一种高精度脉冲电源发生器的制作方法

本技术涉及脉冲电源，更具体地，涉及一种高精度脉冲电源发生器。

背景技术：

1、纳米压印技术，是采用热塑性聚合物或硅基材料等作为模板，利用纳米压印机对模板表面进行微米或纳米级别的压印，通过控制压印力和时间来制备具有特定形状和结构的纳米模板。纳米压印机在模板表面制备出所需的微米或纳米级别的结构后，将待制备材料和模板一起置于高温下进行热压，使待制备材料得到复制，从而批量复刻具有特定形状和结构的纳米材料。

2、在纳米压印的过程中，纳米压印机的各项控制参数，例如压印力和压印时间，需达到高精度的技术要求，而压印力的控制精度，与纳米压印机的脉冲电源具有较大的关系。然而，一般的脉冲电源控制精度往往难以达到纳米压印机所要求的精度，从而制约了纳米压印机的控制精度，因此，如何设计一种能够实现高精度调节的脉冲电源，对于提升纳米压印机的控制精度具有积极的意义。

技术实现思路

1、本实用新型针对现有技术中存在的技术问题，提供一种高精度脉冲电源发生器，以解决普通脉冲电源的控制精度难以满足纳米压印机要求的问题。

2、为了解决背景技术提出的问题，本实用新型提供了一种高精度脉冲电源发生器，包括高压充电单元、脉冲放电单元和监控单元，其中：

3、所述高压充电单元的输出端连接所述脉冲放电单元的输入端，用于为脉冲放电单元提供高压直流电；

4、所述脉冲放电单元包括依次连接的可控储能模块和可控脉冲调制模块，所述可控储能模块用于将输入的高压直流电按照储能控制信号对应的容量进行储存；所述可控脉冲调制模块的输出端连接负载，用于根据脉冲调制信号将储存的电能调制成对应波形的脉冲信号、并释放到所述负载上；

5、所述监控单元连接脉冲放电单元，用于根据所述负载的类型向可控储能模块输出储能控制信号，以及向可控脉冲调制模块输出脉冲调制信号。

6、在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以作出如下改进。

7、可选的，所述可控储能模块包括主充电模块和多个辅充电模块，所述主充电模块和m个所述辅充电模块并联设置，m为正整数；所述主充电模块包括主储能电容和防反二极管，所述主储能电容一端接地、另一端连接所述高压充电单元的输出端和所述可控脉冲调制模块的输入端，所述防反二极管与主储能电容并联，且防反二极管反偏设置；单个所述辅充电模块包括储能开关、辅储能电容和正偏设置的第一整流管、第二整流管，所述高压充电单元的输出端依次串联所述储能开关、第一整流管和第二整流管后连接所述可控脉冲调制模块的输入端，所述第一整流管和第二整流管的公共节点连接所述辅储能电容的一端，所述辅储能电容的另一端接地；所述储能开关的控制端连接所述监控单元的储能控制信号输出端，用于根据接收的储能控制信号控制所述辅储能电容是否进行充电。

8、可选的，所述可控脉冲调制模块包括n+1个相互串联的波形调节电感和n个旁路开关，n为正整数，所述旁路开关与波形调节电感一一对应并联；所述旁路开关的控制端连接所述监控单元的脉冲调制信号输出端，用于根据接收的脉冲调制信号控对应波形调节电感进行旁路控制。

9、可选的，所述脉冲放电单元还包括放电主开关，所述放电主开关串联在所述波形调节电感和负载之间，放电主开关的控制端连接所述监控单元，用于根据监控单元输出的放电控制信号对负载放电。

10、可选的，所述脉冲放电单元还包括保护电阻，所述保护电阻与所述负载并联。

11、可选的，脉冲电源发生器还包括泄能单元，所述泄能单元一端连接所述可控储能模块、另一端接地；所述泄能单元包括串联设置的泄能电阻和泄能开关，所述泄能开关为常闭开关，且所述泄能开关的控制端连接所述监控单元的泄能控制信号输出端，用于在满足泄能条件时泄放所述可控储能模块储存的电能。

12、可选的，所述监控单元还包括电压监测模块，所述电压监测模块连接所述可控储能模块，用于监测所述可控储能模块的实时电压。

13、可选的，所述监控单元还包括电流监测模块，所述电流监测模块与所述脉冲放电单元串联，以监测实时的系统工作电流。

14、可选的，脉冲电源发生器还包括hmi(human machine interface，人机界面)模块，所述hmi模块与监控系统通信连接，以提供人机交互渠道。

15、可选的，脉冲电源发生器还包括屏蔽机柜，所述高压充电单元、脉冲放电单元和监控单元集成设置在所述屏蔽机柜内，所述屏蔽机柜上设有负载接口和电源接口，所述负载接口用于连接所述脉冲放电单元的输出端和所述负载，所述电源接口用于连接所述高压充电单元的输入端和外部电源。

