基于msp430的elid磨削脉冲电源的设计

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1、基于MSP430的ELID磨削脉冲电源的设计DesignofgrindingpulsedpowerELIDbasedonMSP430巫付专，付邦胜WUFu-zhuan,FUBang-sheng（中原工学院电子信息学院，郑州450007）摘要：本文针对在线电解修整(ELID)磨削电源设计的要求，提出了一种基于某公司的16位单片机MSP430为主控制系统的磨削脉冲电源，详细的介绍了系统的总设计方案和软件设计。该电源利用MSP430的定时器功能控制产生高频脉冲信号，该脉冲信号的频率和占空比可分别在较大范围内调整，实现了

2、脉冲电流的输出。关键词：电解修整；MSP430；PWM中图分类号：TP368.1文献标识码：B文章编号：1009-0134(2009)06-0114-030引言的确定，要符合上述设计原则。峰值电流是确定电化学能级的基本参数，影响钝化膜的生成速度。平在超精密磨削中，大部分采用超微粒金属结合均电流决定参与电化学反应的实际量。对于脉冲电剂金刚石砂轮，而金刚石砂轮的整形技术是超精密源，可以通过固定峰值电流而调节占空比来改变。磨削中的关键技术之一。ELID磨削技术通过对金峰值电压应保证峰值电流能达到额定值。根据有关属结合剂

3、金刚石、CBN砂轮的在线电解修锐，实现资料目前在使用的ELID磨削专用脉冲电源的具体高效、精密、超精密磨削，特别是可以对超微细粒参数要求如下：度的超硬磨料砂轮进行在线修锐，使得ELID磨削技1）峰值电压为60~120V连续可调。术具有适应性强、应用广泛等优点。ELID技术(在2）峰值电流为20A。线电解修整技术)被世界著名权威机构CIRP评价为3）脉冲频率为500HZ~500kHz连续可调。21世纪超精密镜面磨削技术的典型代表。ELID磨削4）占空比为1%~99%连续可调。专用电解电源的输出参数对于整形及整形后的

4、砂轮表面状态具有很大的影响，ELID磨削由磨床、砂2系统组成轮、电源、阴极、电解液组成，经大量试验研究认系统框图如图1所示，在设计中选用了16位的为，直流脉冲电源最能充分发挥砂轮切削性能的控超低功耗微控制器MSP430F449为核心控制器，它制效果[1]。ELID磨削专用电源是ELID系统的重要是某公司新推出的一代功能强大的MSP430系统芯组成部分，其输出参数的调节对于金属结合剂砂轮片之一。其低功耗的优点有利于系统效率高的要求，的表面状态具有很大的影响。目前在使用的ELID磨且其ADC12是高精度的12位A/D

5、转换模块，有高削专用脉冲电源其控制主要采用传统的51系列单片速、通用的特点及带有PWM输出功能的Timer_A和机，文中提出基于MSP430低功耗16位单片机控制Timer_B定时器，使得整个系统电路不需要任何扩的ELID磨削专用脉冲电源的设计与实现，提高了系统的精度、稳定性，简化了外围电路设计，同时降低控制系统损耗等。1性能要求ELID磨削专用脉冲电源是ELID在线电解修整系统的重要组成部分，它的输出参数对于整形后的砂轮表面状态具有很大的影响。对于合理电源参数图1总设计框图收稿日期：2008-11-17作者简介

6、：巫付专（1965－）河南安阳人，副教授，主要从事电机控制及开关电源的研究。【114】第31卷第6期2009-06展就能完成输出电压和电流采集、PID控制、PWM3）有防止功率场效应管产生振荡的功能。波输出，内部自带的LCD驱动模块，直接将液晶显电力MOSFET驱动功率小，采用三极管驱动即示屏连接在芯片在驱动端口，电路结构极为简单[2,可满足要求，驱动电路。由于MSP430单片机为弱3]。电系统，为保证安全需要与强电侧隔离，防止强电2.1开关器件的选择侧的电压回流，烧坏芯片，采用线性光耦进行光电隔离，再经三极管开

7、关管的导通。MSP430产生的在ELID专用电源的设计中，开关器件的选择是PWM波，经过光耦及三极管放大后，输出的PWM至关重要的，这是因为合适的开关元件必须能满足波送至MOSFET的门极G端，使它工作。PWM波多方面的要求:驱动电路如图2所示。1）必须具有足够的耐压，ELID专用脉冲电源要求使用的峰值电压(直流时为工作电压)达到2.3电源主电路120V，因此，要求电子控制开关的耐压值在450V以主电路的原理图如图3所示，输出脉冲宽度和上才是较安全的。脉冲间隔可调的直流脉冲，再输送至金属结合剂砂2）必须有足够高的

8、开关速度，按照我们预定的轮阳极和紫铜阴极，可用于对砂轮进行电火花整形指标，ELID专用脉冲电源的输出脉冲频率为和电解修锐。该脉冲电源外部设有电压、电流、脉500KHz，所以，开关元件必须有足够快的开关速度。宽和脉冲时间的调节装置。3）应有较小的功耗，以提高电源的效率。4）应使控制、驱动电路简单，易于实现。经比较各自特性，从中选用了V-MOS功率场效应管作为控制开关元件。用