专利名称：负高压电子打火成球装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子打火成球装置。
背景技术：
在球键合设备中，电子打火成球装置是必不可少的重要装置，电子打火成球的过程是一个高压尖端放电过程。金线与打火针之间的高压将两者间的空气击穿后维持一定的电流，将引线熔化，液态的金属在表面张力的作用下形成第一键合所需的自由空气球。根据键合的器件工艺要求不同和引线的直径区别，对成球的尺寸也有不同的需求。现有电子打火成球装置不能够对成球尺寸严格控制，也不能对放电的时间和电流进行精密的控制，因此，稳定性和可靠性不高，影响电子打火成球的质量，影响键合过程的顺利进行。
发明内容
本发明的目的是为球键合设备提供一种负高压电子打火成球装置，解决严格控制打火成球尺寸的问题，也就是要解决精密控制电子打火成球装置的放电时间和电流强度的问题，实现对整个打火成球工作过程的自动监控，将状态及时反馈，以保证整个设备系统能够正常运行，确保电子打火成球稳定、可靠、高速。
本发明的技术方案如下这种负高压电子打火成球装置，与打火放电回路相连接，其特征在于其中包含一个与接口电路连接的基于可编程逻辑器件CPLD的逻辑控制电路；一个负高压控制电路，对其输入上述逻辑控制电路输出的负高压控制信号；一个负低压控制电路，对其输入上述逻辑控制电路输出的负低压控制信号；一个高压高频变压器，它接收上述负高压控制电路输出的脉冲信号，它对打火放电回路输出一个负高压；一个低压高频变压器，它接收上述负低压控制电路输出的高频振荡信号，它对打火放电回路输出一个负低压；一个D/A转换器，它将负低压控制电路输出的数字信号转换为模拟信号；一个恒流控制电路，它将D/A转换器输出的模拟电信号经恒流后输入低压高频变压器；一个电流采样电路，它采集打火放电回路输出的电流信号；一个检测反馈电路，对它输入上述电流采样电路输出的电信号，并对上述逻辑控制电路输入反馈信号。
上述接口电路是USB接口电路、普通串行通讯接口电路或以太网接口电路。
这种负高压电子打火成球装置，其特征是由基于可编程逻辑器件CPLD的逻辑控制电路产生控制信号和对反馈信号进行判断处理，由两个高频变压器分别产生负高压和负低压，通过恒流控制电路进行电流控制，回路中有电流采样电路和检测反馈电路。
应用负高压电子打火成球装置的应用方法，其特征在于通过命令数据通讯接口传来控制数据和命令，包括打火放电的时间值、电流值、启动和停止等数据和命令，在打火放电的时间值、电流值设定完成之后，启动命令将使本装置进入一个打火放电的工作周期；由设定的打火放电的时间值通过基于可编程逻辑器件CPLD的逻辑控制电路产生一宽度可调的脉冲信号控制负高压控制电路产生一宽度很窄的脉冲信号来控制高压高频变压器瞬间导通将空气击穿，同时逻辑控制电路产生的这一宽度可调的脉冲信号控制负低压控制电路产生高频振荡，时间长度等于产生的可调脉冲信号宽度，由它控制低压高频变压器的导通时间，实现对打火放电时间的严格控制；同时由设定的电流值经八位D/A转换器产生一模拟信号通过恒流控制电路来限制回路电流实现对放电电流的控制，通过调节电流设定值决定决定电流的大小，精度256级可调；通过打火放电时间和电流的控制就可以实现对成球尺寸的精确控制；在打火针和金属丝之间的打火放电回路形成负高压将空气击穿，负低压维持放电电流的打火放电过程，电流采样电路实时采样整个打火放电过程中回路的电流值经处理放大后转换为一电压值，由检测反馈电路对这一电压值进行比较，其结果反馈到逻辑控制电路对整个过程中的工作状态进行实时分析，判断出打火放电过程中可能出现的三种状态，正常、开路或短路，并在开路或短路的异常情况下及时做出反应，将宽度可调的脉冲控制信号关断使低压高频变压器停止导通，这样就及时的结束了放电状态，实现对整个装置的保护，最后再将整个过程的状态发送到命令数据通讯接口，完成电子打火放电的整个控制过程。
