专利名称：电加工脉冲电源高低压组合供电的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电加工脉冲电源高低压组合供电的装置，特别是指一种利用高低压组合供电电源取代传统供电电源及限流电阻、用以降低电加工供电损耗、提高供电效率的电加工脉冲电源高低压组合供电的装置，属于电子设备技术领域。
如
图1所示，其为电火花加工时的脉冲电压波形和与之相应的电流波形。该电压波形及电流波形都可分为两个部分。第一部分为击穿加工间隙的小电流高压部分，其作用是在施加加工脉冲的开始阶段击穿加工电极与工件之间的绝缘介质，该电压为200-300V；与之相应的电流为几个安培。第二部分为相对于击穿电压和击穿电流而言的低电压和高电流的工作部分，该电压为20-50V；与之相应的电流为数十到数百安培。
如图2所示，其为现有的电火花加工机床的脉冲电源电路原理图。它包括工频变压器T、整流桥D、滤波器(本电路中采用由电感L、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4组成的π型滤波器)、限流电阻R、功率电子开关1、加工电极2以及工件3。其中由工频变压器T、整流桥D、滤波器组成供电电源，限流电阻R、功率电子开关1、加工电极2以及工件3串联后连接到供电电源的两端，加工电极2和工件3放置在加工电解质之中，并保留有间隙，功率电子开关1的控制端连接到输出脉冲驱动信号的驱动电路(图中未示，该驱动电路可以采用市售的函数发生器)的输出端，由该驱动电路控制功率电子开关1的导通或关断。
由
图1及图2可以知道当施加加工脉冲以后，当所施加的电压由较高的击穿电压急剧降低到工作电压时，大量的电功率都消耗在限流电阻上，因此，该电阻必须为大功率电阻，这增加了电加工设备的制造成本，并且需要使用电风扇为其强行降温。而使用电风扇又会进一步消耗电能量。另外，现有技术的变压器输出的电压高、电流大，电工损耗不可避免，因此，现有技术不但大量浪费电能，而且回大量地发热，造成环境温度的上升。
有鉴于如上所述的现有技术的不足和缺陷，本实用新型的主要目的在于电加工脉冲电源高低压组合供电的装置，利用高低压组合供电的方式分别在不同的阶段向加工电极和工件提供电源，从而节省电能，降低损耗。
本实用新型的另一目的在于提供一种电加工脉冲电源高低压组合供电的装置，利用高频开关电源替代传统的工频变压器、整流器、滤波器，从而省去大功率的限流电阻，在减少发热的同时降低电加工设备的制造成本。
本实用新型的目的是通过如下的技术方案实现的一种电加工脉冲电源高低压组合供电的装置，该装置至少包括第一供电电源、第二供电电源、限流电阻以及高频功率电子开关，该第一供电电源和第二供电电源与同一输入电源连接，该第一供电电源和第二供电电源的输出分别经过限流电阻连接到高频功率电子开关的输入端，该高频功率电子开关的输出端连接到加工电极。
所述的高频功率电子开关包括一个或一个以上的功率场效应晶体管和一个或一个以上的功率隔离栅场效应晶体管，该功率场效应晶体管的输入端与第一供电电源的输出端连接，该功率隔离栅场效应晶体管的输入端与第二供电电源的输出端连接；功率场效应晶体管的输出端与功率隔离栅场效应晶体管的输出端连接为向加工电极提供组合脉冲的输出端。
所述的第一供电电源及第二供电电源为直流电源或高频开关电源。
第一供电电源输出的电压为击穿电压，第二供电电源输出的电压为工作电压，该击穿电压高于工作电压。
本实用新型利用高低压组合供电的方式分别在不同的阶段向加工电极和工件提供电源，同时，利用高频开关电源替代了传统的工频变压器、整流器和滤波器，从而省掉了大功率的限流电阻，达到了节省电能、降低损耗、减少发热的目的，同时，也降低了电加工设备的制造成本。
以下结合附图及具体的实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
图1为电火花加工的脉冲电压、电流波形示意图。
图2为现有的电火花加工机床的脉冲电源电路原理图。
图3为本实用新型的电路原理图。
图4为本实用新型一实施例的高频功率电子开关电路原理图。
图5为本实用新型一实施例的驱动电路的电路原理图。
如图3所示，本实用新型的供电电源包括第一供电电源P1、第二供电电源P2、限流电阻RX1、RX2、高频功率电子开关K；该第一供电电源P1提供电加工脉冲的击穿电压；该第二供电电源P2提供电加工脉冲的工作电压；该高频功率电子开关将第一供电电源P1和第二供电电源P2提供的电压组合为电加工脉冲并输出到加工电极2和工件3；其中，第一供电电源P1及第二供电电源P2为高频开关电源。由第一供电电源P1所提供的电加工脉冲的击穿电压高于由第二供电电源P2提供的电加工脉冲的工作电压。
