一种基于三路电容交错放电的可调型RC微细脉冲电源的制作方法

文档序号:21099822发布日期:2020-06-16 20:41阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于三路电容交错放电的可调型rc微细脉冲电源,其特征在于,包括主功率回路、驱动电路、辅助电源、直流电压源、fpga控制器,所述主功率回路用于给间隙提供击穿电压和击穿后的放电能量;直流电压源为主功率回路提供电压;辅助电源为驱动电路提供电压;fpga控制器用于输出pwm控制信号给驱动电路;驱动电路对pwm控制信号进行数字隔离和放大,产生驱动信号驱动主功率回路中开关管的导通和关断;所述主功率回路采用输入电阻可调、三路电容交错并联的rc型电路为拓扑,包括第一开关管(q1)、第二开关管(q2)、第三开关管(q3)、第四开关管(q4)、第五开关管(q5)、第六开关管(q6)、第七开关管(q7)、第八开关管(q8)、第一电感(l1)、输入电容(cin)、第一电容(c1)、第二电容(c2)、第三电容(c3)、第一二极管(d1)、第二二极管(d2)、第一电阻(r1),第二电阻(r2),其中,第七开关管(q7)、第八开关管(q8)与输入电容(cin)相接,另一端分别与第一电阻(r1)、第二电阻(r2)相接,第一电阻(r1)、第二电阻(r2)另一端和第四开关管(q4)连接,第四开关管(q4)另一端接于第一电感(l1),第一电感(l1)另一端与第一二极管(d1)的阳极相接,第一开关管(q1)、第二开关管(q2)、第三开关管(q3)分别与第一电容(c1)、第二电容(c2)、第三电容(c3)相接,另一端连接第一二极管(d1)的阴极,第五开关管(q5)与第一二极管(d1)的阴极和第一开关管(q1)的连接点相接,另一端连接第二二极管(d2)的阳极,第二二极管(d2)的阴极与输入电容(cin)和第一电容(c1)、第二电容(c2)、第三电容(c3)的连接点相接,即与间隙接地点相接,第六开关管(q6)与第二二极管(d2)的阴极相接,另一端与输入电容(cin)和第一电容(c1)、第二电容(c2)、第三电容(c3)的连接点相接,即与间隙接地点相接。

2.根据权利要求1所述的基于三路电容交错放电的可调型rc微细脉冲电源,其特征在于,所述第一开关管(q1)、第二开关管(q2)、第三开关管(q3)选用onsemiconductor公司的型号为fcp165n65s3的n沟道mosfet,所述第四开关管(q4)、第五开关管(q5)、第六开关管(q6)、第七开关管(q7)、第八开关管(q8)选用infineon公司的型号为ipp60r74c6的n沟道型mosfet。

3.根据权利要求1所述的基于三路电容交错放电的可调型rc微细脉冲电源,其特征在于,所述第一电感(l1)选用sunlord公司的型号为mph201206s1r0mt。

4.根据权利要求1所述的基于三路电容交错放电的可调型rc微细脉冲电源,其特征在于,所述fpga控制器选用型号为ep4ce15f23c8。

5.根据权利要求1所述的基于三路电容交错放电的可调型rc微细脉冲电源,其特征在于,所述驱动电路选用驱动芯片ucc21521。

6.基于权利要求1-5任一项所述的基于三路电容交错放电的可调型rc微细脉冲电源的间隙加工方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤一:在间隙未被击穿之前(引弧阶段),由fpga控制器产生对应的多路pwm信号,经过驱动电路的放大后,控制第一开关管(q1)、第二开关管(q2)、第三开关管(q3)、第四开关管(q4)全部导通,控制第五开关管(q5)、第六开关管(q6)全部关断,根据生产要求控制第七开关管(q7)、第八开关管(q8)的通断来调节功率回路中的限流电阻阻值,此时由第一开关管(q1)、第二开关管(q2)、第三开关管(q3)、第四开关管(q4),以及第七开关管(q7)和/或第八开关管(q8)构成rc电路的充电部分,直流电压源(vin)对三个放电电容,即第一电容(c1)、第二电容(c2)、第三电容(c3)进行充电,第一电感(l1)产生感应电势,对充电电压进一步抬升,第一二极管(d1)将抬升的电位箝住,加快充电速度;

步骤二:当间隙两端电压到达击穿电压后,间隙击穿,电极与工件之间形成放电通道,此时进入间隙放电期间,由fpga控制器产生对应的多路pwm信号,经驱动电路的放大后,去控制第四开关管(q4)、第六开关管(q6)关断,此时由第一开关管(q1)、第二开关管(q2)、第三开关管(q3)、第五开关管(q5)组成rc电路的放电回路部分,三个放电电容,即第一电容(c1)、第二电容(c2)、第三电容(c3)交错并联工作,经过第二二极管(d2)向间隙负载提供正向加工电流,间隙持续高频微能放电,实现对工件的精密加工;

步骤三:放电结束后,间隙进入消电离阶段,在单次放电结束后,下一个放电周期开始前,fpga控制器产生相应的pwm信号,经过驱动电路放大后,控制开关管(q6)导通,其他开关管均关断,使得间隙两端电压为零,间隙进入电路消电离阶段,为下一周期的放电做准备;

步骤四:重复上述三步骤,实现加工周期的循环。


技术总结
本发明公开了一种基于三路电容交错放电的可调型RC微细脉冲电源,包括主功率回路、驱动电路、辅助电源、直流电压源、FPGA控制器,所述主功率回路用于给间隙提供击穿电压和击穿后的放电能量;直流电压源为主功率回路提供电压;辅助电源为驱动电路提供电压;FPGA控制器用于输出PWM控制信号给驱动电路;驱动电路对PWM控制信号进行数字隔离和放大,产生驱动信号驱动主功率回路中开关管的导通和关断;所述主功率回路采用输入电阻可调、三路电容交错并联的RC型电路为拓扑。本发明提高了电源工作效率和电源的灵活性,缩短了充电时间。

技术研发人员:杨飞;邵佳钰;覃徳凡;吴鹏程;史顺飞;汪志鹏;方斌
受保护的技术使用者:南京理工大学
技术研发日:2019.12.30
技术公布日:2020.06.16
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