一种霍尔离子源维持极电压可控装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电压控制技术领域，具体公开了一种霍尔离子源维持极电压可控装置，所述耦合变压器的输入端与电网输出端电性连接，所述耦合变压器的第一输出端与所述升压模块的输入端电性连接；所述升压模块的第一输出端与所述滤波模块的第一输入端电性连接；所述整流模块的输出端与所述滤波模块的第二输入端电性连接；所述滤波模块的输出端与所述控制模块的第二输入端电性连接；所述控制模块的输出端与所述隔离输出模块的第二输入端电性连接；所述隔离输出模块的输出端与外部维持极电源端电连接。本发明专利技术解决了现有技术现有电源无法适应霍尔离子源维持极击穿气体后，电源输出不稳定的缺陷，达到稳定霍尔离子源维持极电压输出的目的。

A Controllable Device for Holl Ion Source Maintaining Pole Voltage

The invention relates to the field of voltage control technology, in particular to a Hall ion source maintaining pole voltage controllable device, in which the input end of the coupling transformer is electrically connected with the output end of the power grid, the first output end of the coupling transformer is electrically connected with the input end of the boosting module, and the first output end of the boosting module is electrically connected with the first input end of the filtering module. The output end of the rectifier module is electrically connected with the second input end of the filter module; the output end of the filter module is electrically connected with the second input end of the control module; the output end of the control module is electrically connected with the second input end of the isolated output module; and the output end of the isolated output module is electrically connected with the external maintainer power end. The invention solves the defect that the existing power supply in the prior art can not adapt to the unstable output of the power supply after the Hall ion source maintains the electrode breakdown gas, and achieves the goal of stabilizing the output of the Hall ion source maintains the electrode voltage.

【技术实现步骤摘要】
一种霍尔离子源维持极电压可控装置
本专利技术涉及电压控制
，更具体地说，涉及一种霍尔离子源维持极电压可控装置。
技术介绍
霍尔离子源中和器向离子源引出的离子束发射电子，使束电流和束电荷得到中和的离子发射部件。离子源栅极引出的是带正电的离子束。为了避免靶材或加工表面积累电荷，需要中和离子束电流；为了减少离子束中的空间电荷，以继续引出离子，减小羽流扩散角，需要中和离子束电荷。为此，需要在放电室和栅极外边设置中和器，向离子束发射与束电流等量的电子流。传统中和器靠加热灯丝产生自由电子。由于灯丝寿命短，一般只有不到10小时的连续工作间。而使用射频技术驱动的离子源中和器寿命可以大大延长到上1000小时，是一种效率极高的离子源中和器系统。维持极是霍尔离子源不可或缺一部分，用以维持霍尔离子源的运作。而霍尔离子源维持极属于宽动态负载特性，需要两组不同电压的电源来保证稳定工作，两组电源工作方式、输出时序，现有的电源都无法满足。