低温等离子电源毕业设计说明
低温等离子体消毒灭菌研究毕业论文
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第一章低温等离子体消毒灭菌设备的概述 .. (1)1.1消毒灭菌的定义和介绍 (1)1.2低温等离子体的形成 (1)1.4低温等离子体的消毒机理 (1)1.5等离子空气消毒 (2)1.6低温等离子体的用途 (2)1.7低温等离子灭菌的优势 (2)第二章低温等离子体发生器电源方案论证 (3)2.1电源的系统结构 (3)2.2工频整流滤波电路 (3)2.3单相半控桥感性负载电路 (5)2.4整流电路的选择 (7)2.5滤波电路的选择 (7)2.5.1 滤波的基本概念 (7)2.5.2 电容滤波电路 (8)2.5.3 滤波电路工作原理 (11)2.6DC/AC逆变电路 (11)2.6.1逆变电路的选择 (12)2.6.2电压型逆变电路的原理 (13)2.6.3逆变方案论证 (15)2.6.4脉宽调制（PWM）型逆变电路 (15)第三章控制电路的论证 (16)3.1整流控制电路 (16)3.1.1 单结晶体管触发电路原理 (16)3.2LM4651的引脚功能 (18)3.2.1 LM465主要参数及特点 (21)3.2.2 LM4651原理和应用电路 (21)3.3脉宽调制（PWM）型逆变电路 (23)3.4LC滤波电路 (24)3.5变压器的计算 (25)3.6基准正弦波电路的设计 (28)3.7输出电压显示仪的选择 (33)3.8频率表的选择 (34)3.9设计电路的计算 (36)第四章系统总设计图元器件清单 (39)4.1元器件清单 (39)4.2系统设计原理图 (42)第一章低温等离子体消毒灭菌设备的概述1.1消毒灭菌的定义和介绍所谓消毒，就是用物理、化学等方法杀死病原微生物以防止传染病传播的措施。
基于脉冲电源的低温等离子技术
基于脉冲电源的低温等离子技术低温等离子技术是一种利用低温等离子体对材料表面进行处理的技术。
它可以在不加热或仅加热到较低温度的情况下，改善材料表面的性质，如增加表面能、提高附着力、增强耐磨性等。
而脉冲电源则是运用脉冲电流实现材料表面等离子体处理的一种电源。
脉冲电源是一种将直流电转换成脉冲电的设备。
它通过控制脉冲宽度、频率、电流等参数，使输出电流变为一定幅值和脉冲数的脉冲信号，从而实现对材料表面的等离子体处理。
相对于传统的直流电源，脉冲电源具有以下优势：1. 能够更精确地控制等离子体的参数，如气体流量、压强、功率等，以满足不同的处理需求。
2. 能够在处理材料表面时减少热量的影响，从而保护材料的结构和性质。
3. 能够在短时间内提供高能量，从而提高等离子体处理的效率。
基于脉冲电源的低温等离子技术已经在许多领域得到了广泛的应用。
例如，它被用于表面涂层、清洗和去污、表面改性和光刻等方面。
下面分别介绍这些领域的应用。
表面涂层是低温等离子技术的一个重要应用方向。
例如，使用脉冲电源的等离子体源可以在材料表面产生高能量的离子，并将其注入到基体材料中，从而形成一层厚度很薄的涂层。
这种涂层能够提高材料表面的硬度、耐磨性、耐蚀性和附着力等性能，从而使其更适用于各种环境。
清洗和去污是低温等离子技术的另一个应用方向。
利用脉冲电源的等离子体源生成的化学活性物种，可以将固体表面的杂质和附着物去除，例如去除电子元器件的焊锡和油污。
相比于传统的化学清洗方法，这种技术无需使用有害的化学物质，同时对材料表面的热影响也很小。
表面改性是低温等离子技术的另一种重要应用。
通过脉冲电源的等离子体源可以改变表面的化学组成、形貌和晶体结构等。
例如，在金属表面形成一个高密度的氧化层，可以大幅提高它的抗腐蚀性。
而在聚合物表面，通过引入具有异丙基官能团的气体，可以大幅提高其表面能。
光刻是低温等离子技术的另一个应用。
通过使用脉冲电源的等离子体源可以在材料表面形成纳米级别的结构，从而实现微纳加工。
低温等离子体电源逆变电路的设计与实现
低温等离子体电源逆变电路的设计与实现【摘要】本文设计出了应用低温等离子体电源的逆变硬件电路，该逆变电路以C8051F系列单片机为载体，实现两路PWM波移相控制，产生幅值可调的高频交流电压，并且作为低温等离子体主电路电源使用。
1.引言低温等离子体放电根据放电特性、放电区域介质状态及放电强弱的不同，分为以下四种：辉光放电、电晕放电、火花放电、流光放电，其中在大容量放电发生器上可以获得很好的流光放电效果。
与交流电源供电相比而言，要实现高效率的低温等离子体放电，需要用高频交流电压与直流电压叠加供电。
本文的电源为高频高压的交流电与高压直流电相加获得。
考虑到低温等离子体电源的逆变电路是单相H桥逆变电路，产生高频的交流电压。
本文设计了低温等离子体电源的逆变电路，其采用C8051F系列单片机，可以实现两路PWM波移相控制单相H桥逆变和产生幅值可调的高频交流电压。