16、本实用新型提供的一种高精度脉冲电源发生器，通过高压充电单元将外部电源转化为高压直流电为脉冲放电单元提供充电电源，脉冲放电单元通过容量可调的可控储能模块、采用电容储存式功率压缩，然后经过波形可调的可控脉冲调制模块为负载提供所需要的脉冲瞬态高功率。最终释放到负载的脉冲波形可在可控储能模块以及可控脉冲调制模块分别进行独立调节，例如在可控储能模块可进行m级调节，在可控脉冲调制模块可进行n级调节，最终获得的脉冲波形可进行m*n级调节，本实用新型的方案大大增加了脉冲波形的调整范围和调整精度，满足纳米丝印工艺对高精度脉冲波形的需求。

技术特征：

1.一种高精度脉冲电源发生器，其特征在于，包括高压充电单元、脉冲放电单元和监控单元，其中：

2.根据权利要求1所述的一种高精度脉冲电源发生器，其特征在于，所述可控储能模块包括主充电模块和多个辅充电模块，所述主充电模块和m个所述辅充电模块并联设置，m为正整数；所述主充电模块包括主储能电容和防反二极管，所述主储能电容一端接地、另一端连接所述高压充电单元的输出端和所述可控脉冲调制模块的输入端，所述防反二极管与主储能电容并联，且防反二极管反偏设置；单个所述辅充电模块包括储能开关、辅储能电容和正偏设置的第一整流管、第二整流管，所述高压充电单元的输出端依次串联所述储能开关、第一整流管和第二整流管后连接所述可控脉冲调制模块的输入端，所述第一整流管和第二整流管的公共节点连接所述辅储能电容的一端，所述辅储能电容的另一端接地；所述储能开关的控制端连接所述监控单元的储能控制信号输出端，用于根据接收的储能控制信号控制所述辅储能电容是否进行充电。

3.根据权利要求1所述的一种高精度脉冲电源发生器，其特征在于，所述可控脉冲调制模块包括n+1个相互串联的波形调节电感和n个旁路开关，n为正整数，所述旁路开关与波形调节电感一一对应并联；所述旁路开关的控制端连接所述监控单元的脉冲调制信号输出端，用于根据接收的脉冲调制信号控对应波形调节电感进行旁路控制。

4.根据权利要求3所述的一种高精度脉冲电源发生器，其特征在于，所述脉冲放电单元还包括放电主开关，所述放电主开关串联在所述波形调节电感和负载之间，放电主开关的控制端连接所述监控单元，用于根据监控单元输出的放电控制信号对负载放电。

5.根据权利要求1所述的一种高精度脉冲电源发生器，其特征在于，所述脉冲放电单元还包括保护电阻，所述保护电阻与所述负载并联。

6.根据权利要求1所述的一种高精度脉冲电源发生器，其特征在于，脉冲电源发生器还包括泄能单元，所述泄能单元一端连接所述可控储能模块、另一端接地；所述泄能单元包括串联设置的泄能电阻和泄能开关，所述泄能开关为常闭开关，且所述泄能开关的控制端连接所述监控单元的泄能控制信号输出端，用于在满足泄能条件时泄放所述可控储能模块储存的电能。

7.根据权利要求1所述的一种高精度脉冲电源发生器，其特征在于，所述监控单元还包括电压监测模块，所述电压监测模块连接所述可控储能模块，用于监测所述可控储能模块的实时电压。

8.根据权利要求1所述的一种高精度脉冲电源发生器，其特征在于，所述监控单元还包括电流监测模块，所述电流监测模块与所述脉冲放电单元串联，以监测实时的系统工作电流。

9.根据权利要求1所述的一种高精度脉冲电源发生器，其特征在于，脉冲电源发生器还包括hmi模块，所述hmi模块与监控系统通信连接，以提供人机交互渠道。

10.根据权利要求1所述的一种高精度脉冲电源发生器，其特征在于，脉冲电源发生器还包括屏蔽机柜，所述高压充电单元、脉冲放电单元和监控单元集成设置在所述屏蔽机柜内，所述屏蔽机柜上设有负载接口和电源接口，所述负载接口用于连接所述脉冲放电单元的输出端和所述负载，所述电源接口用于连接所述高压充电单元的输入端和外部电源。

技术总结本技术提供一种高精度脉冲电源发生器，包括高压充电单元、脉冲放电单元和监控单元，其中：高压充电单元的输出端连接脉冲放电单元的输入端，用于为脉冲放电单元提供高压直流电；脉冲放电单元包括依次连接的可控储能模块和可控脉冲调制模块，可控储能模块用于将输入的高压直流电按照储能控制信号对应的容量进行储存；可控脉冲调制模块的输出端连接负载，用于根据脉冲调制信号将储存的电能调制成对应波形的脉冲信号、并释放到负载上；监控单元连接脉冲放电单元，用于根据负载的类型向可控储能模块输出储能控制信号，以及向可控脉冲调制模块输出脉冲调制信号。本技术增加了脉冲波形的调整范围和调整精度，满足了高精度脉冲波形的需求。技术研发人员：赵正涛受保护的技术使用者：武汉脉源电气有限公司技术研发日：20231129技术公布日：2024/7/29