偏压电源

发布时间：2022-12-23 16:43
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：1870

　　偏压电源是真空电弧离子镀及其它真空物理气相沉积设备中一个重要组件，在镀膜工艺流程中为工件提供负（或正）偏压。

偏压电源


偏压电源作用

　　1）提高真空等离子体内带电粒子的能量，轰击清洗所镀工件表面，使工件表面经受高能粒子撞击后得到崭新的表层，从而提高后续沉积膜层的结合力

　　2）提高并控制真空等离子体内带电粒子的能量，提高膜层与工件基体结合力

　　3）靠不同的电压输出极性或方式改变沉积规则，调整膜层颜色

　　4）克服偏压电源工作于真空等离子体环境中，由高电压引起的阴极弧光放电烧伤工件


偏压电源说明

　　偏压电源工作于二级高频变换模式，单极脉冲方式输出。电源的电压调整通过改变高频变换电路的电源电压来实现，调压电路具有1%的稳率。高频变换电路产生10-90%脉冲电压。由于电源的输出电压与脉冲宽度独立调整，在满足工艺所需电压同时，通过改变脉冲宽度来控工件温升。电源适用于各类工具镀膜及装饰镀膜 。

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　　电源是电子设备中用于将电能转换为特定形式和电压的供电装置。各种类型的电源具有不同的工作原理和特点，从传统的直流电源到现代的开关电源，每种电源都有其独特的优缺点。　　1. 线性电源　　工作原理：　　线性电源通过线性稳压器将交流电源转换为所需的直流电压。它们包括变压器、整流器和稳压器等组件，可以提供稳定的输出电压。　　优势：　　低噪声：线性电源通常输出较低的电磁干扰和噪声。　　简单设计：结构相对简单，易于设计和维护。　　输出稳定：提供较为稳定的输出电压，适用于对电压精度要求较高的场合。　　劣势：　　效率低：由于在稳压过程中产生很多热量，效率较低。　　体积大：变压器和散热器占用空间，体积相对较大。　　重量重：由于使用变压器，重量较大。　　2. 开关电源　　工作原理：　　开关电源通过快速切换开关元件将输入电源转换为高频脉冲，再通过滤波器等电路得到稳定的直流输出电压。　　优势：　　高效率：开关电源利用高频开关进行电能转换，效率高达90%以上。　　小体积：体积小巧，适用于需要紧凑空间的应用场合。　　轻量化：相比线性电源，开关电源更轻便。　　劣势：　　电磁干扰：开关电源可能会引入较多的电磁干扰。　　复杂设计：开关电源设计相对复杂，需要更多的保护电路。　　成本较高：制造成本较高，价格略高于线性电源。　　3. 直流电池电源　　工作原理：　　直流电池电源通过化学反应将化学能转换为电能，为设备提供直流电源。　　优势：　　便携性：适用于移动设备，方便携带和使用。　　无电网依赖：不受电网情况影响，可随时供电。　　环保：不产生二氧化碳等排放物，对环境友好。　　劣势：　　容量限制：容量有限，需要定期充电或更换电池。　　寿命有限：电池寿命有限，需定期更换。　　成本较高：长期运行成本略高。　　不同类型的电源在工作原理和特点上存在显著差异，选择合适的电源取决于具体应用需求。线性电源适用于对噪声要求较低、输出稳定性要求高的场合;开关电源适用于需要高效率和小体积的应用，但要注意电磁干扰问题;直流电池电源适用于移动设备和环境友好型的需求，但需要考虑电池寿命和成本等因素。　　在实际应用中，通常需要综合考虑电源的功耗、效率、稳定性、成本、体积、重量等因素，以选择最适合的电源类型。同时，在设计电子设备时，也可以根据具体的应用场景和要求采用不同类型的电源组合，以达到最佳的供电效果和性能表现。