2.单相H桥逆变电路及其PWM控制方式单相电压型H桥逆变电路共有四个桥臂，可以看成由2个半桥电路单元并联组合而成，负载跨接在两半桥的输出端之间。
对于单相H桥逆变电路通常有3种比较典型的控制方式[1]。
1）移相控制方式：改变移相角来调节输出交流电压有效值的大小，输出电压也是通过移相的方式来调节，其本质为调节输出电压脉冲的宽度。
2）固定180°移相方波控制方式：对于单相电压型H桥逆变电路，2个半桥均采用180°方波控制，输出给负载的电压波形为正、负对称的180°宽的方波电压脉冲。
改变输出电压是通过改变直流电压来实现。
3）单相H桥逆变电路的PWM控制：分为单极性PWM控制方式和双极性PWM控制方式。
两者输出波形不同。
3.逆变电路的设计本文采用C8051F系列单片机来实现两路移相控制，编程实现两路方波0到180度相移，按键操作实现相位的连续可调和增减及数码管的显示。
频率设置为20KHz，占空比为50%。
3.1 编程实现移相PWM波本文采用16MHz系统时钟，时钟控制字设置如下：OSCICN高四位为0，低四位时钟选择位CLKSL=0，内部振荡器频率控制位IFCN1-0=11，内部振荡器使能位IOSCEN=1，则控制字OSCICN=0x07。
低温等离子体消毒灭菌设备电源的研究与设计
源 的设计 中，研制 了一款 原理简单 、控 制和调节性 能好 ， 有消 除谐 波、调节和稳定输 出电压等诸 多特 点的单相输 出电压 可 具 调、频率连续可调的新型等离子体 高压 电源 。
【 关键 词】低温等离子体；ＳＶＶ ＰＣ［ ２脉宽调制；逆变电 路
１引 言 ．
技术上 具有 极高 的潜在应 用价 值 。
周期 比Ｋ 个脉冲 电压 的平均值：
Ｕ ／ ｃＵｍ ｉ （／ｃ 由Ｕ （Ｖ ｄ Ｔ＝ｒ ｓｎＩ Ｕｍ ｏＡ） Ｔ ）
＝ Ｏ （ｃ ＞ ｒ ￣Ｍ Ｕ ｍ Ｕ ｍ Ｕ １ Ｆ ＞ Ｆ ） － ｒ ／ ｃ ，瞬 时
值 ：Ｕ ＩＵ ／ ｃＵ ＊ｒ／ｃ ＊ｉ ｋ Ｏ＝ ｄ Ｔ： ｄＵｍＵ ｍ ｓｎ Ｔ Ｑ
在系 统主 电路 中，单相交 流 电 Ｖ ，输 出电压ｕ＝ ４ ０ 。 ｕ 晶闸管刚触 发导通 时 ， 由于 电
等离子体高压 电 经低 频半 控桥式整 流之 后进行 大 电
源则起到关键作用 。它的性能在很大 容滤 波 ，得 到较平 滑 的且 电压 大小 感元 件产 生阻碍 电流变 化 的感应 电 程度上影响等离子体发生器 的性能。 传统的高压电源因体积和重量都大， 可调 的直流输 出电压 ，经Ｈ 电压型 动 势 ，电路 中的 电流不 能跃 变 ，将 桥 逆 变 电路 以及低 通滤 波器 ，转换成 由零逐渐 上升 。 当电流到达 最大值
＝ Ｕｒ ｍｌ ｎ Ｑ ｋ＝Ｕｄ ： Ｍ Ｕ ＝ Ｂ Ｓｎ ｔ ｎ １３ ５ ｏ ｎ ｉＮａ ＝ ．． …… ＴＣ Ｕｄ木 ｍ／ＵＣ ：ｓｉ ｃ ）
电压 脉冲 宽度和 周期 以达到变 压 目 的或 者控制 电压 脉冲 宽度和脉 冲列
ａ Ｂ ＝／ ｎ ２ Ⅱ，０ Ｕ Ｓ ｎ （ｔ （） ） ｓｎ 。可 以看出输 出电压 的频率相 Ⅱ ｏ ｉＮ Ｉ ｄ （ｔ ） ＾ ｉ ｋ ＝Ｕ ／ ｃ ｓ ２ ｄＮｎ（ｏ Ｎｏ卜ｃ ｓ ２ ｏ Ｎ ｏ 位就是 由正弦波调制信号来调控 的。 本设计采用ＰＭ ｗ 控Ｎ／ 驱动器Ｉ芯 ｃ
空气中低温等离子体生成电源的研究
空气中低温等离子体生成 电源的研究
刘海鹏 易波 １ ．中铁 电气化勘 测设计研 究院有限公 司 ３０ ５ ；２ 北京 交通 大学 电气工程 学院 １０ ４ ０２０ ． ０４ ０
使 用 效率 ，有 着 很 高 的 经济 效 益 和 市 场前 大气压辉 光放 电等 离子体 技 术应 用前 景 非 常广 泛 。 文研 究并 设 计 了大 气压 下 辉光 本
中国科技 信息 ２ｊ年第 １ 期 ｊ Ｈ Ａ ＳＩ Ｃ Ｄ １ 卜 ３ＹＩ ｏＭ Ｔ Ｓ ２１ ｏ０ ８ ｌ Ｃ ＮＥ Ｅ Ｉ Ｎ Ｒ Ａ Ｉ 印． ｏ ｃＮ Ｅ ＿ ｃ ３ Ｆ ｏ Ｄ
８ Ｏ： ０ ３６ ／ ．ｓ ．０ １ ８ ７ ．００ １ ．１ ｓ
ｒａ ｅ ｔｂｅ ｗ ｃａｇ ｔａ ｍ ｐｅｉ ｐｅｓｒ ｅ￣ ｓｓａｌ ｄｓｈ ｒｅａ ｔ ｏ ｈｒ ｒｓｕｅ ｓ ｃ
泛。电源参数对实验结果至关重要 。 采 用 高频 高 压 电源 可以 避 免 采 用直 流
电源时 限流 电阻能 耗大和 抑制弧 光放 电速度
用高频技术 ， 体积小 、 重量轻； 同时具有 “ 过 压” 过流”保护功能，可靠性高，满足了 、“
ａ ｄ ｄ ｓ ｎ ｔｅ ｈ ｈ ｆｅｕ ｎｙ ａ ｄ ｈ ｈ ｖ ｌ ｇ ｎ ｅｉ ｓ ｈ ｉ － ｒｑ ｅｃ ｎ ｉ － ｏ ｇ ｅ ｇ ｇ ｇ ｔ ｐ ｗ ｒ ｆ ｒ ｄ ｌ ｔｉ ｂ ｒｉ ｌ ｉ ｈ 曙ｅ ａｄ ｏ ｅ ｏ ｉｅ ｒ ａ ｒ ｒ ｇ ｗ ｄ ｃ ＆ ， ｎ ｅｃ ｃ ｅ ｏ ｓ
输 出的 控 制 信 号进 行 调 节 。 该 驱 动信 号 为
