一种无阻电源的电流爬坡控制电路的制作方法

本实用新型涉及电火花加工无阻电源电流控制技术领域，具体涉及一种无阻电源的电流爬坡控制电路。

背景技术：

传统的电加工电源几乎都是用阻值和功率不同的电阻来实现输出不同电流的，其原理就是直流电压一定的情况下，串联进电路回路中的电阻阻值不同，电路回路中的电流就不同：

i＝u/r。但由于电阻是耗能元件，电流流经电阻时，电阻发热，其热功率为电流的平方乘以阻值，所以，电路中的电流越大，限流电阻浪费的电能就越多。电火花成型机床的峰值电流高达120a甚至能达到200a，这种利用限流电阻原理的电加工电源在大电流工作时，就会释放大量的热源，造成太多不必要的电能浪费，而且随着电阻发热量的增大，机床及其周围环境温度也会大幅度提高，使电气控制系统也会变得不可靠，在夏天可能会导致机床死机，操作者也要忍受高温的烘烤；而采用电感代替电阻作为限流元件的无阻电源，可以大大的降低在电火花加工中的电能的损耗，在无阻电源中，一般是通过高速mos管的开关来控制对电感进行充放电的。

在电火花加工中，对于不同的加工材质，应当选用合适的电流大小和合理的电流爬坡速度，电流大小不合适会直接影响加工效率、工件加工面的光洁度并容易出现烧结现象，同时，电流的爬坡速度不同，对电极造成的损耗大小也不一样，电极的损耗越小，其寿命越长，加工成本随之降低。

技术实现要素：

对于现有技术中所存在的问题，本实用新型提供的一种无阻电源的电流爬坡控制电路，通过两个光耦产生的不同的组合信号，分别与时基信号、脉宽脉间信号、防烧结信号、电流信号和放电通道建立信号相与后，可以控制每个mos管的开关先后顺序及导通周期，进而控制每个电感的充放电时间，从而可以控制无阻电源中电流的爬坡速度。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种无阻电源的电流爬坡控制电路，包括至少两个光耦、一个第一集成电路、若干第一与门电路、一个第一或门电路、一个第二与门电路、至少一个第二集成电路、若干第三与门电路、若干第四与门电路、若干第五与门电路和若干mos管，所述光耦的输出端均与所述第一集成电路的输入端连接，所述第一集成电路的输出端的数量等于所述第一与门电路的数量，所述第一集成电路的每一个输出端均与不同的所述第一与门电路的输入端连接，每一个所述第一与门电路的输入端上均连接有时基信号输入端，每个所述第一与门电路的输出端均与所述第一或门电路的输入端连接，所述第一或门电路的输出端与所述第二与门电路的输入端连接，所述第二与门电路的输入端上还连接有脉宽脉间信号输入端，所述第二与门电路的输出端分别与每个所述第二集成电路的输入端连接，所述第二集成电路的输出端的数量等于所述第三与门电路的数量，所述第二集成电路的每一个输出端均与不同的所述第三与门电路的输入端连接，每一个所述第三与门电路的输入端上均连接有防烧结信号输入端；每一个所述第三与门电路的输出端均与一个不同的所述第四与门电路的输入端连接，每一个所述第四与门电路的输入端上均连接有电流信号输入端；每一个所述第四与门电路的输出端均与一个不同的所述第五与门电路的输入端连接，每一个所述第五与门电路的输入端上均连接有放电通道建立信号输入端；每一个所述第五与门电路的输出端均与一个不同的所述mos管连接。

作为一种优选的技术方案，还包括第一非门电路和第二非门电路，所述脉宽脉间信号输入端与所述第一非门电路的输入端连接，所述第一非门电路的输出端与每个所述第二集成电路的输入端连接；每个所述第二集成电路的输出端与所述第二非门电路的输入端连接，所述第二非门电路的输出端与所述第二与门电路的输入端连接。