本发明为负高压设计，可同时对整个打火成球工作过程进行监控，将状态及时反馈以保证整个设备系统能够正常运行，因为离子流是离开金属球(劈刀)和流向打火针，可改善金属球尺寸控制和提高劈刀寿命。为了保证成球尺寸和形状的一致性对电子打火放电时间和电流进行精密控制，使用高精度的晶振经分频后通过计数器实现对放电时间的精确控制。通过改变计数器预置值可以实现输出范围0～32ms连续可调，同时为了实现对放电电流的高精度控制，放电过程中采用负高低压设计。分别由两个高频变压器产生，负高压为-4.8KV～-5.2KV，负低压为-700V左右。在打火过程中首先由负高压脉冲将空气击穿，再由负低压维持放电电流。电流值可在8mA～70mA的范围内连续可调。为了提高电子打火的响应速度，所有的逻辑信号处理都通过硬件来完成，完全能够满足高速键合设备的需要。本发明对电子打火成球的状态进行全程监控，设计了完善的采样、检测和反馈电路，用户可以及时掌握打火后的状态。如果电子打火失败会反馈错误信息，使主机或用户可以根据反馈信息做出相应的处理并且在异常时及时结束放电状态，保护装置不受损坏。广泛适用于各种球键合设备。
图1是本发明的原理框图。
具体实施例方式
实施例参见图1，这种负高压电子打火成球装置，与打火放电回路相连接，它包含一个与接口电路1连接的基于可编程逻辑器件CPLD的逻辑控制电路2；一个负高压控制电路3，对其输入上述逻辑控制电路输出的负高压控制信号；一个负低压控制电路4，对其输入上述逻辑控制电路输出的负低压控制信号；一个高压高频变压器5，它接收上述负高压控制电路输出的脉冲信号，它对打火放电回路9输出一个负高压；一个低压高频变压器6，它接收上述负低压控制电路输出的高频振荡信号，它对打火放电回路9输出一个负低压；一个D/A转换器7，它将负低压控制电路输出的数字信号转换为模拟信号；一个恒流控制电路8，它将D/A转换器输出的模拟电信号经恒流后输入低压高频变压器；一个电流采样电路10，它采集打火放电回路9输出的电流信号；一个检测反馈电路11，对它输入上述电流采样电路输出的电信号，并对上述逻辑控制电路输入反馈信号。
上述接口电路1是USB接口电路、普通串行通讯接口电路或以太网接口电路。
本发明通过命令数据通讯接口1传来控制数据和命令，包括打火放电的时间值、电流值、启动和停止等数据和命令。在打火放电的时间值、电流值设定完成之后，启动命令将使本装置进入一个打火放电的工作周期，其过程是由设定的打火放电的时间值通过基于可编程逻辑器件CPLD的逻辑控制电路2产生一宽度可调的脉冲信号控制负高压控制电路3产生一宽度很窄的脉冲信号来控制高压高频变压器4瞬间导通将空气击穿，同时2产生的这一宽度可调的脉冲信号控制负低压控制电路5产生高频振荡，时间长度等于2产生的可调脉冲信号宽度，由它控制低压高频变压器6的导通时间，实现对打火放电时间的严格控制。同时由设定的电流值经八位D/A转换器7产生一模拟信号通过恒流控制电路8来限制回路电流实现对放电电流的控制，通过调节电流设定值决定决定电流的大小，精度256级可调。通过打火放电时间和电流的控制就可以实现对成球尺寸的精确控制。在打火针和金属丝之间的打火放电回路9形成负高压将空气击穿，负低压维持放电电流的打火放电过程，电流采样电路10实时采样整个打火放电过程中回路的电流值经处理放大后转换为一电压值，由检测反馈电路11对这一电压值进行比较，其结果反馈到逻辑控制电路2对整个过程中的工作状态进行实时分析，判断出打火放电过程中可能出现的三种状态，正常、开路或短路，并在开路或短路的异常情况下及时做出反应，将宽度可调的脉冲控制信号关断使低压高频变压器6停止导通，这样就及时的结束了放电状态，实现对整个装置的保护，最后再将整个过程的状态发送到命令数据通讯接口1，完成电子打火放电的整个控制过程。
