端，第三电阻R3的另一端分别连接第二电容C2的另一端和发光二极管LED的阳极，发光二极管LED的阴极与第四电阻R4的一端连接，第一稳压管Zl的正极与第二稳压管Z2的正极连接，功率开关管Q的源极分别连接电火花加工工具、第一电容Cl的另一端、第二稳压管Z2的负极、第二电阻R2的另一端和第四电阻R4的另一端。
[0022]所述功率开关管Q采用源极输出方式，所述功率开关管Q选用M0SFET，有三个电极分别为栅极、源极和漏极。电火花加工的工具和被加工工件与功率开关管Q的源极连接，也即电火花加工的放电间隙与功率开关管Q的源极连接。
[0023]所述电压检测电路4包含电压比较器和与所述电压比较器输出端相连的高速光耦，所述电压比较器选取LM339N芯片，所述高速光耦选取6N137芯片。
[0024]一种单个脉冲电源的控制方法，用于控制所述的单个脉冲电源，其特征在于，所述方法步骤如下:
(1)系统上电，主振控制电路的单片机输出高电平，高电平经过功率开关驱动电路后维持高电平状态，驱动功率开关管Q的栅极；
(2)逐渐缩小电火花加工工具与被加工工件之间的距离；
(3)当距离合适时击穿工具和工件间的介质产生电火花放电加工，电压检测电路实时在线监测电火花加工工具和被加工工件放电间隙的状态，反馈到单片机中；
(4)当工具和工件间的介质击穿放电时电压检测电路改为输出低电平到主振控制电路的单片机中；
(5)主振控制电路的单片机执行延时程序到设定的脉宽，获得单个脉冲；
(6)主振控制电路的单片机输出低电平，低电平经过功率开关驱动电路后维持低电平状态，功率放大电路的功率开关管Q截止，工具和工件间结束放电。
[0025]本发明在具体实施时:系统上电后，主振控制电路I的单片机输出高电平，高电平经过功率开关驱动电路2后仍然维持高电平状态，但是在功率开关驱动电路2中获得了较大的电压，从而足以驱动功率开关管Q的栅极，因而功率放大电路3的功率开关管Q导通，直流电源5此时相当于正、负极分别直接与电火花加工工具和被加工工件连接，随着电火花加工工具逐渐缩小与被加工工件之间的距离，当距离合适时击穿工具和工件间的介质产生电火花放电加工，电压检测电路4实时在线监测电火花加工工具和被加工工件放电间隙的状态，反馈到单片机中，形成闭环控制，工具和工件间的介质未击穿时电压检测电路4输出高电平到主振控制电路I的单片机中，主振控制电路I的单片机不执行延时程序，继续持续输出高电平，当工具和工件间的介质击穿放电时电压检测电路4改为输出低电平到主振控制电路I的单片机中，此时主振控制电路I的单片机执行延时程序到设定的脉宽，获得单个脉冲，即矩形形状的脉冲，然后主振控制电路I的单片机输出低电平，低电平经过功率开关驱动电路2后仍然维持低电平状态，但低电平不足以驱动功率开关管Q的栅极，因而功率放大电路3的功率开关管Q截止，工具和工件间结束放电。上述过程可重复，脉冲宽度可以控制，改变脉冲宽度只需更改烧写入单片机的C语言延时程序即可。
[0026]本发明的脉冲电源能够产生矩形形状单个脉冲，脉冲电源产生的矩形波脉冲脉宽可以很窄，最小可达数微秒，脉宽可控可调，从而能量可以很小并可控，脉冲电源具有检测比较环节，可实现闭环控制，以单片机为核心的主振控制电路分别通过两个高速光耦与功率开关驱动电路、电压检测电路进行隔离，因此电源抗干扰性良好，此外采用独立的工作电源，稳定性好，而且脉冲电源的无感限流电阻只在脉宽时间内消耗电能量，热能损耗低。
【主权项】
1.一种单个脉冲电源，所述单个脉冲电源分别与电火花加工工具和被加工工件相连，其特征在于，所述单个脉冲电源包括:主振控制电路、功率开关驱动电路、功率放大电路和电压检测电路和直流电源； 所述主振控制电路的信号输出端与所述功率开关驱动电路的信号输入端相连，所述功率开关驱动电路的信号输出端与所述功率放大电路的信号输入端相连，所述功率放大电路的信号输出端与所述电压检测电路的一个信号输入端相连，所述电压检测电路的信号输出端与所述主振控制电路的信号输入端相连，所述功率放大电路的信号输出端同时与电火花加工工具相连，所述直流电源的正极与所述功率放大电路的能量输入端相连，所述直流电源的负极与被加工工件相连，所述被加工工件还与所述电压检测电路的另一个信号输入端相连。
