电镀金刚石钻头电镀电源制造技术

本实用新型专利技术涉及一种电镀金刚石钻头电镀电源，包括有2组采样电路，每组采样电路的电压经信号处理放大电路放大后，与信号比较及驱动电路的一个输入端连接，信号比较及驱动电路的另一个输入端与基准电压电路连接，信号比较及驱动电路的输出端与2个功率管的栅极相连，2个功率管的漏极与负载电路连接，2个功率管的源极分别与2个均流电阻连接后，再与采样电路连接。本实用新型专利技术实现了高稳定度0-10A大电流输出，电流稳定度优于1‰，电流纹波优于7mA，解决了现有恒流电源发热的问题，长时间工作可靠性高。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电镀电源，尤其涉及一种电镀金刚石钻头电镀电源。
技术介绍
电镀金刚石钻头有两个显著的特点电镀钻头生产周期长，一般为3-7天，在电镀过程中需要多次调节电流大小；电镀电流大，稳定性要求高。高稳定度的电镀电流可以提高电镀金刚石钻头镀层厚度的均匀性、有效降低镀层的缺陷，从而提高金刚石颗粒与基体界面的结合力，改善镀层的物理和化学性能，增加电镀钻头的使用寿命。因此在电镀金刚石钻 头过程中，保证在漫长的电镀过程中的电流值稳定，是保证电镀效果和质量的基本条件。现有电镀电源均由开关电源和滑动变阻器组成，电流稳定度低。 图I为现有电镀金刚石钻头电镀电源的电路图，它是用电阻法来调节电镀电流大小的，图中R为滑动变阻器或磁盘式变阻器，A为电流表。+15V电压由高频开关电源提供稳定的电镀电压，每个电镀槽上并联多个支路，每个支路都可单独电镀金刚石钻头，且每个支路上电镀电流的大小由变阻器R调节。现有电镀金刚石钻头电镀电源有着以下缺点当电镀电流输出范围在0-0. 8A的小电流时，电流不稳定；当电镀电流输出范围在3A以上的大电流时，变阻器发热严重，经常由于电流大而烧毁，电流不稳定；长时间工作可靠性低；变阻器易受腐蚀，调节困难。现有用运算放大器、晶体管等恒流器件做恒流电路，其电流能做到0-5A，电流稳定度达到5%。，但其长时间工作可靠性差，功率器件的发热十分严重。如图2为期刊文献《基于场效应管的恒流源设计》中所提到的恒流源电路，其用单个功率管输出电流达到0-5A，电流稳定度优于0. 5%，经测试其在0-2A内电路稳定度高，在2-5A内，电流稳定性差，功率管发热严重，可靠性差，不易长时间连续工作，不适合作为电镀金刚石钻头的电镀电源。因此，我们迫切需要一种输出电流稳定性高、散热性好、成本低廉、长时间工作可靠性高，适合用于电镀金刚石钻头的电镀电源。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种适合用于电镀金刚石钻头的电镀电源，该电镀电源稳定性高。本技术所采用的技术方案是一种电镀金刚石钻头电镀电源，包括有第一采样电路和第二采样电路，第一采样电路的电压经第一信号处理放大电路放大后，与第一信号比较及驱动电路的一个输入端连接，第一信号比较及驱动电路的另一个输入端与基准电压电路连接，第一信号比较及驱动电路的输出端与功率管Ml和M2的栅极相连，功率管Ml和M2的漏极与负载电路连接，功率管Ml和M2的源极分别与均流电阻R6、R7连接后，再与第一采样电路连接；第二采样电路的电压经第二信号处理放大电路放大后，与第二信号比较及驱动电路的一个输入端连接，第二信号比较及驱动电路的另一个输入端与基准电压电路连接，第二信号比较及驱动电路的输出端与功率管M3和M4的栅极相连，功率管M3和M4的漏极与负载电路连接，功率管M3和M4的源极分别与均流电阻R12、R13连接后，再与第二采样电路连接。按上述方案，所述的第一信号处理放大电路包括运算放大器U3，第一信号比较及驱动电路包括运算放大器U1，第一采样电路包括采样电阻R01，第二信号处理放大电路包括运算放大器U4，第二信号比较及驱动电路包括运算放大器U2，第二采样电路包括采样电阻R02，基准电压电路包括电位器R2 ;采样电阻ROl通过电阻R9与运算放大器U3的正相输入端连接，运算放大器U3的输出端与运算放大器Ul的反相输入端连接，运算放大器U3的正相输入端与基准电压电路的电位器R2调节端连接，运算放大器Ul的输出端分别与电阻R3和R4的一端连接，电阻R3的另一端与功率管M2的栅极连接，功率管M2的源极通过均 流电阻R7与采样电阻ROl连接，功率管M2的漏极与负载电路的电镀金刚石钻头电阻RL连接，电阻R4的另一端与功率管Ml的栅极连接，功率管Ml的源极通过均流电阻R6与采样电阻ROl连接，功率管Ml的漏极与负载电路的电镀金刚石钻头电阻RL连接；采样电阻R02通过电阻R16与运算放大器U4的正相输入端连接，运算放大器U4的输出端与运算放大器U2的反相输入端连接，运算放大器U2的正相输入端与基准电压电路的电位器R2的调节端连接，运算放大器U2的输出端分别与电阻RlO和Rll的一端连接，电阻RlO的另一端与功率管M4的栅极连接，功率管M4的源极通过均流电阻R13与采样电阻R02连接，功率管M4的漏极与负载电路的电镀金刚石钻头电阻RL连接，电阻Rll的另一端与功率管M3的栅极连接，功率管M3的源极通过均流电阻R12与采样电阻R02连接，功率管M3的漏极与负载电路的电镀金刚石钻头电阻RL连接。