权利要求
1.一种负高压电子打火成球装置，与打火放电回路相连接，其特征在于其中包含一个与接口电路连接的基于可编程逻辑器件CPLD的逻辑控制电路；一个负高压控制电路，对其输入上述逻辑控制电路输出的负高压控制信号；一个负低压控制电路，对其输入上述逻辑控制电路输出的负低压控制信号；一个高压高频变压器，它接收上述负高压控制电路输出的脉冲信号，它对打火放电回路输出一个负高压；一个低压高频变压器，它接收上述负低压控制电路输出的高频振荡信号，它对打火放电回路输出一个负低压；一个D/A转换器，它将负低压控制电路输出的数字信号转换为模拟信号；一个恒流控制电路，它将D/A转换器输出的模拟电信号经恒流后输入低压高频变压器；一个电流采样电路，它采集打火放电回路输出的电流信号；一个检测反馈电路，对它输入上述电流采样电路输出的电信号，并对上述逻辑控制电路输入反馈信号。
2.根据权利要求1所述的负高压电子打火成球装置，其特征在于上述接口电路是USB接口电路、普通串行通讯接口电路或以太网接口电路。
3.一种负高压电子打火成球装置，其特征是由基于可编程逻辑器件CPLD的逻辑控制电路产生控制信号和对反馈信号进行判断处理，由两个高频变压器分别产生负高压和负低压，通过恒流控制电路进行电流控制，回路中有电流采样电路和检测反馈电路。
4.根据权利要求1所述的负高压电子打火成球装置的应用方法，其特征在于通过命令数据通讯接口传来控制数据和命令，包括打火放电的时间值、电流值、启动和停止等数据和命令，在打火放电的时间值、电流值设定完成之后，启动命令将使本装置进入一个打火放电的工作周期；由设定的打火放电的时间值通过基于可编程逻辑器件CPLD的逻辑控制电路产生一宽度可调的脉冲信号控制负高压控制电路产生一宽度很窄的脉冲信号来控制高压高频变压器瞬间导通将空气击穿，同时逻辑控制电路产生的这一宽度可调的脉冲信号控制负低压控制电路产生高频振荡，时间长度等于产生的可调脉冲信号宽度，由它控制低压高频变压器的导通时间，实现对打火放电时间的严格控制；同时由设定的电流值经八位D/A转换器产生一模拟信号通过恒流控制电路来限制回路电流实现对放电电流的控制，通过调节电流设定值决定决定电流的大小，精度256级可调；通过打火放电时间和电流的控制就可以实现对成球尺寸的精确控制；在打火针和金属丝之间的打火放电回路形成负高压将空气击穿，负低压维持放电电流的打火放电过程，电流采样电路实时采样整个打火放电过程中回路的电流值经处理放大后转换为一电压值，由检测反馈电路对这一电压值进行比较，其结果反馈到逻辑控制电路对整个过程中的工作状态进行实时分析，判断出打火放电过程中可能出现的三种状态，正常、开路或短路，并在开路或短路的异常情况下及时做出反应，将宽度可调的脉冲控制信号关断使低压高频变压器停止导通，这样就及时的结束了放电状态，实现对整个装置的保护，最后再将整个过程的状态发送到命令数据通讯接口，完成电子打火放电的整个控制过程。
全文摘要
一种负高压电子打火成球装置，与打火放电回路相连接，它包含一个与接口电路连接的基于可编程逻辑器件CPLD的逻辑控制电路；一个负高压控制电路；一个负低压控制电路；一个高压高频变压器；一个低压高频变压器；一个D/A转换器；一个恒流控制电路；一个电流采样电路；一个检测反馈电路。解决严格控制打火成球尺寸的问题，也就是要解决精密控制电子打火成球装置的放电时间和电流强度的问题，实现对整个打火成球工作过程的自动监控，将状态及时反馈，以保证整个设备系统能够正常运行，确保电子打火成球稳定、可靠、高速。
文档编号H01L21/02GK1773786SQ20051020064
公开日2006年5月17日 申请日期2005年10月24日 优先权日2005年10月24日
发明者任绍彬, 张琦 申请人:中国电子科技集团公司第四十五研究所