一种单个脉冲电源的制作方法
【专利说明】一种单个脉冲电源
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种单个脉冲电源，特别涉及一种电火花加工研究用单个脉冲电源。
【背景技术】
[0003]脉冲电源在电火花加工中居于极其重要的地位,对电火花加工的生产率、表面质量、加工精度、加工过程的稳定性以及工具电极损耗等技术经济指标有很大的影响。所谓的脉冲电源是能产生连续脉冲的电源，而单个脉冲电火花加工研究是连续脉冲电火花加工机理研究的基础，因而需要能产生单个脉冲的单个脉冲电源。产生电火花加工用单个脉冲的方法有，将电火花加工的两极直接接在直流电源的正负极之间，利用电机的微进给使两极间产生单个脉冲，但是这种两极间产生的能量不可控，具有很大的随机性；还可以用RS触发器和与非门产生单个脉冲，但是达不到很窄的脉宽，能量不够小。
[0004]现有技术中，授权公告号CN202261076U中公开的“单脉冲电源”是一种单向脉冲电源，所述单向脉冲是指电流方向不随时间改变的脉冲波形，是一种连续脉冲电源，与本发明单个脉冲电源不同。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于提供一种单个脉冲电源，是一种能够发出单个脉冲的直流电源，这种单个脉冲电源可以达到可调节的很窄的脉宽，能量可以足够小，对电火花加工研究具有重大意义。
[0006]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
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，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。
[0007]进一步的，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。
[0008]进一步的，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。
[0009]进一步的，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。
[0010]进一步的，所述单片机包括AT90S8535单片机。
[0011]进一步的，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。
[0012]进一步的，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。
[0013]进一步的，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。
[0014]进一步的，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。
[0015]一种单个脉冲电源的控制方法，用于控制所述单个脉冲电源，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。
[0016]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。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的结构示意图； 图2是本发明功率放大电路示意图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0019]相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。下面结合附图与【具体实施方式】，对本发明进一步说明。
[0020]如图1所示，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，所述单个脉冲电源包括:主振控制电路1、功率开关驱动电路2、功率放大电路3、电压检测电路4和直流电源5，所述主振控制电路I的信号输出端与所述功率开关驱动电路2的信号输入端相连，所述功率开关驱动电路2的信号输出端与所述功率放大电路3的信号输入端相连，所述功率放大电路3的信号输出端与所述电压检测电路4的一个信号输入端相连，所述电压检测电路4的信号输出端与所述主振控制电路I的信号输入端相连，所述功率放大电路3的信号输出端同时与电火花加工工具相连，所述功率放大电路3的信号输出端即为本发明单个脉冲电源的脉冲电源输出端，所述直流电源5的正极与所述功率放大电路3的能量输入端相连，所述直流电源5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4的另一个信号输入端相连，所述主振控制电路I包括单片机和与所述单片机相连的有源晶振，所述单片机选取AT90S8535单片机，所述功率开关驱动电路2包含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，所述高速光耦选取6N137芯片，所述功率开关驱动芯片选取TPS2812。
[0021]如图2所示，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。所述功率开关管Q选取N沟道增强型M0SFET-1RF740芯片。所述直流电源5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