FE50B國產脈沖電源主振控制板的研討

聞麗燕

（北京機械工業自動化研究所，北京 100120）

0 引言

我國早在上世紀五十年代電加工產業已初具規模，但受國產元器件質量不穩定的限制，國產的脈沖電源只能穩定在中粗加工的水平，改革開放國外大量集成器件涌入中國市場，給制造業及產品帶來更新換代好時機，也給電加工行業的研制注入新的資源。在這首先要感謝恩師國家級教授級電加工行業專家李洪洲先生的技術支持。

1 脈沖電源組成

脈沖電源主要由硬件搭建而成，包括顯示操作面板、主振板、驅動板、大功率功放回路，機床電氣板、伺服電機驅動。主振板是脈沖電源的核心，是產生脈寬-停歇加工所需脈沖的電路單元，主振板設計水平的好壞直接影響整體脈沖電源的功能水平。

2 脈沖電源的特點

1）以大功率場效應管作為電源功率開關元件，具有極高的工作可靠性；

2）工作脈沖前沿可調，具有極低的電極相對損耗；

3）輸出脈沖帶有適應性回路，降低了電弧燒傷的機率；

4）采用多種高壓疊加回路，可適應各種電極材料對加工。

3 主振板的功能簡述及技術提升

斜率（JT）及尖峰并且可調的控制板單元，前沿斜率由延遲脈寬來實現，波形對比圖如圖2所示。

選擇JT控制這種加工方式，使放電電流不象矩形波電源那樣躍升到峰值，而是經過延時一段時間之后才達到峰值電流，在這一過程中，與常規矩形波電源相比，在間隙剛擊穿時，電流不是馬上達到最大值，對降低電極損耗非常有利。在間隙擊穿瞬間，較小的放電電流，較低的放電功率，可有效地減少引起電極損耗的電子流強度，而此時放電通道離子化不充分，離子流強度還不大，所以間隙擊穿開始瞬間，放電電流與放電功率的削弱，并不會對工件蝕除很大影響，隨著放電的進行，電子流強度逐漸減小，離子流強度逐漸增大，此時，放電電流與放電功率的逐漸增大有利于加速放電通道的離子化，提高工件蝕除速度，同時也不會使電極損耗有明顯

圖1 脈沖電源組成示意圖

主振板是產生脈寬（Ton）、停歇（Tof）、前沿增加。總之，技術性實施JT式加工波形，對中粗加工減少電極的損耗具有絕對的優勢，一個電極經過處理可中粗加工、精加工重復使用，間接地使加工成本降低，效率也有一定的提高。

圖2 波比對比圖

4 主振板產生波形框圖及部分原理圖

如圖3所示主振板的主要功能是產生低壓脈沖、高壓脈沖、尖峰脈沖，分檔JT脈沖、分檔IP脈沖。晶振輸出信號經非門反向，74LS393分頻后產生四種等寬矩形波，如圖4所示。

這四組波形到開關，根據加工需要選擇合適的波形，經反向器4040分頻計數，產生十種波形：（2、4、8、16、32、64、128、256、512、1024）μs，經4073顯示輸入共同控制脈寬、停歇，再輸入到驅動板，如圖3中D點。

SN74LS393的QC輸出，經4040和4081等產生尖峰并與D點同步到驅動板，如圖3中C點。

圖3 主振板示意圖

圖4 寬矩形波

SN74LS393經7406反相去4040產生JT波形到驅動板，如圖3中E點。

SN74LS393的2QB輸出經7406一級反相，經4040產生大停歇IP控制到驅動板，如圖3中Tpof。

5 波形的疊加

波形的疊加是在功率極（板）中實現的，波形通過末前級（驅動板）電壓脈沖、電流脈沖放大，由面板選擇疊加方式，產生的復合脈沖如圖5所示。

經過長期大量的工藝試驗，針對不同的被加工材料，選擇合適的加工脈沖波形，才能達到理想的加工效果，如圖5所示。

選低壓脈沖投入工作，適用于石墨加工鋼，鋼加工鋼的粗加工。

選高低壓階梯復合脈沖投入工作，適用于銅加工鋼的中、精加工。

選低壓尖峰復合脈沖投入工作，適用于鋼加工鋼的中、精加工。

圖5 復合脈沖

選高低壓尖峰復合脈沖投入工作，適用于銅加工鋼的中、精加工，鋼加工鋼的中、精加工。

6 結束語

由于采用了JT技術，電極損耗明顯減小，為展成加工提供了先決條件，同時脈沖電源本身帶有檢測電極間電壓功能和Z軸自適應控制功能，為無人化工作提供了保證。

[1] 王爾乾,梁鹿亭,劉和益,等.譯TTL集成電路設計和應用手冊[Z].北京半導體器件二廠,1988.

[2] 黃晨武.最新集成電路應用大全[Z].

[3] 晶體管、二極管、場效應管、功率控制管及代換大全[Z].