一种适用于准分子灯的能量回馈式双极性脉冲型驱动电路

本发明涉及电力电子的供电电源领域，特别涉及一种适用于介质阻挡放电准分子灯的供电电源。

背景技术：

1、理论分析和实验结果都表明：施加在准分子灯上激励电压的形状和频率对准分子灯的放电效率有着重要影响。进一步的实验结果表明，具有适宜的上升率和下降率的双极性激励波形、必备的激励电压空闲时间及抑制阻挡激励电压波形的多次振荡能极大地降低辉光放电的强度、产生更为均匀的放电及降低准分子灯的工作温度。为了实现这一目标，科研人员提出了结构各异的各种脉冲型供电电源。基于多电平电路、marx电路和磁压缩电路的供电电源虽然可以在准分子灯上产生单极性或双极性准方波激励脉冲，但这些能生成准方波激励脉冲的供电电源并不实用，存在诸如元器件数目多、工作频率低及供电电源效率不高的缺陷。因此，在实际应用中多采用基于谐振原理在准分子灯上生成双极性脉冲激励。但现有的基于谐振原理的供电电源，虽然较好地解决了准分子灯工作的高频化及激励波形的脉冲化，但依然存在无法根据准分子灯的特性调整双极性激励电压波形的上升下降率、激励电压空闲时间、抑制激励电压波形的多次振荡及实现准分子灯上能量的回馈。

2、因此，如何提供一种解决上述技术问题的准分子灯的双极性脉冲式驱动电路是本领域技术人员目前需要解决的问题。

技术实现思路

1、本申请提供了一种适用于准分子灯的能量回馈式双极性脉冲型驱动电路。该驱动电路不仅具有电路结构简单、开关管控制简便的优点，还能根据准分子灯的具体对电路参数进行调节，确保准分子灯工作在最优状态。

2、本发明目的通过以下技术方案予以实现：

3、一种适用于准分子灯的能量回馈式双极性脉冲型驱动电路，其特征在于，包括：直流电源、第一谐振电感(l1)、第二谐振电感(l2)、第一二极管(d1)、第二二极管(d2)、第三二极管(d3)、第四二极管(d4)、第五二极管(d5)、第六二极管(d6)、第一谐振电容(c1)、第二谐振电容(c2)、第一功率开关管(s1)、第二功率开关管(s2)和带中心抽头的升压变压器；

4、所述直流电源的阳极分别与所述第一谐振电感(l1)的第一端、所述第二谐振电感(l2)的第一端相连、所述第五二极管(d5)阴极和所述第六二极管(d6)阴极相连；

5、所述第一谐振电感(l1)的第二端与所述第一二极管(d1)的阳极相连；

6、所述第一二极管(d1)的阴极分别与所述第二二极管(d2)的阳极和所述第一谐振电容(c1)的第一端相连；

7、所述第二二极管(d2)的阴极与所述第一功率开关管(s1)的第一端相连；

8、所述第一谐振电容(c1)的第二端与所述第三二极管(d3)的阳极和所述变压器的第一原边绕组第一端相连；

9、所述直流电源的阴极分别与所述第一功率开关管(s1)的第二端、所述第二功率开关管(s2)的第二端、所述变压器的第一原边绕组第二端相连、所述变压器的第二原边绕组第一端相连；

10、所述第二谐振电感(l2)的第二端与所述第四二极管(d4)的阳极相连；

11、所述第四二极管(d4)的阴极分别与所述第五二极管(d5)的阳极和所述第二谐振电容(c2)的第一端相连；

12、所述第五二极管(d5)的阴极与所述第二功率开关管(s2)的第一端相连；

13、所述第二谐振电容(c2)的第二端分别与所述第六二极管(d6)的阳极和所述变压器的第二原边绕组第二端相连；

14、所述变压器的副边绕组的第一端和第二端分别与准分子灯的两端相连。

15、优选的，所述第一谐振电容(c1)的电容值与所述第二谐振电容(c2)的电容值相等。

16、优选的，所述第一谐振电感(l1)的电感值与所述第二谐振电感(l2)的电感值相等。

17、优选的，所述第一功率开关管(s1)与所述第二功率开关管(s2)的工作频率及占空比均相等、所述占空比不高于0.1。

18、优选的，所述第一功率开关管(s1)和所述第二功率开关管(s2)的工作相位相差180度。

19、优选的，所述第一二极管(d1)、第二二极管(d2)、第三二极管(d3)、第四二极管(d4)、第五二极管(d5)、第六二极管(d6)均为快速恢复二极管。

20、优选的，所述第一功率开关管(s1)和第二功率开关管(s2)均为nmos，其中，所述第一功率开关管(s1)和所述第二功率开关管(s2)第一端均为nmos的漏极；所述第一功率开关管(s1)和所述第二功率开关管(s2)第二端均为nmos的源极。