大气压下等离子体灭菌技术 由于在常 况 。因此 电源设 计过 程 中 ， 考虑 上述 因 素 除 压下进行而不需要低气压等离子体灭菌所必 外， 还需考虑 电力电子期问 自身的限制， 对 须的抽真空系统 ，在降低生产和运营成本 ！ 电源 提 出 了以 下 要求 ：１ 温 度 ：０ ～４ ） ℃ Ｏ 的同时大大缩短了灭菌周期 ，具有较 高的 １ ℃ ；２）输 入 电压 ：单 相 ２ ０ 、５ ＨＺ； ２Ｖ ０
低温等离子电源毕业设计
低温等离子电源毕业设计毕业设计任务书一、课题名称：低温等离子体消毒灭菌设备的电源设计二、指导老师：林波三、设计内容与要求1、课题概述关于低温等离子体的消毒灭菌机理，迄今为止人们还不能够给出比较圆满的答案。
大多数气体都能够放用混合气体激发等离子体，其消毒灭菌效果往往比单一中性气体好。
低温等离子体消毒灭菌技术的关键之一是其高压高频电源。
对高压高频电源的最重要的要求是体积小，重量轻，易于控制和高可靠性。
传统的高压电源因其体积和重量都比较大，且可靠性较低，不能满足各种实际应用场合的要求。
随着电力电子技术的发展，采用正弦波脉冲宽度（SPWM）调制的高压逆变电源可以达到上述要求，从而能较好的提高低温等离子体消毒灭菌技术的系统水平。
本课题就是设计一个SPWM调制的高压逆变电源，应用于低温等离子体消毒灭菌设备。
2、设计内容与要求1)、设计内容简单说明各种低温灭菌方法的优缺点，阐述等离子体低温灭菌的突出优越性，然后稍加展开说明离子体低温消毒灭菌的原理。
◆阐述等离子体的物理效应和应用。
◆简单论述系统构成。
◆简单论述低温等离子体消毒灭菌系统对高压高频电源的要求。
◆分析高压高频电源的系统组成，进行系统论证、主要电路模块的功能论证。
◆对高压高频的系统进行系统指标设计，对各部分电路进行设计计算。
◆设计并说明对高压高频电源的系统及各部分电路进行调试的方法和步骤。
◆指明高压高频电源可能存在的问题，说明解决的方法与途径。
（要求学生学习过电力电子技术）2）、设计要点：a) 本设计是基于SPWM脉宽调制技术的全桥高频逆变电路的一整套高压高频电源。
b) 指标要求顺序：可靠、高精度、体积小、重量轻、简单、经济、低成本、低能耗、低电磁污染。
3）、系统组态：a) 服务对象——等离子体发生器；b) 市电整流和滤波电路，获得需要的直流电源；c) 直流斩波电路，获得可调的从0伏开始的直流电源；d) 基于SPWM脉宽调制技术的全桥高频逆变电路和低通滤波器，获得频率可变的高频电压。
用于等离子体发生器的高频高压脉冲电源的设计
摘要低温等离子在工业以及军事上的应用具有非常广阔的前景。
目前，研究较多的是在大气压下以介质阻挡放电产生离子体。
介质阻挡放电(DBD)是目前一种典型的可通过大气压放电产生等离子体技术，因而受到国内及国外的广泛关注。
高频高压脉冲电源是介质阻挡放电的核心部分。
介质阻挡放电产生等离子体的效果直接与电源的频率、电压以及波形相关。
频率和电压越高，放电的效果也就越好。
所以用于介质阻挡放电的高频高压脉冲电源成为研究的重点。
根据这些特点，本文将探讨用于产生等离子脉冲电源的设计方法，设计了一种基于PWM控制的高频、高压的大功率逆变电源，电源系统主要包括整流滤波电路、逆变电路、驱动以及控制电路。
对电源的整流电路、逆变电路、驱动及保护电路等进行了分析，功率电路以IGBT为主控开关功率转换器件，采用全桥逆变电路形式，同时讨论了IGBT的特性和使用注意事项，以及对关键元器件的保护措施。
电源控制电路采用以单片机AT89C51为核心，对整个电源系统进行控制，采用脉宽调制方式来控制电源输出外特性。
本文采用了Multisim10软件对各个部分进行了逐项仿真分析，通过仿真结果进一步证明脉冲电源设计的合理性，为硬件电路设计提供重要参考和依据。
设计出适用于介质阻挡放电负载的高频高压脉冲电源。
关键词：介质阻挡放电；全桥逆变电路；IGBT ；高频高压脉冲电源；仿真。
AbstractLow-temperature plasma in the industrial and military applications has a very broad prospects. At present,most studies of producing plasma are focused on those produced by Dielectric Barrier Discharge(DBD)under atmosphere. So it is paid widely attention by home and abroad．The high-frequency and high-voltage pulse power source is the core part of the dielectric barrier discharge．