因此需要设计一种电源来解决以下问题。现有单电源无法适应霍尔离子源维持极所需的负载瞬变供电需求，存在以下问题：气体击穿后负载呈低阻，高压电源处于重载状态此时转换效率非常低，纹波电压高，输出不稳定，长时间持续工作电源容易损坏。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种霍尔离子源维持极电压可控装置，以解决现有技术现有电源无法适应霍尔离子源维持极击穿气体后，电源输出不稳定的缺陷。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种霍尔离子源维持极电压可控装置，包括有耦合变压器、升压模块、整流模块、滤波模块、控制模块以及隔离输出模块；所述耦合变压器的输入端与电网输出端电性连接，所述耦合变压器的第一输出端与所述升压模块的输入端电性连接，用于将电网与升压模块隔离，所述耦合变压器的第二输出端与所述整流模块的输入端电性连接，用于将电网与整流模块隔离；所述升压模块的第一输出端与所述滤波模块的第一输入端电性连接，用于对电压进行整流升压处理，并将整流升压后的电压流经滤波模块进行滤波处理；所述升压模块的第二输出端与隔离输出模块的第一输入端电性连接；所述升压模块的第三输出端与控制模块的第一输入端电性连接，用于对电压进行整流升压处理，并将整流升压后的电压流经控制模块进行电压检测与监控；所述整流模块的输出端与所述滤波模块的第二输入端电性连接，用于对电压进行整流处理，并将整流后的电压流经滤波模块进行滤波处理；所述滤波模块的输出端与所述控制模块的第二输入端电性连接，用于将滤波后的电压流经控制模块进行电压检测与监控；所述控制模块的输出端与所述隔离输出模块的第二输入端电性连接，用于控制隔离输出模块的输出电压；所述隔离输出模块的输出端与外部维持极电源端电连接，用于为外部维持极提供工作电压并防止电流逆流损坏电路。作为本专利技术的优选方案，所述升压模块包括有二极管D1-D5以及电容C1-C4；其中，二极管D1的阳极与耦合变压器的第一输出端的正极电性连接，二极管D1的阴极依次首尾电性连接着二极管D2-D5，所述二极管D5的阴极第一支路与所述滤波模块的第一输入端电性连接，所述二极管D5的阴极第二支路与所述隔离输出模块的第一输入端电性连接；所述电容C2一端连接在二极管D1的阳极，所述电容C2另一端连接在二极管D3的阳极；所述电容C4一端连接在二极管D3的阳极，所述电容C4另一端连接在二极管D5的阳极；所述电容C1一端连接在二极管D2的阳极，所述电容C1另一端与耦合变压器的第一输出端的负极电性连接；所述电容C3一端连接在二极管D4的阳极，所述电容C3另一端的第一支路与耦合变压器的第一输出端的负极电性连接，所述电容C3另一端的第二支路与与控制模块的第一输入端电性连接。作为本专利技术的优选方案，所述滤波模块包括有二极管D7-D10；二极管D7-D10相互电性连接形成整流桥，所述整流桥的输入端与所述耦合变压器的第二输出端的电性连接，所述整流桥的输出端与所述滤波模块的第二输入端的正极电性连接。作为本专利技术的优选方案，所述滤波模块包括有陶瓷电容C5-C6、电感L1以及电解电容C8；所述陶瓷电容C5的一端与所述升压模块的第一输出端电性连接，所述电感L1的一端与所述滤波模块的正极电性连接，所述电解电容C8的负极与所述滤波模块的负极电性连接，所述陶瓷电容C6的一端与所述滤波模块的负极电性连接，所述陶瓷电容C5的另一端、电感L1的另一端、电解电容C8的正极以及所述陶瓷电容C6的一端分别与所述控制模块的第二输入端电性连接。作为本专利技术的优选方案，所述控制模块包括有MOS管Q1、光电耦合器OP1、电阻R3以及控制芯片；所述MOS管Q1的D脚与所述升压模块的第三输出端电性连接，所述MOS管Q1的G脚与所述光电耦合器OP1的A引脚电性连接，所述MOS管Q1的S脚以及光电耦合器OP1的B脚分别与所述滤波模块的输出端正极电性连接，所述光电耦合器OP1的C脚和D脚分别与所述控制芯片的控制端电性连接，所述电阻R3的一端与所述MOS管Q1的G脚电性连接，所述电阻R3的一端与所述滤波模块的输出端负极电性连接。作为本专利技术的优选方案，所述MOS管Q1的具体型号为IXTH10P50P。作为本专利技术的优选方案，所述光电耦合器OP1的具体型号为TLP371。作为本专利技术的优选方案，所述控制芯片的具体型号为嵌入式芯片STM8。作为本专利技术的优选方案，所述隔离输出模块包括有二极管D6；所述二极管D6的阳极与所述控制模块的输出端正极电性连接，所述二极管D6的阴极与外部维持极电源端的正极电性连接。