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本文主要介绍了由51单片机控制的自适应脉冲电源，它的各个部分，以及工作原理。自适应脉冲电源就是产生脉冲电压的一个大功率高频脉冲信号源，是数控线切割机床中的一个重要组成部件。电路核心器件为单片机，包含脉冲输出，采用模糊控制来进行脉冲的自动检测和调整等。
一、自适应的设计思路
由单片机组成的模糊控制器使先进实用的模糊控制方法在电火花加工脉冲电源中的应用，提高了控制电路的智能程度，改善了电火花加工整体性能。同时进一步实现了脉冲电源故障诊断功能，提高了脉冲电源的可靠性，也为技术人员的操作带来了极大的方便。
二、功率放大电路的设计
VMOS场效应管在国外线切割机床脉冲电源中作为功率放大输出管，已被广泛应用，国内如哈工大等已试制成功采用VMOS管作为功放级输出的脉冲电源，已进行了小批量生产。
由于VMOS管是一种场控元件，只需100uA的驱动电源就能输出5-10A以上的电流，故脉冲电源不需前置放大级，只需一片中速六缓冲/驱动器——74LS07，用作与主振级间的电平匹配和隔离。目前我国很多脉冲电源的输出级仍采用低频大功率三极管，下面对用这两类管子做脉冲电源输出级的典型线路作一比较。
图1. 低频大功率三极管做输出级
图1为采用大功率三极管做输出级的电路图，线路中的元件D1、R1、C1、R2、C2、R3以及-6V电源都是为了克服低频大功率三极管的一些缺点而设置的。有的线路是为了提高管子的开关速度，使管子工作在临界饱和区，还增设了一些抗饱和措施等，使线路大大复杂化。尽管如此，也很难尽如人意。因为：
第一： 半导体三极管的极间电容较大，在较大的驱动电流时，会产生过多的存储电荷，这样就限制了它的开关速度，很难获得12uS的较窄脉冲进行加工。
第二：三极管存在反向漏电流，且随着管子的温升而增大，形成负波从而对加工极不利。而用VMOS管做脉冲电源的末极输出，上述问题均得以解决。图2是采用VMOS管做输出级的典型线路。
图3. G、S间波形
4.VMOS元件的电容，在共源线路中，它的输入输出阻抗呈容性。要想输出1～2uS的脉冲宽度（脉冲顶部较平坦，其宽度应接近2uS，而不能只是一个尖或脉宽很窄）。故G、S间电容一般选在4700P左右为好。于是我们选用了这种采用VMOS管做脉冲电源输出级的典型线路。
三、检测电路的设计
在电火花线切割加工中，尤其在考虑到加工精度、电极损耗及工件结构上的限制因素时，往往会由于电蚀产物在间隙内堆积而出现电弧放电。这会使电火花线切割加工机床得不到长时间稳定加工，或者使加工时间大量浪费，从而使加工效率大幅度下降。本文针对以上情况，来进行检测电路的设计。
为了使得到的电压信息更能反映放电间隙状况，对每个脉冲电压信号均采样两次，然后求其均值。对于脉宽ti为60uS的方波信号，采样点分布如图4所示：
图4. 采样点分布图
图中ti为脉冲宽度60uS，t1为第一个采样时刻，约为1uS，t2为第二个采样时刻，约为10uS。这样的安排使得加工波形保持有一定的击穿延时，平均后的值应略高于正常火花放电电压。
四、总结
自适应脉冲电源采用了VMOS管作功率输出，很大程度上降低了脉冲电源内部硬件的冗余，所以和普通的脉冲电源相比，它一般具有更高的性能价格比。此外，它还采用了现在流行的单片机最小系统的设计方案和开放性的结构，因而具有很好的扩展性。
论文作者:刘瑞国
论文发表刊物:《教育学文摘》2019年7月总第307期
论文发表时间:2019/6/18
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