作为一种优选的技术方案，所述光耦设为高速隔离光耦。

作为一种优选的技术方案，所述第三与门电路、所述第四与门电路、所述第五与门电路和所述mos管的数量均相等并一一对应。

作为一种优选的技术方案，与不同的所述第一与门电路连接的所述时基信号输入端的时基信号不相同。

作为一种优选的技术方案，与不同的所述第四与门电路连接的所述电流信号输入端的电流信号不相同。

本实用新型的有益效果表现在：

本实用新型的两个光耦可以产生不同的组合信号，该组合信号分别与时基信号、脉宽脉间信号、防烧结信号、电流信号和放电通道建立信号相与后，可以控制每个mos管的开关先后顺序及导通周期，进而控制每个电感的充放电时间，从而可以控制无阻电源中电流的爬坡速度。

附图说明

图1为本实用新型一种无阻电源的电流爬坡控制电路的电路示意图；

图2为本实用新型一种无阻电源的电流爬坡控制电路中一种脉宽脉间、时基和第三与门电路输出端的波形示意图；

图3为本实用新型一种无阻电源的电流爬坡控制电路中的无阻电源的电路示意图。

图中：1-光耦、2-第一集成电路、3-时基信号输入端、4-第一与门电路、5-脉宽脉间信号输入端、6-第二与门电路、7-第一或门电路、8-第二非门电路、9-第一非门电路、10-第二集成电路、11-防烧结信号输入端、12-第三与门电路、13-电流信号输入端、14-第四与门电路、15-放电通道建立信号输入端、16-第五与门电路、17-mos管、18-电极、19-工件、20-电感、21-电流检测组件。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型提供了一种无阻电源的电流爬坡控制电路，包括至少两个光耦1、一个第一集成电路2、若干第一与门电路4、一个第一或门电路7、一个第二与门电路6、至少一个第二集成电路10、若干第三与门电路12、若干第四与门电路14、若干第五与门电路16和若干mos管17，光耦1的输出端均与第一集成电路2的输入端连接，第一集成电路2的输出端的数量等于第一与门电路4的数量，第一集成电路2的每一个输出端均与不同的第一与门电路4的输入端连接，每一个第一与门电路4的输入端上均连接有时基信号输入端3，每个第一与门电路4的输出端均与第一或门电路7的输入端连接，第一或门电路7的输出端与第二与门电路6的输入端连接，第二与门电路6的输入端上还连接有脉宽脉间信号输入端5，第二与门电路6的输出端分别与每个第二集成电路10的输入端连接，第二集成电路10的输出端的数量等于第三与门电路12的数量，第二集成电路10的每一个输出端均与不同的第三与门电路12的输入端连接，每一个第三与门电路12的输入端上均连接有防烧结信号输入端11；每一个第三与门电路12的输出端均与一个不同的第四与门电路14的输入端连接，每一个第四与门电路14的输入端上均连接有电流信号输入端13；每一个第四与门电路14的输出端均与一个不同的第五与门电路16的输入端连接，每一个第五与门电路16的输入端上均连接有放电通道建立信号输入端15；每一个第五与门电路16的输出端均与一个不同的mos管17连接。

作为一种优选的技术方案，本实用新型还包括第一非门电路9和第二非门电路8，脉宽脉间信号输入端5与第一非门电路9的输入端连接，第一非门电路9的输出端与每个第二集成电路10的输入端连接；每个第二集成电路10的输出端与第二非门电路8的输入端连接，第二非门电路8的输出端与第二与门电路6的输入端连接。

作为一种优选的技术方案，光耦1设为高速隔离光耦，两个光耦1产生的信号是相互独立的。

作为一种优选的技术方案，第三与门电路12、第四与门电路14、第五与门电路16和mos管17的数量均相等并一一对应。

作为一种优选的技术方案，与不同的第一与门电路4连接的时基信号输入端3的时基信号不相同，即时基信号输入端3向每一个不同的第一与门电路4输入一个不同的时基信号。

作为一种优选的技术方案，与不同的第四与门电路14连接的电流信号输入端13的电流信号不相同，即电流信号输入端13向每一个不同的第四与门电路14输入一个不同的电流信号。