21、优选的，可以改变所述第一功率开关管(s1)和所述第二功率开关管(s2)调节供电电源的输出频率。

22、优选的，所述变压器的副边可以连接多种不同形式的负载，如臭氧发生器等。

23、本发明与现有技术相比的优点在于：

24、(1)可以在准分子灯上生成双极性脉冲激励波形；

25、(2)驱动电路可以在一个周期使准分子灯出现4次放电线性，能充分发挥准分子灯负载的性能。

26、(3)可以通过改变谐振电容的数值改变激励波形的上升率

27、(4)施加在准分子灯上激励电压不会多次振荡。

28、(5)能实现准分子上能量回馈到直流电源

技术特征：

1.一种适用于准分子灯的能量回馈式双极性脉冲型驱动电路，其特征在于，包括：直流电源、第一谐振电感(l1)、第二谐振电感(l2)、第一二极管(d1)、第二二极管(d2)、第三二极管(d3)、第四二极管(d4)、第五二极管(d5)、第六二极管(d6)、第一谐振电容(c1)、第二谐振电容(c2)、第一功率开关管(s1)、第二功率开关管(s2)和带中心抽头的升压变压器；

2.根据权利要求1所述的一种适用于准分子灯的能量回馈式双极性脉冲型驱动电路，其特征在于，所述第一谐振电容(c1)的电容值与所述第二谐振电容(c2)的电容值相等。

3.根据权利要求1所述的一种适用于准分子灯的能量回馈式双极性脉冲型驱动电路，其特征在于，所述第一谐振电感(l1)的电感值与所述第二谐振电感(l2)的电感值相等。

4.根据权利要求1所述的一种适用于准分子灯的能量回馈式双极性脉冲型驱动电路，其特征在于，所述第一功率开关管(s1)与所述第二功率开关管(s2)的工作频率及占空比均相等、所述占空比不高于0.1。

5.根据权利要求1所述的一种适用于准分子灯的能量回馈式双极性脉冲型驱动电路，其特征在于，所述第一功率开关管(s1)和所述第二功率开关管(s2)的工作相位相差180度。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种适用于准分子灯的能量回馈式双极性脉冲型驱动电路，其特征在于，所述第一二极管(d1)、第二二极管(d2)、第三二极管(d3)、第四二极管(d4)、第五二极管(d5)、第六二极管(d6)均为快速恢复二极管。

7.根据权利要求1-5任一项所述的一种适用于准分子灯的能量回馈式双极性脉冲型驱动电路，其特征在于，所述第一功率开关管(s1)和第二功率开关管(s2)均为nmos，其中，所述第一功率开关管和所述第二功率开关管(s2)第一端均为nmos的漏极；所述第一功率开关管(s1)和所述第二功率开关管(s2)第二端均为nmos的源极。

8.根据权利要求1-5任一项所述的一种适用于准分子灯的能量回馈式双极性脉冲型驱动电路，其特征在于，可以改变所述第一功率开关管(s1)和所述第二功率开关管(s2)调节供电电源的输出频率。

9.根据权利要求1-5任一项所述的一种适用于准分子灯的能量回馈式双极性脉冲型驱动电路，其特征在于，所述变压器的副边可以连接多种不同形式的负载，如臭氧发生器等。

技术总结
本发明公开一种适用于准分子灯的能量回馈式双极性脉冲型驱动电路。本发明提出的双极性脉冲式驱动电路主要由对称两路脉冲电压生成部分、准分子灯能量回馈通路和一个三绕组变压器组成。在脉冲电压生成部分中，通过谐振回路自动完成谐振电容的充电、通过控制对应功率开关管的开通及关断来释放谐振电容的能量，并在准分子灯上形成脉冲式激励电压、由反馈二极管构造能量回馈通路可实现准分子灯能量自动回馈到供电电源。本发明公开的驱动电路不仅能在准分子灯上生成高频双极性脉冲激励波形还适用于多种不同形式的负载，如臭氧发生器等。

技术研发人员：唐雄民,梁淘,黎成辉,周逸平,张淼,李学聪
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/7/29