The effect of plasma produced by DBD correlates directly with voltage,frequency and wave-form of the power supply.The higher the voltage and the frequency of the power supply,the better the effect of discharging. Hence，to develop discharge power supply used in DBD is the main question．Base on these feathures, This article will explore the plasma used to produce the design method of pulse power, Designed a high-frequency, high voltage high power inverter which base on PWM. this power system consists of rectifier filter circuit, inverter circuit, drive and control circuits. And analyze the power of the rectifier circuit, inverter circuit, driver and protection circuits. power circuit takes the IGBT as charging switch power for changing a component, adopting full-bridge topology circuit, And the characteristic and matters needing attention of IGBT,and the protection measures of some pivotal component. Power controlling circuit takes single microchip AT89C51 as the gore to control the whole system . and adapts PWM to control the output volt-ampere character ofpower source. In this paper,use the Multisim10 software to itemize all parts with simulative analysis.Through the simulation result,it further proves the rationality of pulsed power supply design and supplies significant references and basis for hardware circuit design. Designed for high-frequency dielectric barrier discharge high-voltage pulse power load.Key words: dielectric barrier discharge; full-bridge inverter circuit; IGBT;high frequency high voltage pulse power; simulation.目录1 绪论 (1)1.1等离子体及介质阻挡放电概述 (1)1.1.1 等离子体的概念 (1)1.1.2 等离子体的应用 (2)1.1.3 介质阻挡放电概述 (2)1.1.4 介质阻档放电电路的物理结构和工作原理 (3)1.1.5负载特性及高频高压脉冲电源研制必要性 (3)1.2国内外高频高压脉冲电源的研究现状 (4)1.3高频高压电源研制的难点 (4)2 电源电路的设计 (6)2.1电源研制方案 (6)2.2整流滤波电路 (7)2.2.1 整流滤波电路设计 (7)2.2.2 本设计使用的整流电路 (7)2.2.3滤波电路 (9)2.3逆变电路原理 (10)2.4输出电路 (11)3 功率开关器件 (12)3.1功率开关器件的应用 (12)3.2绝缘栅双极晶体管（IGBT） (13)3.2.1 IGBT功率开关管应用 (13)3.2.2 IGBT的工作原理 (14)3.2.3 IGBT的主要参数 (14)3.2.4 IGBT对驱动电路的要求 (14)3.2.5 IGBT的驱动 (15)3.2.6 EXB841工作原理 (15)3.2.7 EXB841典型应用电路及引脚功能表 (16)4PWM单片机控制 (18)4.1PWM驱动电路模块 (18)4.2PWM控制系统 (18)5 高频高压脉冲电源计算机仿真 (21)5.1电源主回路仿真 (21)5.1.1 NI