本实用新型的具体工作方式如下：

如图1所示，两个光耦1均为高速隔离光耦，可以产生有四种信号组合(分别是00、10、01、11)，在第一集成电路2可以实现四种不同的爬坡时基选择，第一集成电路2根据光耦1的四种不同组合的输入，使第一集成电路2四个输出端中，只有一路是高电平输出(当光耦1信号为01时，第一集成电路2的一个输出端为高电平，其他输出端均为低电平)，四路频率不同的时基信号(可以设为250纳秒、500纳秒、1微秒、2微秒)和第一集成电路2的输出信号相与后(如光耦1信号组合为01时，则第一集成电路2的高电平的输出端和1微秒的时基信号相与，第一与门电路4的输出端则输出1微秒的时基信号)，输入第一或门电路7，第一或门电路7的输出即为选定的爬坡时基信号(如光耦1信号组合为01时，第一或门电路7的输出就是1微秒的时基信号)，第二与门电路6将脉宽脉间信号和爬坡时基信号相与后输入第二集成电路10，第二集成电路10的输出的爬坡时基信号与防烧结信号分别在8个第三与门电路12相与，8个第三与门电路12的输出端分别输出8路带防烧功能的爬坡控制信号(p1至p8)，8路带防烧功能的爬坡控制信号分别与电流信号(电流信号为对应不同的电感值的电感20的峰值电流，每路控制的电流可以分别为0.5a、1a、2a、4a、8a、16a、32a、64a)分别在8个第四与门电路14相与，8个第四与门电路14的输出端的输出信号分别与放电通道建立信号分别在8个第五与门电路16相与，8个第五与门电路16的输出端的输出信号可以分别驱动控制电感20充电的mos管17，从而实现电火花加工时，电流不同爬坡速度的控制。

具体的，如图1所示，当光耦1信号组合为01时，第一集成电路2的一个输出端为高电平，其他输出端均为低电平，此时与第一集成电路2的高电平的输出端相与的时基信号为1微秒，则第一与门电路4的输出端输出1微秒的时基信号，第一或门电路7随之输出1微秒的时基信号，当脉宽脉间信号为高电平时，第二与门电路6的输出为1微秒的时基信号，则第二集成电路10的8路输出，会每隔1微秒逐个输出为高电平，当第8路输出为高电平后，经第二非门电路8反相，使第二与门电路6的一路输入变为低电平，第二与门电路6停止输出1微秒的时基信号；第二集成电路10的8路输出一直保持高电平；当脉宽脉间信号为低电平时(脉间期间停止放电)，经第一非门电路9反相，第一非门电路9的输出端变为高电平，将第二集成电路10的所有输出端置零，后续的第三与门电路12、第四与门电路14和第五与门电路16的输出全部为低电平，所有的mos管17同时关断。

图2示出了光耦1信号组合为01，当工件和电极之间进行的是正常放电时(此时，防烧结信号为高电平)，脉宽脉间信号、时基信号与8路第三与门电路12输出端输出爬坡信号(p1至p8)的时序如下所示，p1至p8每间隔1微秒，依次变为高电平，相对应的8路mos管17也每间隔1微秒逐步导通，实现电流的爬坡可控。

需要说明的是，本实用新型应用的无阻电源电路如图3所示，该无阻电源电路主要包括电压源(e)、与电压源正极耦合的第一开关(q1)、与第一开关(q1)耦合的电极18、与电压源负极耦合的mos管17(即q2)、与mos管17耦合的电流检测组件21、与电流检测组件21耦合的电感20、与电感20耦合的工件19；电压源正极与电流检测组件21之间耦合有第二开关(q3)，第一开关与电感20之间耦合有第三开关(q4)。脉宽期间：开关闭合后，mos管17导通给电感20充电，电极18和工件19之间开始进行火花加工，当检测到电感20达到预定电流值后，关断mos管17打开第二开关，电感20中储存的电能通过第二开关的线路释放，当检测到电感20的电流降低到选定数值后，关断第二开关打开mos管17，再次给电感20充电，如此循环，直至脉间期间；脉间期间(或防烧结时)：第一开关、mos管17关断，第二开关、第三开关打开，电感中的电能，经由电流检测组件21、第二开关、电压源、第三开关，实现给电压源反充电，达到节能效果。在实际使用中，电感20、电流检测组件21和mos管17处的电路可以设置为多条并联电路，每条并联电路上均设置电感20、电流检测组件21和mos管17，每个mos管17可以均与本实用新型中的一个第五与门电路16的输出端连接，从而实现对无阻电源电路中的电流的爬坡控制；电流检测组件21可以采用霍尔电流传感器。

以上内容仅仅是对本实用新型的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。