一种用于电化学加工的纳秒级脉宽脉冲电源的制作方法
【专利摘要】一种用于电化学加工的纳秒级脉宽脉冲电源，涉及脉冲电源。设有单片机、可编程正弦波发生器、数字电位器、比较器、光耦、限流电阻、加工正极、加工负极、三极管和直流电源；所述单片机的输出端口分别接可编程正弦波发生器的输入端和数字电位器的输入端，可编程正弦波发生器的输出端和数字电位器的输出端分别接比较器的输入端，比较器的输出端接光耦的输入端，光耦的输出端接三极管的输入端，三极管的输出端接直流电源，直流电源接限流电阻的一端，限流电阻的另一端接加工正极，加工正极经加工负极与三极管连接。组成简单，各种元器件在市面上也很容易买到，故具有低成本、易获得、易控制、应用范围广等优点。
【专利说明】
一种用于电化学加工的纳秒级脉宽脉冲电源
技术领域
[0001]本实用新型涉及脉冲电源，尤其是涉及一种用于电化学加工的纳秒级脉宽脉冲电源。
【背景技术】
[0002]作为电化学加工机床的主要组成部分---脉冲电源提供发生电化学反应所需要的电压，用以产生电解腐蚀以去除金属。它是影响加工工艺指标关键的设备之一，其性能的优劣直接影响电化学加工的速度、精度、稳定性、工件表面粗糙度以及电极耐加工性，同时也是产品升级换代的标志。
[0003]相关研究表明，电化学脉冲电解加工能够显著改进电解加工过程，是实现微细电解加工的重要措施之一。在电化学脉冲电解加工中，电解液的周期性的更新及间断，使得间隙中的电解产物如溶解的金属、析出的氢气及产生的焦耳热等能够被及时排除，因此可以在比传统直流更小的加工间隙和更高的电流密度下进行加工。高的电流密度能够提高表面加工质量，同时小间隙可以显著改善加工精度。
[0004]传统形式的电化学加工脉冲电源虽然在某些场合有应用，但是已经不能完全满足加工的一些要求。随着电力电子技术、计算机控制技术的发展以及现代控制理论的不断丰富，电化学加工脉冲电源技术也得到了很大的发展。出现了许多新型的脉冲电源和新的发展趋势。目前针对电化学加工脉冲电源主要有以下两个研究趋势:一类是基于阴极沉积的增材制造技术的电铸脉冲电源，另一类是基于阳极溶解的减材制造技术的电解加工脉冲电源。
[0005]电化学脉冲电源一般使用高频器件(如CPLD，FPGA)发出需要的脉冲，在经过放大以驱动后级的开关管，从而得到电化学加工所需纳秒级的脉冲。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供可产生脉宽可控的纳秒级脉冲的一种用于电化学加工的纳秒级脉宽脉冲电源。
[0007]本实用新型设有单片机、可编程正弦波发生器、数字电位器、比较器、光耦、限流电阻、加工正极、加工负极、三极管和直流电源；
[0008]所述单片机的输出端口分别接可编程正弦波发生器的输入端和数字电位器的输入端，可编程正弦波发生器的输出端和数字电位器的输出端分别接比较器的输入端，比较器的输出端接光親的输入端，光親的输出端接三极管的输入端，三极管的输出端接直流电源，直流电源接限流电阻的一端，限流电阻的另一端接加工正极，加工正极经加工负极与三极管连接。
[0009]所述单片机控制数字电位器，为高速比较器提供稳定的参考电压，单片机以控制可编程正弦波发生器产生所需频率的正弦波信号，该信号经过高速比较器之后，被截取成为脉冲信号，经过高速光耦隔离之后，控制三极管的导通和关闭，直流电源提供电压，经过限流电阻的限流之后，便会在加工正极和加工负极之间产生纳秒级的加工脉冲。
[0010]本实用新型使用正弦波发生器、数字电位器以及高速比较器的组合，获得高频的脉冲。通过对单片机编程或上位机可以通过串行通信向单片机发送指令，单片机对可编程正弦波发生器和数字电位器进行控制，以获得需要的频率和脉冲宽度。