Multisim10仿真软件 (21)5.1.2 Multisim特点 (21)5.1.3 高频高压脉冲电源主电路的模型 (22)5.1.5 逆变电路模型和仿真 (23)5.1.6 串联谐振电路模型和仿真 (24)5.1.7 PWM信号仿真 (25)5.1.8 IGBT的开关特性的仿真 (26)6 硬件调试 (28)总结 (30)谢辞 (31)参考文献 (32)附录 (33)附录1程序 (33)附录2PWM信号发生器硬件电路原理图及其PCB图 (39)附录3电源模型电路原理图及其PCB图 (40)附录4PWM信号仿真图 (41)附录5主电路原理图 (43)附录6总电路原理图 (43)1 绪论介质阻挡放电技术可以用来产生等离子体，而等离子体在工业及军事上的应用具有十分广阔的前景。
等离子电手术刀电路设计
摘要等离子体是物质存在（固、液、气体）的第四种状态，是由大量带电粒子组成的非束缚状态的宏观体系。
日常生活中也随处可见，闪电、霓虹、日光、等离子体电视等都是人们日常能感受得到的等离子体技术。
“等离子体”这门近代物理学始创于二十世纪五十年代，作为迅速发展的新兴学科其低温等离子体、冷等离子体、热等离子体技术已广泛应用于医学、电子、工业、军事及日常生活等众多领域。
低温等离子体作为一种高新技术，因其对环保及医学方面的突出贡献，已越来越受到国内外专家学者的关注。
等离子电手术刀也应运而生。
低温等离子消融技术也因此备受关注，与传统的手术相比，低温等离子消融技术有着微创、精确、方便、安全等特点。
现在鼻炎、扁桃体、腺样体、咽喉等疾病得到了广泛的应用。
本设计旨在通过制作基于MOSFET半桥逆变的高频高压电源以特100kHz超低频率电能激发介质（Nacl）产生等离子体。
在40~70℃蛋白质可逆变性的温度范围内，靠“等离子体”产生的声波打断分子键，将蛋白质等生物大分子直接裂解成O2，CO2，N2等气体，从而以“微创”的代价完成对组织切割、打孔、消融、皱缩和止血等多种功能。
关键字：低温等离子；UC3842；UC3825；MOSFET半桥逆变AbstractPlasma is existing material (solid, liquid, gas) of the fourth state, is made of a number of charged particles of the bound the macroscopic system of the state. There are everywhere in daily life, lightning, neon, the sun, and plasma TV. This is people daily can feel of plasma technology.“P lasma” th e door of the modern physics, as a rapid development of emerging discipline in the 1950s, the low temperature plasma, cold plasma, hot plasma technology has been widely used in medicine, electronics, industrial, military and daily life and many other fields. Low temperature plasma as a kind of new and high technology, because of the environmental protection and the contribution of the medicine, already more and more get the attention of experts and scholars at home and abroad. Plasma electricity a scalpel also arises at the historic moment. Low temperature plasma ablation technology also got more attention. Compared with traditional surgery, low temperature plasma ablation technology has the characteristic of accurate and convenient with minimally invasive, security and so on. Now the wide range of applications in rhinitis, tonsil, adenoid, throat and other diseases.The design aims to make