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　　一、常用的通讯方式　　在前面数字电源与模拟电源中有讲到，为了能够更好的实现数字电源的管理与控制，数字电源需要具备通讯功能。　　通过上位机软件，工程师能够设置电源参数并控制电源状态。但是由于数字电源控制核心输出的是TTL电平，与外围设备通讯时存在电平标准定义不一致的情况，因此需要电平转换芯片来实现两者间的数据交换。数字电源中常用的通讯方式包括RS485、RS232、CAN、TCP/IP以及I2C等。　　(一)通讯方式分类　　通讯方式按照数据的传输方式分为串行通讯以及并行通讯。　　并行通讯：以字节或字节倍数为传输单位进行传输，传输速度快但远距离时成本高，适合于近距离、大量和快速的信息交换场景。　　串行通讯：又称为点对点通讯，通讯一次发送一位数据，线路少成本低，易于扩展，适合远距离传输，是目前最为常用的通讯方式。　　按照不同分类方式，串行通讯又可以分为以下几种：　　1、按照通讯方向分为单工通讯、半双工通讯以及全双工通讯。①单工通讯中信息只能单向传输，收发端固定不变。②半双工通讯信息可双向传输，但发送与接收不能同时进行，通讯收发端可变，如对讲机就是典型的半双工通讯方式。③全双工通讯允许数据同时在两个方向上传输，在每一端都设置了发送器和接收器，并配置2根数据线进行信号传递。　　2、按照数据同步方式可分为同步通讯与异步通讯。①同步通讯要求收发端的时钟频率一致，信息帧由同步字符、数据字符和校验字符(CRC)组成。②异步通讯时不要求收发端时钟同步，发送时间间隔不定，传输时应给字节加上开始位和停止位，以便接收端正确接收信息。　　(二)通讯方式对比这里对数字电源中常用通讯方式进行了对比。　　二、通讯电路介绍　　(一)RS232RS-232采用负逻辑电平，“0”电平电压范围为3~15V，“1”电平电压范围为-15~-3V，9引脚是目前主流的接口形态。RS-232电平转换电路分隔离与非隔离两种。　　其中非隔离型电路可利用三极管或非隔离电平转换芯片实现(如ADI公司的MAX232ESE、ADM232AARNZ 以及ti公司的MAX3232IDR等)。而隔离型电平转换芯片有RSM232，ADI的ADM3251EARWZ以及Maxliner的 SP3232EEY等。　　本文提供了一种典型的三极管电平转换电路以及RSM232的接口连接电路图。　　三极管电平转换电路的工作原理分析：　　通过二极管D1与电容C7的作用使得A点电压保持在-3V~-15V。　　当TXD=1时，Q3截止，PCRXD电压与PCTXD电压相等，PCRXD=1;　　当TXD=0时，Q3导通，则PCRXD电压约为+5V，PCRXD=0。　　当PCTXD=1时，Q4截止，RXD电压约为5V，RXD=1;　　当PCTXD=0时，Q4导通，RXD电压为0，RXD=0。　　D2是为了防止Q4的BE反向击穿。　　(二)RS485RS-485标准弥补了RS-232通讯距离短、速率低等缺点，数据信号采用差分传输方式，抗干扰能力强。RS-485使用一对双绞线(A线与B线)进行数据传输，当AB线之间的电压差在-6~-2V范围内时表示“0”，当AB线之间的电压差在 +2~+6V范围内时表示“1”。同时RS485在传输电缆的最远端需要连接匹配电阻，其阻值应等于传输电缆的特性阻抗，连接示意图如下。　　RS485电平转换芯片分为隔离与非隔离两种。　　典型的非隔离型芯片有MAX3485、ADI公司的MAX13487EESA+T以及TI公司的SN75176BDR;常用的隔离型芯片有RSM3485PHT、TI公司的 ISO3082DWR以及 ISL32705E。　　(三)CANCAN总线通讯采用差分信号的形式进行数据传输。信号传输线分为CAN_H以及CAN_L。总线上逻辑“0”表示显性，差分电压差约为2V(CAN_H=3.5V,CAN_L=1.5V);逻辑“1”表示隐性，差分电压为0V9CAN_H=2.5V,CAN_L=2.5V)。