2.根据权利要求1所述的单个脉冲电源，其特征在于，所述功率放大电路包括:功率开关管Q、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一稳压管Z1、第二稳压管Z2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、电感L、第一电容Cl、第二电容C2，无感限流电阻JP和发光二极管LED。
3.根据权利要求2所述的单个脉冲电源，其特征在于，所述直流电源的正极分别连接无感限流电阻JP的一端和第一二极管Dl的阴极，无感限流电阻JP的另一端分别连接第一二极管Dl的阳极和第二二极管D2的阳极，第二二极管D2的阴极分别连接电感L的一端和第一电阻Rl的一端，电感L的另一端分别连接功率开关管Q的漏极和第三二极管D3的阳极，第一电阻Rl的另一端分别连接第三二极管D3的阴极和第一电容Cl的一端，功率开关管Q的栅极分别连接第一稳压管Zl的负极、第二电阻R2的一端、第二电容C2的一端和第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端分别连接第二电容C2的另一端和发光二极管LED的阳极，发光二极管LED的阴极与第四电阻R4的一端连接，第一稳压管Zl的正极与第二稳压管Z2的正极连接，功率开关管Q的源极分别连接电火花加工工具、第一电容Cl的另一端、第二稳压管Z2的负极、第二电阻R2的另一端和第四电阻R4的另一端。
4.根据权利要求1所述的单个脉冲电源，其特征在于，所述主振控制电路包括单片机和与所述单片机相连的有源晶振。
5.根据权利要求4所述的单个脉冲电源，其特征在于，所述单片机包括AT90S8535单片机。
6.根据权利要求1所述的单个脉冲电源，其特征在于，所述功率开关驱动电路包括高速光耦和与所述高速光耦输出端相连的功率开关驱动芯片。
7.根据权利要求6所述的单个脉冲电源，其特征在于，所述高速光耦包括6N137芯片，所述功率开关驱动芯片包括TPS2812芯片。
8.根据权利要求2所述的单个脉冲电源，其特征在于，所述功率开关管Q包括M0SFET-1RF740芯片，所述功率开关管Q采用源极输出方式。
9.根据权利要求1所述的单个脉冲电源，其特征在于，所述的电压检测电路包括电压比较器和与所述电压比较器输出端相连的高速光耦，所述电压比较器包括LM339N芯片，所述高速光耦包括6N137芯片。
10.一种单个脉冲电源的控制方法，用于控制如权利要求1-9之一所述的单个脉冲电源，其特征在于，所述方法步骤如下: (1)系统上电，主振控制电路的单片机输出高电平，高电平经过功率开关驱动电路后维持高电平状态，驱动功率开关管Q的栅极； (2)逐渐缩小电火花加工工具与被加工工件之间的距离； (3)当距离合适时击穿工具和工件间的介质产生电火花放电加工，电压检测电路实时在线监测电火花加工工具和被加工工件放电间隙的状态，反馈到单片机中； (4)当工具和工件间的介质击穿放电时电压检测电路改为输出低电平到主振控制电路的单片机中； (5)主振控制电路的单片机执行延时程序到设定的脉宽，获得单个脉冲； (6)主振控制电路的单片机输出低电平，低电平经过功率开关驱动电路后维持低电平状态，功率放大电路的功率开关管Q截止，工具和工件间结束放电。
【专利摘要】本发明公开了一种单个脉冲电源，包括主振控制电路、功率开关驱动电路、功率放大电路、电压检测电路和直流电源，所述主振控制电路的信号输出端与功率开关驱动电路的信号输入端相连，功率开关驱动电路的信号输出端与功率放大电路的信号输入端相连，功率放大电路的信号输出端与电压检测电路的一个信号输入端相连，电压检测电路的信号输出端与主振控制电路的信号输入端相连，本发明的脉冲电源能够产生矩形单个脉冲，脉冲脉宽可以很窄，最小可达数微秒，脉宽可控可调，从而能量可以很小并可控，脉冲电源具有检测比较环节，可实现闭环控制，主振控制电路分别通过两个高速光耦与功率开关驱动电路、电压检测电路进行隔离，电源抗干扰性良好。
【IPC分类】H02M9-02
【公开号】CN104702142
【申请号】CN201510079442
【发明人】白军军, 李立青
【申请人】北京星航机电装备有限公司, 哈尔滨工业大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月13日