based on MOSFET half-bridge converter of the high frequency, high voltage power supply in certain low frequency power 100 KHz stimulate medium (Nacl) produce plasma. In 40 ~ 70 ℃protein reversible degeneration of the temperature range, By "plasma" generated the sound waves to break molecular bonds, proteins and other biological macromolecules to direct cleavage into O2, CO2, N2 and other gases Thus with "minimally invasive" price to complete the organizational cutting, drilling, ablation, shrinkage and bleeding and other features.Keywords: low temperature plasma; ablation technique; MOSFET half-bridge inverter目录1 绪论 (1)1.1 低温等离子介绍 (1)1.1.1 简介 (1)1.1.2 解释 (1)1.1.3 实验 (1)1.1.4 应用 (2)1.1.5 市场 (3)1.1.6 技术 (3)1.2 在现代医学上的应用—低温等离子消融技术 (4)1.2.1 等温等离子消融技术介绍 (4)1.2.2 工作原理 (4)1.2.3 低温等离子消融术四大优点 (5)1.2.4 展望与前景 (6)2 等离子电源的制作 (8)2.1 等离子电源 (8)2.2 等离子电源的设计方案 (8)3 等离子电源300V直流电压部分 (11)3.1 220V整流部分原理图 (11)3.2 防电磁干扰及过流保护 (11)3.2.1 低通滤波电路 (12)3.2.2 压敏电阻器 (13)3.2.3 共模扼流圈 (14)4 BUCK DC-DC变换 (16)4.1 UC3842电流型控制器 (16)4.1.1 UC3842简介 (16)4.1.2 UC3842内部结构 (17)4.1.3 UC3842外围电路 (19)4.1.4 DC-DC开关管的控制电路 (20)4.1.5 电流负反馈的积分电路和电流保护 (21)4.1.6 稳压电路及过流保护 (22)4.1.7 UC3842调试 (22)4.2 BUCK开关型调整器 (23)4.2.1 BUCK调整器的基本工作方式 (23)4.2.2 BUCK调整器连续工作模式的电感设计 (24)5 半桥逆变电路 (25)5.1 半桥逆变电路的工作原理 (25)5.2 半桥逆变触发电路 (27)5.2.1 PWM函数发生电路 (27)5.2.2 UC3825特点和引脚说明 (27)5.2.3 UC3825调试 (31)5.2.4 驱动电路 (32)5.3 吸收回路 (35)6 高频变压器的设计 (38)6.1 面积乘积法（AP法） (38)6.2 高频高压变压器制作的特殊要求 (40)总结 (41)致谢 (42)参考文献 (43)附录A 英文文献 (44)附录B 中文文献 (49)附录C 电路图 (52)1 绪论1.1 低温等离子介绍1.1.1 简介低温等离子体技术是一门已相对成熟和蓬勃发展的应用学科，它已在传统和高技术领域得到了广泛的应用。
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毕业设计任务书一、课题名称：低温等离子体消毒灭菌设备的电源设计二、指导老师：林波三、设计内容与要求1、课题概述关于低温等离子体的消毒灭菌机理，迄今为止人们还不能够给出比较圆满的答案。
大多数气体都能够放用混合气体激发等离子体，其消毒灭菌效果往往比单一中性气体好。
低温等离子体消毒灭菌技术的关键之一是其高压高频电源。
对高压高频电源的最重要的要求是体积小，重量轻，易于控制和高可靠性。
传统的高压电源因其体积和重量都比较大，且可靠性较低，不能满足各种实际应用场合的要求。
随着电力电子技术的发展，采用正弦波脉冲宽度（SPWM）调制的高压逆变电源可以达到上述要求，从而能较好的提高低温等离子体消毒灭菌技术的系统水平。
本课题就是设计一个SPWM调制的高压逆变电源，应用于低温等离子体消毒灭菌设备。
2、设计内容与要求1)、设计内容简单说明各种低温灭菌方法的优缺点，阐述等离子体低温灭菌的突出优越性，然后稍加展开说明离子体低温消毒灭菌的原理。
◆阐述等离子体的物理效应和应用。
◆简单论述系统构成。
◆简单论述低温等离子体消毒灭菌系统对高压高频电源的要求。