[0011]本实用新型输出的脉冲频率由正弦波发生器发出的正弦波频率决定，脉冲宽度由数字电位器提供给高速比较器的参考电压决定。
[0012]本实用新型的组成相当简单，各种元器件在市面上也很容易买到，故具有低成本、易获得、易控制、应用范围广等优点。
[0013]本实用新型中数字电位器通过单片机的控制产生不同的电阻值，经过分压后获得不同的电压值，为高速比较器提供参考电压，可编程正弦波发生器通过单片机的控制产生不同频率的正弦波信号，经过高速比较器将信号截取成为脉冲信号，经过高速光耦隔离之后，驱动高速三极管，从而产生纳秒级脉宽的脉冲。
[0014]本实用新型的创新点在于应用高速比较器对正弦波进行截取，以此种新颖的方式获得电化学加工用的纳秒级的脉冲。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型实施例的电路组成框图。
【具体实施方式】
[0016]参见图1，本实用新型实施例设有单片机1、可编程正弦波发生器2、数字电位器3、比较器4、光耦5、限流电阻6、加工正极7、加工负极8、三极管9和直流电源10。
[0017]所述单片机I的输出端口分别接可编程正弦波发生器2的输入端和数字电位器3的输入端，可编程正弦波发生器2的输出端和数字电位器3的输出端分别接比较器4的输入端，比较器4的输出端接光耦5的输入端，光耦5的输出端接三极管9的输入端，三极管9的输出端接直流电源10，直流电源10接限流电阻6的一端，限流电阻6的另一端接加工正极7，加工正极7经加工负极8与三极管9连接。
[0018]所述单片机I控制数字电位器3，为高速比较器提供稳定的参考电压，单片机以控制可编程正弦波发生器2产生所需频率的正弦波信号，该信号经过高速比较器4之后，被截取成为脉冲信号，经过高速光耦5隔离之后，控制三极管的导通和关闭，直流电源10提供电压，经过限流电阻6的限流之后，便会在加工正极7和加工负极8之间产生纳秒级的加工脉冲。
[0019]以下给出本实用新型的使用方法:
[0020]I，通过对单片机I进行编程，按照所需要的频率和脉宽，对可编程正弦波发生器2和数字电位器3进行编程，以产生比较器4所需频率的正弦波和参考电压(此步骤也可通过上位机来控制，即在上位机输入参数，通过串行通信等方式传给单片机)。
[0021]2，正弦波信号经过比较器4，信号被截取成为电化学加工所需的纳秒级脉冲。
[0022]3，纳秒级脉冲信号经过光耦5进行光电隔离。
[0023]4，驱动信号被隔离之后直接驱动三极管9，用以控制加工电路。
[0024]5，直流电源10在三极管9的控制下，产生加工脉冲，经过限流电阻6后，到达加工正极7和加工负极8，以完成加工。
【主权项】
1.一种用于电化学加工的纳秒级脉宽脉冲电源，其特征在于设有单片机、可编程正弦波发生器、数字电位器、比较器、光耦、限流电阻、加工正极、加工负极、三极管和直流电源；所述单片机的输出端口分别接可编程正弦波发生器的输入端和数字电位器的输入端，可编程正弦波发生器的输出端和数字电位器的输出端分别接比较器的输入端，比较器的输出端接光耦的输入端，光耦的输出端接三极管的输入端，三极管的输出端接直流电源，直流电源接限流电阻的一端，限流电阻的另一端接加工正极，加工正极经加工负极与三极管连接。
【文档编号】B23H3/02GK205496719SQ201620317179
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】褚旭阳, 陈小市, 胡志鹏, 李佳锴
【申请人】厦门大学