在向加工电极施加的电加工脉冲的最初时刻，由高频功率电子开关K将由第一供电电源P1提供的击穿电压输出到加工电极2和工件3；当位于加工电极2和工件3之间间隙中的电解质被击穿后，高频功率电子开关K输出由第二供电电源P2提供的工作电压，由于在加工电极2和工件3之间间隙中的电解质被电离的前后分别施加不同的电压，由此避免了传统方法中电解质被电离时出现的高电能损耗，利用这种高低压组合供电的方式分别在不同的阶段向加工电极和工件提供电源，替代了传统的工频变压器、整流器、滤波器，从而省去大功率的限流电阻，在减少发热的同时降低了电加工设备的制造成本。
如图4所示，本实用新型的一实施例包括第一供电电源P1、第二供电电源P2、限流电阻RX1、RX2以及高频功率电子开关K，该第一供电电源P1和第二供电电源P2共同连接到市电供电电源上，该第一供电电源P1和第二供电电源P2的输出分别经过限流电阻RX1、RX2连接到高频功率电子开关K的输入端，该高频功率电子开关的输出端连接到加工电极2。
上面所述的高频功率电子开关K包括功率场效应晶体管T1和功率隔离栅场效应晶体管T2，该功率场效应晶体管T1的输入端经过限流电阻RX1与第一供电电源P1的输出端连接，该功率隔离栅场效应晶体管T2的输入端经过限流电阻RX2与第二供电电源P2的输出端连接；功率场效应晶体管T1的输出端与功率隔离栅场效应晶体管T2的输出端连接在一起，然后共同向加工电极2提供组合脉冲。由于功率场效应晶体管T1的导通速度快，所以，在电加工脉冲的前沿，该功率场效应晶体管T1先向加工电极供电，在电解质击穿后，功率隔离栅场效应晶体管T2导通，由于功率隔离栅场效应晶体管T2的导通内阻远远小于功率场效应晶体管T1的内阻，所以，电加工的电流主要流经该功率隔离栅场效应晶体管T2，因此，流过限流电阻RX1的电流也非常小，从而使得限流电阻RX1上的电能消耗很小，同时限流电阻RX1的功率也很小。
上面所述的第一供电电源P1及第二供电电源P2都为高频开关电源；且第一供电电源P1输出的电压为击穿电压，第二供电电源P2输出的电压为工作电压，该击穿电压为200-300V，该工作电压为20-60V。
如图5所示，本实施例还包括一驱动电路7，该驱动电路7的输入端输入由函数发生器(该函数发生器可采用一般的市售产品，在本实施例中所采用的函数发生器为市售的型号为GFG-8091G的函数发生器)产生的脉冲信号，该脉冲信号经过由反向器IC1、IC2、延时电阻RY1以及延时电容CY1组成的主脉冲控制回路后，输出一相对于输入脉冲上升沿具有前死区的主脉冲控制信号，该主脉冲控制信号控制高频功率电子开关K的导通或关断，使得加工电极2和工件3的两端获得加工供电脉冲；同时，驱动电路7输入端输入的由函数发生器产生的脉冲信号经过由反向器IC5、IC3、IC4、延时电阻RY2以及延时电容CY2组成的消除电离控制回路后，输出一相对于输入脉冲下降沿具有后死区的消除电离控制信号，该消除电离控制信号控制同步开关6的导通或关断，使得加工电极2和工件3的两端短路，从而达到快速消除电离的作用。由于主脉冲控制信号相对于输入信号具有前死区，消除电离控制信号相对于输入信号具有后死区，因此，保证了高频功率电子开关K关断后，同步开关6才导通；反之，高频功率电子开关K导通前，同步开关6已经绝对关断；从而防止了电源短路。
权利要求1.一种电加工脉冲电源高低压组合供电的装置，其特征在于该装置至少包括第一供电电源、第二供电电源、限流电阻以及高频功率电子开关，该第一供电电源和第二供电电源与同一输入电源连接，该第一供电电源和第二供电电源的输出分别经过限流电阻连接到高频功率电子开关的输入端，该高频功率电子开关的输出端连接到加工电极。
2.根据权利要求1的电加工脉冲电源高低压组合供电的装置，其特征在于所述的高频功率电子开关包括一个或一个以上的功率场效应晶体管和一个或一个以上的功率隔离栅场效应晶体管，该功率场效应晶体管的输入端与第一供电电源的输出端连接，该功率隔离栅场效应晶体管的输入端与第二供电电源的输出端连接；功率场效应晶体管的输出端与功率隔离栅场效应晶体管的输出端连接为向加工电极提供组合脉冲的输出端。
3.根据权利要求1或2的电加工脉冲电源高低压组合供电的装置，其特征在于所述的第一供电电源为直流电源或高频开关电源。
4.根据权利要求1或2的电加工脉冲电源高低压组合供电的装置，其特征在于所述的第二供电电源为直流电源或高频开关电源。
5.根据权利要求1的电加工脉冲电源高低压组合供电的装置，其特征在于第一供电电源输出的电压为击穿电压，第二供电电源输出的电压为工作电压，该击穿电压高于工作电压。
专利摘要一种电加工脉冲电源高低压组合供电的装置,第一、二供电电源分别提供电加工脉冲的击穿电压和工作电压;高频功率电子开关将第一、二供电电源提供的电压组合为电加工脉冲并输出到加工电极和工件;利用高低压组合供电的方式向加工电极和工件提供电源,利用高频开关电源替代了传统的工频变压器、整流器和滤波器,从而省掉了大功率的限流电阻,节省了电能、降低了损耗、减少了发热,降低了电加工设备的制造成本。
文档编号B23H1/02GK2484141SQ0122931
公开日2002年4月3日 申请日期2001年6月28日 优先权日2001年6月28日
发明者翁征明, 杨彬 申请人:北京科明世纪技术有限公司