◆分析高压高频电源的系统组成，进行系统论证、主要电路模块的功能论证。
◆对高压高频的系统进行系统指标设计，对各部分电路进行设计计算。
◆设计并说明对高压高频电源的系统及各部分电路进行调试的方法和步骤。
◆指明高压高频电源可能存在的问题，说明解决的方法与途径。
（要求学生学习过电力电子技术）2）、设计要点：a) 本设计是基于SPWM脉宽调制技术的全桥高频逆变电路的一整套高压高频电源。
b) 指标要求顺序：可靠、高精度、体积小、重量轻、简单、经济、低成本、低能耗、低电磁污染。
3）、系统组态：a) 服务对象——等离子体发生器；b) 市电整流和滤波电路，获得需要的直流电源；c) 直流斩波电路，获得可调的从0伏开始的直流电源；d) 基于SPWM脉宽调制技术的全桥高频逆变电路和低通滤波器，获得频率可变的高频电压。
其中正弦波发生器的设计可以选用成熟电路（几片集成电路组合设计）或自行设计电路。
SPWM控制电路可以自行设计或选用国外的专用芯片（例如LM4651）进行设计；e) 高频升压变压器，获得高频高压的正弦电压。
4）、系统主要技术指标：输出电压幅度变化范围；输出电压频率变化范围：-10℃—40℃；市电电源供电。
四、设计参考书与期刊杂志：《等离子物理学》、《电力电子技术》、《电子技术》、《检测技术》、《电工手册》、《电子元件手册》、“物理学报”、“电力电子技术”、“自动化技术”等。
毕业设计任务书(小三、宋体、加粗、居中)一、课题名称：XXXXX（小四、宋体）二、指导老师：XXX(小四、宋体)三、设计内容与要求（小四、宋体）课题概述（五号、宋体）设计内容与要求（五号、宋体）四、设计参考书（小四、宋体）XXXXX（五号、宋体）五、设计说明书要求（小四、宋体）（以下五号、宋体）封面目录内容摘要（200～400字左右，中英文）引言正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、计算、分析、论证，设计结果的说明及特点）结束语附录（参考文献、图纸、材料清单等）六、毕业设计进程安排（小四、宋体）（以下五号、宋体）1、毕业设计答辩要求答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导老师审阅，由指导老师写出审阅意见。
学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。
答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法、试验方法、测试方法，测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。
2、毕业设计论文要求文字要求：说明书要求打印（除图纸外），不能手写。
文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。
图纸要求：按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。
曲线图标要求：所有曲线、图标、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。
附3：毕业设计进程（8周时间）暑假：前期准备，完成毕业设计相关资料的收集、设计方案的确定。
第1~2周：方案设计讨论，教师辅导；第3周：分系统方案论证、设计初稿；第4~5周：分系统方案设计初稿；第6周：第一次检查，讨论并改写文稿；第7周：第2次检查，完善文稿辅导答辩；第8周：设计书成绩评定、答辩。
前言将等离子体技术用于消毒灭菌技术上具有极高的潜在应用价值。
因而要求等离子体发生器具有体积小，重量轻，易于控制和高可靠性的特点。
作为等离子体发生器中一个重要的组成部分——等离子体高压电源则起到关键作用。
它的性能在很大程度上影响等离子体发生器的性能。
传统的高压电源因体积和重量都大，且性能不好，满足不了实际应用的需要。
随着电力电子技术和开关器件的发展，高压逆变电源的高频化及脉宽调制波形改善技术使得高压电源的性能成倍提高，体积成倍减小，应用范围越来越广。
针对等离子体高压电源的特殊要求，本文将SPWM技术用于该电源控制中，它具有原理简单、控制和调节性能好，具有消除谐波、调节和稳定输出电压等诸多特点，研制了一台单相输出电压可调、频率连续可调的等离子体高压电源。
等离子体是由电子、离子等带电粒子构成的物质第四态，在等离子体高频电磁场中受带电粒子轰击以及紫外线辐照等作用，细菌病毒细胞上的电荷分布被彻底破坏并形成电击穿而迅速死亡。
等离子体消毒灭菌技术是新一代的高科技灭菌技术，它能克服现有灭菌方法的一些局限性和不足之处，提高消毒灭菌效果。
例如对于不适宜用高温蒸汽法和红外法消毒处理的塑胶、光纤、人工晶体及光学玻璃材料、不适合用微波法处理的金属物品，以及不易达到消毒效果的缝隙角落等地方，采用本技术，能在低温下很好地达到消菌灭菌处理而不会对被处理物品造成损坏。
