在介质阻挡放电（DBD）等离子体电源领域，随着应用场景的日益多样化和对电源性能要求的不断提高，开发具备灵活工作模式且能高效稳定运行的电源成为关键。移相脉宽调制（PWM）技术凭借其独特的控制特性，为 DBD 等离子体电源实现多模式切换提供了有效的解决方案。这一技术不仅有助于提升电源在不同工况下的适应性，还能显著优化放电效果，拓展 DBD 技术在众多领域的应用边界。​

一、移相 PWM 技术原理​

（1）基本工作机制​

移相 PWM 技术基于全桥逆变电路结构展开工作。在全桥电路中，四个功率开关管被分为两组，分别为对角线上的两个开关管组成一组。通过控制两组开关管驱动信号之间的相位差，实现对输出电压的调节。具体而言，当一组开关管导通时，另一组开关管处于截止状态，随着两组驱动信号相位差的变化，输出电压的脉冲宽度也相应改变，从而实现脉宽调制。这种调制方式使得电源能够灵活地调整输出功率，以适应不同的负载需求。​

（2）与 DBD 等离子体电源的适配性​

对于 DBD 等离子体电源，其负载特性较为复杂，在放电过程中呈现出电容性与非线性特征。移相 PWM 技术能够通过精确控制输出电压的脉冲宽度和相位，有效应对这种复杂负载。通过调节相位差，可改变电源输出电压的有效值，进而控制 DBD 放电过程中的电场强度和功率注入。例如，在放电起始阶段，可通过适当增大相位差，提高输出电压，促进等离子体的快速产生；而在放电稳定阶段，则可微调相位差，维持稳定的放电功率。​

二、DBD 等离子体电源多模式切换策略​

（1）模式划分依据​

根据 DBD 在不同应用场景下的需求，将电源工作模式划分为多种类型。常见的划分依据包括放电功率需求、气体种类及流量、处理材料特性等。例如，在工业废气处理中，针对不同浓度和成分的废气，需要电源提供不同功率等级的放电，以实现高效的污染物分解；在材料表面处理时，根据材料的种类和所需改性程度，电源需调整放电模式，以精准控制等离子体与材料表面的相互作用。​

基于移相 PWM 的模式切换实现​

1. 功率调节模式切换：通过改变移相 PWM 的相位差，电源可在不同功率模式间切换。当需要低功率放电时，减小两组开关管驱动信号的相位差，使输出电压脉冲宽度变窄，电源输出功率降低；若要增大放电功率，则增大相位差，拓宽输出电压脉冲宽度，提高功率输出。例如，在纳米材料制备过程中，初期成核阶段可能需要较低功率以保证颗粒的均匀性，此时电源切换至低功率模式；而在后续生长阶段，为加速颗粒生长，可切换至高功率模式。​

2. 气体环境适配模式切换：不同气体的电离特性和放电要求各异。对于易电离的气体，可采用较为宽松的放电模式，通过移相 PWM 技术适当降低输出电压的幅值和脉冲频率；对于难电离气体，则需增强放电强度，增大输出电压幅值并提高脉冲频率，这都可通过灵活调整移相 PWM 的控制参数来实现模式切换。如在臭氧产生中，氧气作为放电气体，与在惰性气体环境下进行材料处理时，电源需切换至不同的气体适配模式。​

3. 材料处理模式切换：针对不同材料的处理需求，电源可切换至相应的模式。在处理高分子材料时，为避免过度刻蚀，电源采用温和的放电模式，通过移相 PWM 精确控制放电能量；而在金属材料表面改性时，可能需要更高的能量注入，此时切换至高能量放电模式，改变移相 PWM 的相位差和脉冲参数，以满足材料处理的特殊要求。​

三、多模式切换技术的优势​

（1）提升电源适应性​

移相 PWM 技术实现的多模式切换使 DBD 等离子体电源能够适应极为复杂多变的工作环境。无论是不同工业领域的多样工艺需求，还是实验室研究中的灵活实验条件设置，电源都能迅速切换至合适模式，确保 DBD 系统稳定运行，极大地拓展了电源的应用范围。​

（2）优化放电效果与处理质量​

通过精准的模式切换，电源能够为不同应用提供最适宜的放电条件。在废气处理中，可根据废气成分和浓度实时调整放电模式，提高污染物去除率；在材料处理中，能针对材料特性优化放电，提升材料表面改性效果，如改善材料的亲水性、粘附性等，从而提高产品质量和生产效率。​

（3）提高能源利用效率​

多模式切换技术避免了电源在不匹配模式下的能量浪费。根据实际需求动态调整工作模式，使电源在各种工况下都能以较高的效率运行。例如，在低功率需求时采用节能模式，减少不必要的能量消耗，在高功率需求时高效输出能量，整体上提升了能源利用效率，降低了运行成本。​

四、实际应用案例​

（1）工业废水处理中的应用​

在某大型工业废水处理厂，采用基于移相 PWM 多模式切换技术的 DBD 等离子体电源处理含多种有机污染物的废水。根据废水水质的实时监测数据，电源在不同时段切换不同模式。当废水中有机污染物浓度较高时，切换至高功率、高频率放电模式，增强等离子体对污染物的降解能力；随着处理过程的推进，污染物浓度降低，电源自动切换至低功率、低频率的维持模式，持续净化废水的同时降低能耗。实际运行结果表明，该电源系统使废水处理效率提高了 30%，能耗降低了 20%。​

（2）生物医学材料表面改性中的应用​

在生物医学材料表面改性研究中，使用基于移相 PWM 的 DBD 等离子体电源对人工心脏瓣膜材料进行处理。根据材料表面需要引入的官能团和期望的微观结构变化，电源在不同处理阶段切换模式。在初始的表面活化阶段，采用高能量、短脉冲的放电模式，快速打开材料表面化学键；随后在官能团接枝阶段，切换至低能量、长脉冲模式，精确控制官能团的附着。经该电源处理后的人工心脏瓣膜材料，细胞相容性显著提高，细胞粘附和增殖效果良好，为生物医学材料的临床应用提供了有力支持。​

五、结论​

      基于移相 PWM 的 DBD 等离子体电源多模式切换技术，为 DBD 等离子体电源的发展注入了新的活力。通过巧妙利用移相 PWM 技术的特性，实现了电源在多种工作模式间的灵活切换，显著提升了电源的适应性、放电效果和能源利用效率。在实际应用中，该技术已在工业废水处理、生物医学材料表面改性等多个领域展现出卓越的性能和巨大的潜力。随着相关技术的不断进步和应用研究的深入，这一技术有望在更多领域得到广泛应用，进一步推动 DBD 等离子体技术的发展与创新，为解决更多实际问题提供高效的解决方案。​

产品展示

      SSC-DBD3050介质阻挡放电等离子体电源，使用了公司独有的智能控制技术生产，具有负载匹配范围宽，体积小，重量轻，效率高，结构简单，操作容易但功能强大，稳定可靠，等优点。电路采用模块化设计，调试维修方便。本电源独有的完善保护，使电源能够工作于各种复杂的环境，中英文提示功能，使问题清晰准确。