【正文】 摘 要低溫等離子消毒技術(shù)因其具有快捷、安全和高效率等優(yōu)點而受到國內(nèi)外廣泛研究。利用介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生等離子體原理，并利用 LM4651 驅(qū)動器的 PWM 控制能力，研制一種等離子消毒電源。本設(shè)計是基于 SPWM 脈寬調(diào)制技術(shù)的全橋高頻逆變電路和低通濾波器，獲得頻率可調(diào)高頻電壓。實現(xiàn)了對負載頻率的可靠跟蹤和對逆變狀態(tài)的可靠控制。關(guān)鍵詞：低溫等離子體；SPWM 調(diào)制技術(shù)；電源 AbstractLowtemperature plasma sterilization technology because of its speed, safety and efficiency advantages at home and abroad have been extensively studied. The use of dielectric barrier discharge plasma principle, and take advantage of the LM4651 drives PWM control, the development of a plasma sterilization power.The present design is based on the SPWM technology PWM fullbridge inverter circuits and highfrequency lowpass filter, frequency adjustable to obtain the highfrequency voltage. The realization of the load on the frequency of the inverter for reliable tracking and reliable control of the state.Key words: lowtemperature plasma。 SPWM modulation。 power目 錄摘 要 ............................................................VABSTRACT...........................................................VI第一章 低溫等離子體消毒滅菌設(shè)備的概述 .............................1 消毒的定義 ....................................................1 滅菌的定義 ....................................................1 等離子體滅菌器作用原理 ........................................2 低溫等離子體的產(chǎn)生 ............................................3 低溫等離子體滅菌器的應(yīng)用 ......................................4 低溫等離子體滅菌器的優(yōu)勢 ......................................5 等離子體空氣消毒 ..............................................5 等離子體高壓電源的要求 ........................................6第二章 等離子體高壓電源主電路的設(shè)計和論證 .........................7 電源的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ................................................7 工頻整流濾波電路 ..............................................7 單相半波可控整流電路 ......................................8 單相橋式全控整流電路 .....................................12 單相橋式半控整流電路 .....................................14 整流電路的選擇 ...........................................16 濾波電路的論證 ...........................................16 濾波電路的選擇 ...........................................21 DC/AC 逆變電路 ................................................22 逆變電路的工作原理 .......................................22 電壓型單相半橋逆變電路 ...................................22 電壓型單相全橋逆變電路 ...................................24 電流型單相橋式逆變電路 ...................................25 逆變電路的選擇 ...........................................31 高頻升壓電路 .................................................31 電壓器的概述 .............................................31 變 壓 器 的 工 作 原 理 ........................................31 SPWM產(chǎn)生電路 .................................................32 LM4651 的電路 .............................................32 基準正弦波電路 ...............................................36 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 ...........................................39 單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)和工作原理 ...............................40 單結(jié)晶體管脈沖發(fā)生電路 ...................................40 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 .......................................41第三章 低溫等離子消毒滅菌電源的系統(tǒng)設(shè)計 ...........................42 單相橋式全控整流電路的設(shè)計 ...................................42 單相橋式全控橋式整流電路帶電感性負載電路參數(shù)的計算 .......42 晶閘管及參數(shù) .............................................43 晶閘管的選擇 .............................................43 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的設(shè)計 .....................................43 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 ........................................43 橋式整流電容濾波電路的設(shè)計 ...................................44 單相橋式整流電容濾波電路參數(shù)的計算 .......................44 SPWM正弦波脈寬調(diào)制逆變電路的設(shè)計 ..............................45 正弦波脈寬調(diào)制逆變電路 ....................................45 LC 濾波電路的設(shè)計 .............................................48 濾波器輸出設(shè)計 ...........................................48 變壓器設(shè)計 ...................................................49 SPWM 產(chǎn)生電路的設(shè)計 ...........................................52 LM4651 的原理圖 ...........................................52 LM4651 的引腳功能 .........................................52 LM465 主要參數(shù)及特點 ......................................53 開關(guān)管的選擇 .............................................54 基準正弦波電路的設(shè)計 .........................................56 采用場效應(yīng)管進行自動穩(wěn)幅 ..................................56 過流、過壓保護電路及相應(yīng)的顯示電路設(shè)計 ......................56 頻 率 表 的 選 擇 ..........................................56 輸出電壓顯示儀的選擇 ....................................57 輔助電源 ....................................................58 設(shè)計電路的計算 ...........................................58 Lm7815 的參數(shù) .............................................59第四章 系統(tǒng)總設(shè)計圖元器件清單 ......................................60元器件清單 .........................................................61致 謝 ...........................................................63畢業(yè)設(shè)計心得 .......................................................64參考文獻 ...........................................................65第一章 低溫等離子體消毒滅菌設(shè)備的概述 消毒的定義利用物理、化學(xué)等方法殺死病原微生物以防止傳染病傳播的措施。常用的消毒法有物理的加熱消毒法和化學(xué)的藥劑消毒法。加熱能使病原微生物細胞中的蛋白質(zhì)凝固并使酶失活，因而能殺死微生物。煮沸是最常用的加熱消毒法，一般不產(chǎn)芽孢的微生物經(jīng) 5 分鐘煮沸就可被殺死。用于消毒的化學(xué)藥劑稱消毒劑。常用的消毒劑種類很多，有 75%酒精、碘酒、紅溴汞（紅藥水）、龍膽紫（紫藥水）、氯等。大多數(shù)消毒劑能使蛋白質(zhì)凝固，碘酒中的碘能與蛋白質(zhì)中的氨基酸結(jié)合，紅溴汞中的汞能與蛋白質(zhì)中的巰基結(jié)合，氯在與水作用時放出具有很強氧化能力的新生氧，使蛋白質(zhì)氧化變性。消毒劑一般只對細菌的營養(yǎng)體有效，而對芽孢很少有殺死作用。消毒在日常生活中應(yīng)用于傳染病的預(yù)防，如對飲水、食品、餐具等通過煮沸進行消毒。牛奶、飲料等食品可放在 62～63℃下處理 30 分鐘進行消毒。這樣既可將結(jié)核分枝桿菌、傷寒沙門氏菌等病原微生物殺死，又不影響牛奶、飲料等的風(fēng)味。英國醫(yī)生李斯特于 1865 年首先使用石炭酸對醫(yī)生的雙手、手術(shù)器械、包扎繃帶、手術(shù)部位等進行消毒，其后外科手術(shù)的死亡率很快從 45～80%下降為 15%。這充分顯示了消毒在臨床應(yīng)用上的重要作用和意義。 滅菌的定義與滅菌劑強度的制約。微生物對滅菌劑的抵抗力取決于原始存在的群體密度、菌種或環(huán)境賦予菌種的抵抗力。滅菌是所謂滅菌，就是用理化方法殺死一定物質(zhì)中的微生物的微生物學(xué)基本技術(shù)。滅菌的徹底程度受滅菌時間獲得純培養(yǎng)的必要條件，也是食品工業(yè)和醫(yī)藥領(lǐng)域中必需的技術(shù)。 熱滅菌法 　利用高溫使微生物細胞內(nèi)的一切蛋白質(zhì)變性，酶活性消失，致使細胞死亡。通常有干熱、濕熱和間歇加熱滅菌等法。 干熱滅菌 　直接利用火焰將微生物燒死（如燒接種環(huán)、載玻片和試管口等）。不能用火焰滅菌的物品則利用熱空氣滅菌,將物品放在烘箱中加熱到160～170℃,持續(xù) 90 分鐘，此法適用于玻璃、金屬和木質(zhì)的器皿。 濕熱滅菌 　以沸水、蒸氣和蒸氣加壓滅菌。巴氏滅菌法就是濕熱滅菌，此法有兩種方式，①低溫長時間處理：在 ～℃下處理 30 分鐘；②高溫短時間處理：在 ℃或略高溫度下處理 15 分鐘。在上述諸法中，以蒸氣加壓滅菌效果最好，可用常壓蒸氣滅菌，也可在高壓蒸氣鍋中（一般使用 1 千克/厘米 2）滅菌,其蒸氣溫度可達 121℃,能將耐熱的芽孢在 30 分鐘內(nèi)全部殺死。但對某些易被高壓破壞的物質(zhì)，如某些糖或有機含氮化合物，宜在 千克/厘米 2 壓力下(110℃)滅菌 15～30 分鐘。 間歇滅菌 　連續(xù) 3 天,每天進行一次蒸氣滅菌的方法。此法適用于不能耐 100℃以上溫度的物質(zhì)和一些糖類或蛋白質(zhì)類物質(zhì)。一般是在正常大氣壓下用蒸氣滅菌 1 小時。滅菌溫度不超