[发明专利]一种用于电火花加工的纳秒级脉宽脉冲电源

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲电源，尤其是涉及一种用于电火花加工的纳秒级脉宽脉冲电源。

背景技术

作为电火花加工机床的主要组成部分———脉冲电源提供击穿加工介质所需要的电压，并在间隙击穿后提供能量以蚀除金属。它是影响加工工艺指标关键的设备之一，其性能的优劣直接影响放电加工的速度、精度、稳定性、工件表面粗糙度以及电极耐加工性，同时也是产品升级换代的标志。

传统形式的电火花加工脉冲电源，如：弛张式RC脉冲电源、可控硅脉冲电源等虽然在某些场合有应用，但是已经不能完全满足加工的一些要求。随着电力电子技术、计算机控制技术的发展以及现代控制理论的不断丰富，电火花加工脉冲电源技术也得到了很大的发展，出现了许多新型的脉冲电源和新的发展趋势。目前针对电火花加工脉冲电源主要有以下几个研究趋势：节能式脉冲电源；超精加工、微细加工脉冲电源；智能化脉冲电源；无电解脉冲电源；毫微秒级高峰值电流脉冲电源；专用辅助脉冲电源等。

目前利用功率电子器件开发出的脉冲电源有些已成功应用于电解加工，并大大提高了电解加工的加工精度。现主要有以下几种：

1)SCR斩波脉冲电源

2)GTO斩波脉冲电源

3)MOSFET斩波脉冲电源

由于开关管器件本身的具有开通比关断快的特点，所以利用功率电子器件来产生脉冲，大都选用斩波的方式，利用上下两路开关管的开通时间差来实现窄脉冲，应用斩波的方式，根据开关管本身的特性，会比开关管开通然后自身关短的方式快至少一个数量级。

而斩波方式的实现，需要产生时间差很短的两路阶跃信号，因此必须使用频率较高的主控芯片，如DSP，FPGA,CPLD等，在应用这些芯片的实现方式中，电路都相对比较复杂，并且要达到纳秒级的脉宽，至少在主控芯片上面就需要付出很高的成本。

中国专利CN101318240公开一种数控电火花线切割加工等能量脉冲电源，该脉冲电源由主振电路、驱动回路、检测回路、直流电源以及功率放大回路组成，所述检测回路用于实时在线检测间隙放电状态，并将击穿时的空载信号作为主振回路的延时信号，通过控制第一功率开关管(T1)的开、断时间，使大电流火花放电的加工电流脉宽相等，实现等能量加工；通过控制交流接触器(KM)的切换实现粗、精加工。

中国专利CN103433577A公开一种应用于电火花放电加工的脉冲电源，包括一主振回路，第一驱动电路，第二驱动电路，第一功率放大电路，第二功率放大电路，以及直流电源，所述第一驱动电路和第一驱动电路分别控制所述第一功率放大电路和第二功率放大电路的开通和关断，所述第一功率放大电路与所述第二功率放大电路串联连接。所述第一功率放大电路的功率管开通时间与所述第二功率放大电路的功率管开通时间有交集，该交集的时间即为间隙放电的放电脉冲的脉冲宽度，任一功率放大电路的功率管关断时间为所述放电脉冲的间隙放电的脉冲间隔。该脉冲电源的在两组功率管的开通速度较慢的情况，可以得到间隙很窄的放电脉宽。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于电火花加工的纳秒级脉宽脉冲电源。

本发明设有单片机、上路数字电位器控制总线、上路电容多路选通模块控制总线、阶跃信号传输线、下路数字电位器控制总线、下路电容多路选通模块控制总线、上路数字电位器、下路数字电位器、上路电容多路选通模块(由电容组和多路选通器构成)、下路电容多路选通模块(由电容组和多路选通器构成)、上路光电隔离器件、下路光电隔离器件、上路开关管驱动器、下路开关管驱动器、限流电阻、上路开关管、下路开关管、放电间隙、直流电源；

所述单片机通过上路数字电位器控制总线、上路电容多路选通模块控制总线、下路数字电位器控制总线、下路电容多路选通模块控制总线分别与上下两路数字电位器和上下两路多路选通模块的控制引脚相连；单片机的阶跃信号输出端经阶跃信号传输线分别接上路数字电位器和下路数字电位器的电阻引脚，上路数字电位器的滑动端接分别与上路电容多路选通模块和上路光电隔离器件的输入端连接，下路数字电位器的滑动端接分别与下路电容多路选通模块和下路光电隔离器件的输入端连接；上路光电隔离器件的隔离后信号输出端与上路开关管驱动器的输入端连接，下路光电隔离器件的隔离后信号输出端与下路开关管驱动器的输入端连接；上路开关管驱动器的驱动信号输出端与上路开关管的输入端连接，下路开关管驱动器的驱动信号输出端与下路开关管的输入端连接；上路开关管的输出端通过限流电阻与直流电源连接，上路开关管与下路开关管连接，下路开关管与直流电源连接，上路开关管与直流电源之间为放电间隙。