基于cpld多功能微细电加工电源研制

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1、《电加工与模具》2013年第2期设计·研究基于CPLD的多功能微细电加工电源的研制樊友文，褚旭阳，陆连强，刘刚，洪永强(厦门大学物理与机电工程学院，福建厦门361005)摘要：为了解决微能脉冲电源发展中遇到的功能单一、集成度不高等问题，设计了多功能微细电加工脉冲电源。以单片机和CPLD作为微控制器，利用模块化的方法对关键模块进行设计，并运用Quartus软件对高频脉冲发生单元进行仿真，得到微细电火花和微细电化学的脉冲波形，通过对脉冲的切换实现了微细电火花和微细电化学的加工。关键词：CPLD；微细电火花加工；微细电化学加工；脉冲电源中

2、图分类号：TG661文献标识码：A文章编号：1009—279X(2013)02—0004—04TheDesignofMulti—functionalMicroElectricalMachiningPowerSupplyBasedonCPLDFanYouwen，ChuXuyang，LuLianqiang，LiuGang，HongYongqiang(XiamenUniversity，Xiamen361005，China)Abstract：Inordertosolvetheproblemsuchasfunctionsingle，integ

3、rationdegreelow，amulti—functionalmicroelectricalmachiningpulsepowersupplywasdesigned．ThemicrocontrollerbasedonMCUandCPLDisdesignedbythemoduleirmethod，andbyQuartussoftware，thehighfrequencypulsegeneratingunitissimulated．AndthepulsewaveformofmicroEDMandECMisobtained．Thepr

4、ocessingofmicroEDMandECMisrealizedbyswitchingthepulse．Keywords：CPLD；microEDM；microECM；pulsepowersupply微能脉冲电源的设计与研制是实现微细电加工细轴。微细电化学加工方面，张朝阳等研制的脉最重要的环节之一，因为它能提供微细电加工所需冲电源，其加工电压低至4V，脉冲宽度可达50的微小单次脉冲放电能量。ns。德国MPG研制的微细电解加工用脉冲电源，电火花加工最早使用的是RC脉冲电源，但由其加工电压为1．5v，脉冲宽度可达500psl4j。于

5、易产生电弧性脉冲放电，且脉冲能量不可控，因此微能脉冲电源的发展也遇到功能单一、集成度在RC电源的基础上加入开关元件进行控制而发展不高等问题。基于此，结合微细电加工的发展，本出了可控RC脉冲电源。霍孟友等在非独立式的文设计一种基于CPLD的多功能脉冲电源，用一种RC脉冲电源的基础上加入开关元件进行控制，改电源同时实现多种不同的加工。进后的RC脉冲电源加工效率和加工精度都得到了1脉冲电源总体设计很大提高。独立式脉冲电源具有脉冲放电不受电该电源的设计要求是既可用于微细电火花加极两端放电状况的影响，且脉冲波形好、易于控制等工，又能用于微细电

6、化学加工。微细电火花加工电优点，但在超低能量的微细电火花加工应用中受到压100V，加工电流不超过0．5A，脉宽脉问在t～限制。张勇在自行研制的微细电火花加工机床上使200S范围可调；微细电化学加工电压20V，加工用最小脉宽可达100ns的微能脉冲电源，能稳定地电流10mA，脉宽脉间在1～200s范围可调。加工出直径25m的微细孔和直径12m的微多功能微细电加工脉冲电源的原理见图1。整个微能脉冲电源以单片机和CPLD为控制核心，主收稿日期：2013—03—18第一作者简介：樊友文，男，1987年生，硕士研究生。要由主电源模块、CPLD

7、脉冲发生单元、驱动放大电--——4-——设计·研究《电加工与模具》2013年第2期路、功率开关管及放电检测模块组成。主电源模块是将220V的工频交流电经过降压整流滤波后得到可调的直流电压，用于提供放电通道所需的能量。CPLD脉冲发生单元模块产生高频脉冲信号，通过驱动放大电路控制功率开关管的快速导通和关闭。功率开关管采用开关速度快的MOSFET管。放电检测模块是对微细电加工的放电电压和加工状态进行实时检测，并将结果上传给上位机，从而控制工作台的伺服运动，实现系统的闭环控制。图2CPLD脉冲发生单兀内部逻辑图状态分别发送给CPLD。当控

8、制信号kongl为高电平、kong2为低电平时，脉间计数值存入脉间计数器；当kongl为低电平、kong2为高电平时，脉宽计数值存入脉宽计数器。CPLD脉冲发生器产生脉冲驱动MOSFET功率开关管。CPLD将多次采集到图I多功能微细电