[发明专利]一种基于三路电容交错放电的可调型RC微细脉冲电源

权利要求书

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(C_in)、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(C_in)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(C_in)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，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(V_in)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，控制第六开关管(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。