CAN采用数据帧的方式进行数据传递，标准的CAN数据帧结构如下图。　　CAN通讯接口电路可分为隔离与非隔离两种。　　非隔离电路是将控制核心的CAN接口与驱动IC的TX、RX直接连接，各节点之间没有电气隔离。为了保证总线网络的通讯稳定性，CAN通讯接口通常会采用隔离结构。隔离电路可以利用分立器件(如光耦)或采用集成器件(隔离型CAN收发器)实现。　　常用CAN通讯收发芯片有恩智浦的TJA1050T、 美国微芯的MCP2551T以及TI公司的ISO1050等。　　以ISO1050为例。芯片内部集成了电气隔离结构，同时采用隔离变压器对芯片两侧电源Vcc1与Vcc2进行隔离，确保芯片能够起到有效的隔离作用。电路在芯片的电源端与接地端间连接有去耦合电容以降低干扰，并在CAN_H、CAN_L端与地之间并联TVS二极管起到快速电压保护作用。　　(四)TCP/IPTCP/IP协议分为四个层次：链路层、网络层、传输层和应用层。　　应用层包含了http、ftp等协议，传输层包含了TCP与UDP协议。网络层包含了IP协议，对数据加上IP地址和其他数据以确定传输目标。数据链路层为数据加上以太网协议首部，并进行CRC编码，为最后的数据传输做准备。　　TCP/IP通讯可采用内嵌TCP/IP协议的以太网协议栈芯片(如W5500、 CH395、WT8266-S3)或采用交换机实现，目前数字电源中常采用后一种方式。　　数字电源常用通讯方式的通讯原理以及电路实现就介绍到这里了。讲过了采样电路、驱动电路、通讯电路，那我们的数字电源外围电路课程也就告一段落了。
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冗余电源和ups电源二者之间有什么区别
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　　在电力供应领域，冗余电源和不间断电源(UPS)是常见的备用电源解决方案，用于确保关键设备和系统在电力中断或故障时继续正常运行。尽管它们都为提供稳定电力起到至关重要的作用，但冗余电源和UPS电源之间存在一些关键区别。本文将深入探讨这两种备用电源方案的特点、用途和优势，以便读者更好地理解它们之间的差异。　　1. 冗余电源　　1.1 特点　　冗余电源系统涉及将多个电源单元连接在一起，以实现对主电源的备份。　　在冗余电源系统中，当主电源发生故障或中断时，备用电源单元会自动接管电力供应，确保系统的连续性和可靠性。　　1.2 用途：冗余电源通常用于关键设备和系统，如数据中心、通信基站等，以确保在主电源失效时能够无缝切换到备用电源，避免停机时间和数据丢失。　　1.3 优势　　冗余电源系统具有快速切换的能力，可以在几毫秒内完成电源转换，减少了系统中断的时间。　　冗余电源系统相对较简单，成本较低，适用于需要基本备用电源功能的场景。　　2. UPS电源　　2.1 特点　　UPS电源是一种独立的电源系统，通过内置的蓄电池提供电力，用于在主电源中断时维持设备的运行。　　UPS电源通常包括整流器、逆变器和蓄电池等组件，可以实现从交流电到直流电再到交流电的转换。　　2.2 用途　　UPS电源广泛应用于对电力质量要求高、不能容忍任何停机时间的设备和系统，如医疗设备、金融机构的服务器等。　　UPS电源还可用于稳压、滤波和保护设备免受电力波动和浪涌损害。　　2.3 优势　　UPS电源系统具有更长的备用电源时间，依赖蓄电池提供电力，可以支持数分钟甚至数小时的运行时间。　　UPS电源系统能够在电力中断时平稳过渡到备用电源，避免了设备由于突然掉电而受损的风险。　　3. 冗余电源和ups电源的区别总结　　冗余电源和UPS电源都是重要的备用电源解决方案，其选择取决于具体应用场景的需求和要求。
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