本技术采用的等离子体工作物质无毒无害。
本技术还可应用到生产流水线上对产品进行消毒灭菌处理。
针对等离子体高压电源的特殊要求，本文将SPWM技术用于该电源控制中，它具有原理简单、控制和调节性能好，具有消除谐波、调节和稳定输出电压等诸多特点，研制了一台单相输出电压可调、频率连续可调的等离子体高压电源。
摘要低温等离子消毒技术因其具有快捷、安全和高效率等优点而受到国内外广泛研究。
本设计是利用介质阻挡放电产生等离子体原理，研制一种等离子消毒电源。
是基于SPWM脉宽调制技术，利用LM4651驱动器的PWM控制能力的全桥高频逆变电路和低通滤波器，获得频率可调的高频电压。
实现了对负载频率的可靠跟踪和对逆变状态的可靠控制。
关键词：低温等离子体；SPWM调制技术；电源AbstractThe technology of the low-temperature sterilization has been researched by all over the world because of its many advantages such as fast, safe and high efficiency.The present design is the use of dielectric barrier discharge plasma principle, the development of a plasma sterilization power.This design is based on the SPWM pulse-duration modulation technology. And take advantage of the LM4651 drives PWM control’s entire bridge high frequency inversion electric circuit and the low pass filter, obtains the frequency adjustable voltage, the power supply can track the load resonant frequency rapidly and accurately.Key words: low-temperature plasma; SPWM modulation; power目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章低温等离子体消毒灭菌设备的概述 (1)1.1消毒的定义 (1)1.2 灭菌的定义 (1)1.3 低温等离子体的形成 (2)1.4 低温等离子体灭菌器的应用 (2)1.5 低温等离子体灭菌器的优势 (3)第2章离子体高压电源主电路的论证和设计 (5)2.1 电源的系统结构 (5)2.2工频整流滤波电路 (5)2.2.1 单相桥式整流电路论证及设计 (6)2.2.2.方案的选择 (14)2.2.3 滤波电路的论证及设计 (15)2.2.4 滤波电路的选择 (18)2.3 DC/AC逆变电路 (19)2.3.1 逆变电路的选择 (19)2.3.2 电压型逆变电路的原理 (20)2.3.3 脉宽调制（PWM）型逆变电路 (22)2.3.4 开关管的选择 (27)第3章控制保护电路的论证及设计 (24)3.1 整流逆变控制电路 (25)3.2 RC串并联式正弦波振荡电路 (28)3.3 相应的显示电路及辅助电路 (32)3.4 辅助电源 (34)参考文献 (35)致谢 (36)附录 (37)系统总设计图 (38)第1章低温等离子体消毒灭菌设备的概述1.1消毒的定义所谓消毒，就是用物理、化学等方法杀死病原微生物以防止传染病传播的措施。
利用物理、化学等方法杀死病原微生物以防止传染病传播的措施。
常用的消毒法有物理的加热消毒法和化学的药剂消毒法。
加热能使病原微生物细胞中的蛋白质凝固并使酶失活，因而能杀死微生物。
煮沸是最常用的加热消毒法，一般不产芽孢的微生物经5分钟煮沸就可被杀死。
用于消毒的化学药剂称消毒剂。
常用的消毒剂种类很多，有75%酒精、碘酒、红溴汞（红药水）、龙胆紫（紫药水）、氯等。
大多数消毒剂能使蛋白质凝固，碘酒中的碘能与蛋白质中的氨基酸结合，红溴汞中的汞能与蛋白质中的巯基结合，氯在与水作用时放出具有很强氧化能力的新生氧，使蛋白质氧化变性。
消毒剂一般只对细菌的营养体有效，而对芽孢很少有杀死作用。
消毒在日常生活中应用于传染病的预防，如对饮水、食品、餐具等通过煮沸进行消毒。
牛奶、饮料等食品可放在62～63℃下处理30分钟进行消毒。
这样既可将结核分枝杆菌、伤寒沙门氏菌等病原微生物杀死，又不影响牛奶、饮料等的风味。
英国医生李斯特于1865年首先使用石炭酸对医生的双手、手术器械、包扎绷带、手术部位等进行消毒，其后外科手术的死亡率很快从45～80%下降为15%。