按上述方案，所述的电阻R6、R7、R12和R13为0. I欧姆的水泥电阻或金属功率电阻。按上述方案，所述运算放大器U3的反相输入端与电容C4连接后再与运算放大器U3的输出端连接，运算放大器U4的反相输入端与电容CS连接后再与运算放大器U4的输出端连接；所述的电容C4、C8为0. IiiF电解电容。按上述方案，所述的采样电阻ROl与电容C6并联，采样电阻R02与电容ClO并联。按上述方案，所述电位器R2的调节端与电容C2连接，电位器R2的调节端与运算放大器U1、U2的正相输入端采用屏蔽线连接。按上述方案，所述的电镀金刚石钻头电镀电源置于带有散热片或散热器的机箱中。工作原理为在电路中，由采样电阻得到的电压VO经过运算放大器U3、U4放大5倍后，得到反馈电压Vfl、Vf2，反馈电压Vfl、Vf2与基准电压Vi相比较，微小偏差经低温漂高增益运算放大器U3放大后，去控制功率管Ml和M2的栅极，控制功率管M2和M2的导通程度，从而控制输出电流IO的大小；微小偏差经低温漂高增益运算放大器U4放大后，去控制功率管M4和M3的栅极，控制功率管M4和M3的导通程度，从而控制输出电流IO的大小。此时，电路处于一个动态平衡中当电流Io减小时，U3、U4同相端反馈电压Vfl、Vf2亦减小，基准电压Vi保持不变，(Vi-Vfl)或(Vi-Vf2)其差值变大，经高增益放大器Ul、U2放大后，Ul、U2输出电压增大，栅极电压增大控制功率管导通程度增加，从而输出电流IO增大。反之亦然，可见Io电流处在一个动态平衡的过程中。电路公式推导 R5YolVfl = Cl + —) Vol ；；Iol =-- ;R8Vi % VHROl由上可得101(1 + R5 / ) ROl / Ko由于电路为并联结构，则有Ioi^102 ;Io = 2101TVi_9]综捕0 (! + r5Z ) ROl / Ivo本电路中R5=40K，R8=10K；ROl=O. I Q代入得I0=4ViVi在0-2. 5V调节时，Io在0-10A内变化。本电源电路解决了传统电镀电路0-0. 8A小电流工作不稳定，3A以上大电流调节不到、发热严重的问题，大大提高了电镀电流的稳定度和电路的可靠性；同时，本电源电路实现了高稳定度0-10A大电流输出，解决了现有恒流电源发热的问题，大大提高了电流的输出范围；输出电流不受电镀溶液阻值变化的影响，电流稳定度优于1%。，电流纹波优于7mA，成本低廉，长时间工作可靠性高。本电源电路能够减少电镀金刚石钻头的废品率，提高电镀金刚石钻头的质量和使用寿命。附图说明图I是现有电镀金刚石钻头电镀电源的电路图。图2是期刊文献《基于场效应管的恒流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电镀金刚石钻头电镀电源,其特征在于包括有第一米样电路和第二米样电路，第一采样电路的电压经第一信号处理放大电路放大后，与第一信号比较及驱动电路的一个输入端连接，第一信号比较及驱动电路的另一个输入端与基准电压电路连接，第一信号比较及驱动电路的输出端与功率管Ml和M2的栅极相连，功率管Ml和M2的漏极与负载电路连接，功率管Ml和M2的源极分别与均流电阻R6、R7连接后，再与第一采样电路连接；第二采样电路的电压经第二信号处理放大电路放大后，与第二信号比较及驱动电路的一个输入端连接，第二信号比较及驱动电路的另一个输入端与基准电压电路连接，第二信号比较及驱动电路的输出端与功率管M3和M4的栅极相连，功率管M3和M4的漏极与负载电路连接，功率管M3和M4的源极分别与均流电阻R12、R13连接后，再与第二采样电路连接。2.如权利要求I所述的电镀金刚石钻头电镀电源，其特征在于所述的第一信号处理放大电路包括运算放大器U3，第一信号比较及驱动电路包括运算放大器Ul，第一采样电路包括采样电阻R01，第二信号处理放大电路包括运算放大器U4，第二信号比较及驱动电路包括运算放大器U2，第二采样电路包括采样电阻R02，基准电压电路包括电位器R2 ;采样电阻ROl通过电阻R9与运算放大器U3的正相输入端连接，运算放大器U3的输出端与运算放大器Ul的反相输入端连接，运算放大器U3的正相输入端与基准电压电路的电位器R2调节端连接，运算放大器Ul的输出端分别与电阻R3和R4的一端连接，电阻R3的另一端与功率管M2的栅极连接，功率管M2的源极通过均流电阻R7与采样电阻ROl连接，功率管M2的漏极与负载电路的电镀金刚石钻头电阻RL连接，电阻R4的另一端与功率管Ml的栅极...

【专利技术属性】
技术研发人员：江进国，陈泽平，黄晓林，董浩斌，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：实用新型
国别省市：