉冲电压波形，进而使得产生的脉冲束流波形得以改善。此外，该偏压电源装置采用载波技术来传递PWM控制信号，其能够传递0-100kHz、占空比为0-100％的开关驱动信号，这样也就能够实现0-100kHz的脉冲电压，从而产生对应频率的脉冲束流。并且，通过调节基值生成电路以及峰值生成电路所输出的直流电压以及脉冲控制电路所输出的控制信号，该偏压电源装置既能够产生直流电压，又能够产生脉冲电压，即能够在同一台焊机上既实现连续束流电子束焊接又实现脉冲电子束焊接，从而满足不同焊接工艺的需求。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图示出了本专利技术的各方面的各种实施例，并且它们与说明书一起用于解释本专利技术的原理。本
内的技术人员明白，附图所示的特定实施例仅是实例性的，并且它们无意限制本专利技术的范围。应该认识到，在某些示例中，被示出的一个元件也可以被设计为多个元件，或者多个元件也可以被设计为一个元件。在某些示例中，被示出为另一元件的内部部件的元件也可以被实现为该另一元件的外部部件，反之亦然。为了更加清楚、详细地说明本专利技术的示例性实施例以使本领域技术人员能够对本专利技术的各方面及其特征的优点理解得更加透彻，现对附图进行介绍，在附图中：图1是电子束焊机的结构示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的偏压电源装置的结构示意图；图3是根据本专利技术一个实施例的基值生成电路的电路结构图；图4是根据本专利技术一个实施例的峰值生成电路的电路结构图；图5是根据本专利技术一个实施例的脉冲切换电路的电路结构图；图6是根据本专利技术一个实施例的脉冲控制电路的电路结构图；图7是根据本专利技术一个实施例的脉冲控制电路工作波形示意图；图8是根据本专利技术一个实施例的功率放大电路与电压隔离电路的连接关系图；图9是根据本专利技术一个实施例的偏压电源装置的工作原理示意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置，其特征在于，包括：基值生成电路，其用于产生第一直流电压，其输出端正极形成偏压电源装置的电源正极；脉冲生成电路，其输出端正极与所述基值生成电路的输出端负极连接，输出端负极形成所述偏压电源装置的电源负极，用于产生脉冲电压，以使得第一直流电压与所述脉冲电压叠加形成所需要的偏置电压。

【技术特征摘要】
1.一种适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置，其特征在于，包括：基值生成电路，其用于产生第一直流电压，其输出端正极形成偏压电源装置的电源正极；脉冲生成电路，其输出端正极与所述基值生成电路的输出端负极连接，输出端负极形成所述偏压电源装置的电源负极，用于产生脉冲电压，以使得第一直流电压与所述脉冲电压叠加形成所需要的偏置电压。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基值生成电路包括：第一稳压电源，其用于产生第一直流基准电压；第一逆变电路，其与所述第一稳压电源连接；第一变压器，其原边与所述第一逆变电路连接；第一整流滤波电路，其与所述第一变压器的副边连接；第一负载电阻，其一端与所述第一整流滤波电路的输出端正极连接并形成所述基值生成电路的输出端正极，另一端与所述第一整流滤波电路的输出端负极连接并形成所述基值生成电路的输出端负极。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述脉冲生成电路包括：峰值生成电路，其用于产生第二直流电压，其输出端负极形成所述脉冲生成电路的输出端负极；脉冲切换电路，其第一外接端形成所述脉冲生成电路的输出端正极，第二外接端与所述峰值生成电路的输出端正极连接，第三外接端与所述峰值生成电路的输出端负极相连；脉冲控制电路，其与所述脉冲切换电路的控制端连接，用于产生脉冲控制信号以控制所述脉冲切换电路的工作状态，从而控制所述脉冲生成电路产生相应的脉冲电压。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述峰值生成电路与所述基值生成电路的电路结构相同。5.如权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述脉冲切换电路包括：开关单元，其第一外接端形成所述脉冲切换电路的第一外接端，与所述基值生成电路的输出端负极连接，第二外接端形成所述脉冲切换电路的第二外接端，
\t与所述峰值生成电路的输出端正极连接，控制端形成所述脉冲切换电路的控制端，与所述脉冲控制电路连接，其用于在所述控制信号的作用下通过开通或关断来控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐铂金，范霁康，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11