从上述的技术方案可以看出，本专利技术的有益效果为：本专利技术利用耦合变压器将单电源输入整流成双电源输出模式，利用升压模块、滤波模块以及控制模块组合成整流升压滤波电路，将电网电压整流升压至1450V高电压，利用整流模块滤波模块以及控制模块组合成整流滤波电路，将电网电压整流升压至56V低电压；利用单电源输入双电源输出模式，分别对两组输出电源进行可控串联，电源开始启动输出时Q1导通DC1450V和DC56V呈串联关系，串联后得到DC1500V左右的电压击穿气体，气体击穿后负载电阻从几兆欧突变为十几欧，受倍压整流和恒流影响，电路1500V电压下降到56V，处于重载状态，此时控制模块控制Q1断开DC1450V负载回路，由DC56V继续保持常载输出，从而维持了电路的可持续输出，解决了现有技术现有电源无法适应霍尔离子源维持极击穿气体后，电源输出不稳定的缺陷，达到稳定霍尔离子源维持极电压输出的目的。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术实施例所公开的一种霍尔离子源维持极电压可控装置的结构示意图。图中：1-耦合变压器；2-升压模块；3-整流模块；4-滤波模块；5-控制模块；6-隔离输出模块；7-控制芯片。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种霍尔离子源维持极电压可控装置，其特征在于，包括有耦合变压器、升压模块、整流模块、滤波模块、控制模块以及隔离输出模块；所述耦合变压器的输入端与电网输出端电性连接，所述耦合变压器的第一输出端与所述升压模块的输入端电性连接，用于将电网与升压模块隔离，所述耦合变压器的第二输出端与所述整流模块的输入端电性连接，用于将电网与整流模块隔离；所述升压模块的第一输出端与所述滤波模块的第一输入端电性连接，用于对电压进行整流升压处理，并将整流升压后的电压流经滤波模块进行滤波处理；所述升压模块的第二输出端与隔离输出模块的第一输入端电性连接；所述升压模块的第三输出端与控制模块的第一输入端电性连接，用于对电压进行整流升压处理，并将整流升压后的电压流经控制模块进行电压检测与监控；所述整流模块的输出端与所述滤波模块的第二输入端电性连接，用于对电压进行整流处理，并将整流后的电压流经滤波模块进行滤波处理； 所述滤波模块的输出端与所述控制模块的第二输入端电性连接，用于将滤波后的电压流经控制模块进行电压检测与监控；所述控制模块的输出端与所述隔离输出模块的第二输入端电性连接，用于控制隔离输出模块的输出电压；所述隔离输出模块的输出端与外部维持极电源端电连接，用于为外部维持极提供工作电压并防止电流逆流损坏电路。...

【技术特征摘要】
1.一种霍尔离子源维持极电压可控装置，其特征在于，包括有耦合变压器、升压模块、整流模块、滤波模块、控制模块以及隔离输出模块；所述耦合变压器的输入端与电网输出端电性连接，所述耦合变压器的第一输出端与所述升压模块的输入端电性连接，用于将电网与升压模块隔离，所述耦合变压器的第二输出端与所述整流模块的输入端电性连接，用于将电网与整流模块隔离；所述升压模块的第一输出端与所述滤波模块的第一输入端电性连接，用于对电压进行整流升压处理，并将整流升压后的电压流经滤波模块进行滤波处理；所述升压模块的第二输出端与隔离输出模块的第一输入端电性连接；所述升压模块的第三输出端与控制模块的第一输入端电性连接，用于对电压进行整流升压处理，并将整流升压后的电压流经控制模块进行电压检测与监控；所述整流模块的输出端与所述滤波模块的第二输入端电性连接，用于对电压进行整流处理，并将整流后的电压流经滤波模块进行滤波处理；所述滤波模块的输出端与所述控制模块的第二输入端电性连接，用于将滤波后的电压流经控制模块进行电压检测与监控；所述控制模块的输出端与所述隔离输出模块的第二输入端电性连接，用于控制隔离输出模块的输出电压；所述隔离输出模块的输出端与外部维持极电源端电连接，用于为外部维持极提供工作电压并防止电流逆流损坏电路。2.根据权利要求1所述的一种霍尔离子源维持极电压可控装置，其特征在于，所述升压模块包括有二极管D1-D5以及电容C1-C4；其中，二极管D1的阳极与耦合变压器的第一输出端的正极电性连接，二极管D1的阴极依次首尾电性连接着二极管D2-D5，所述二极管D5的阴极第一支路与所述滤波模块的第一输入端电性连接，所述二极管D5的阴极第二支路与所述隔离输出模块的第一输入端电性连接；所述电容C2一端连接在二极管D1的阳极，所述电容C2另一端连接在二极管D3的阳极；所述电容C4一端连接在二极管D3的阳极，所述电容C4另一端连接在二极管D5的阳极；所述电容C1一端连接在二极管D2的阳极，所述电容C1另一端与耦合变压器的第一输出端的负极电性连接；所述电容C3一端连接在二极管D4的阳极，所述电容C3另一端的第一支路与耦合变压器的第一输出端的负极电性连接，所述电容C3另一端的第二支路与与控制模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾文华，刘伟基，冀鸣，刘运鸿，
申请(专利权)人：中山市博顿光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44