[实用新型]高频数控脉冲电源

说明书

本实用新型涉及一种高频数控脉冲电源，属机械加工控制技术领域。

电火花加工作为一种特种机械加工手段，自40年代问世以来迅速在机械加工领域中得到实用化。随着其加工技术的不断开发与完善，电火花加工在工业技术领域获得日益广泛的应用。电火花加工的基本机理是利用工件和工具电极之间的脉冲性火花放电，产生瞬间高温使工件材料表面有选择地局部熔化和汽化蚀除，从而获得一定形状尺寸和表面粗糙度要求的零部件。因此电火花放电电源的特性在很大程度上决定了电火花加工的效率和精度。通常使用的电火花加工电源有脉冲直流电源、RC放电电源。脉冲直流电源是通过振荡电路产生一个具有一定的脉宽和脉间的脉冲电流进行加工，其脉冲宽度一般在10ms－100ms，脉冲的频率通常在10KHz－100KHz。这样的脉冲使得单个脉冲放电能量比较大，因而很难实现具有一定精度和表面粗糙度要求的加工。RC放电电源利用RC充放电的过程对工件进行电火花加工，具有一定的自适应性，但是可控性不好，不易实现计算机自动控制。

本实用新型的目的是设计一种高频数控脉冲电源，以提高电火花加工的效率和精度。

本实用新型设计的高频数控脉冲电源，包括可编程脉宽计数器、基频时钟发生器、可编程脉间计数器、使能控制逻辑电路、高频开关驱动器、直流电源和电子开关。可编程脉宽计数器和可编程脉间计算器接收用于控制脉冲的数字信号，基频时钟发生器向两个计数器发出时钟信号，使能控制逻辑电路控制二个计数器的工作，两个计数器向高频开关驱动器发生脉冲信号，电子开关根据该脉冲信号使直流源通断而成为脉冲。本电源使用可编程计数器产生需要的脉宽和脉间，使用MOSFET功率管作为功率输出器件，可以根据控制指令产生脉冲频率达到2MHz的高频窄脉宽电流，因而具有良好的可控性、细化的放电脉冲，易于实现计算机自动控制。

附图说明：

图1是本实用新型的原理框图。

图2是本实用新型的电路图。

本实用新型设计的高频数控脉冲电源，其工作原理如下：基频时钟发生器通过振荡电路产生频率为8MHz的基准时钟信号，作为计数器的时钟。主控计算机通过对可编程脉宽计数器和可编程脉间计数器编程设定需要产生的脉冲的脉宽和脉间的时钟单位个数。使能控制逻辑控制两个计数器协调工作。计数器的输出通过高频开关驱动器驱动电子开关打开和关闭，将直流电源的输出变成具有设定脉宽和脉间的脉冲电流。为使高频数控电源能够实现快速的响应，电子开关使用具有高速开关特性的MOSFET功率器件，使得该电源可以产生最小脉宽250ns、最小脉间250ns、最高脉冲频率2MHz的脉冲电流用于电火花加工。

高频数控脉冲电源的电路图如图2所示：时钟基频发生电路由反相器U6A和晶体震荡器Y1，电容C8、C9，电阻R5组成，产生一个频率由晶体震荡器决定的时钟信号，这个时钟信号经过反相器U6B、U6C整形后作为可编程计数器的计数器的时钟。在U5内部的两个可编程计数器(计数器0和计数器1)分别作为脉宽计数器和脉间计数器，根据来自控制端口J2和锁存器U3的控制信号，对脉冲进行计数。控制逻辑电路由与门U4A构成，使得脉宽计数器和脉间计数器轮流计数，获得所需脉宽和脉间的脉冲信号。该信号经过由电平转换器U13和电容驱动器U5构成的高频开关驱动器，驱动电子开关Q1按照从计数器来的脉冲电平对由J5输入的直流电进行导通和关断操作。在J1处输出具有指定脉冲特性的脉冲电流。