CN108526630A - 一种智能型线切割无阻高频脉冲电源电路 - Google Patents
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Abstract
一种智能型线切割无阻高频脉冲电源电路。涉及一种高频脉冲电源，尤其涉及一种智能型线切割无阻高频脉冲电源电路。电能利用率高、延长高品脉冲电源的使用寿命、保证线切割工作稳定。包括控制单元（MCU）和主回路，所述控制单元（MCU）包括脉冲输出端一（I/O_1）和脉冲输出端二（I/O_2），所述主回路包括依次连接的效应管一（Q3）、限流电感（L1）、工件、钼丝、分流器（FLQ1）和效应管二（Q4）；高频电源的正端（P100）接入所述效应管一（Q3）；高频电源的负端（G100）与所述效应管二（Q4）连接。本发明具有电能利用率高、延长高品脉冲电源的使用寿命、保证线切割工作稳定等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种高频脉冲电源，尤其涉及一种智能型线切割无阻高频脉冲电源电路。
背景技术
线切割控制系统的高频脉冲电源是用于把工频交流电转换为一定幅度的直流电，再将直流电转换为一定频率的单向高频脉冲电源，以产生火花放电来蚀除金属。高频脉冲电源对线切割加工的过程稳定性、切割速度、表面粗糙度、加工精度以及电极耐加工性等起着关键作用。
传统的高频脉冲电源，均在其主回路里采用限流电阻，75～80%的主回路电能变成热能白白浪费。为提高电能利用率，采用电感代替限流电阻进行储能和限流的无阻高频脉冲电源已逐渐得到使用，从而使脉冲电源的电能利用率得到提高。为了使脉冲电流的上升沿尽可能陡，电感的电感量不可能太大，又由于没有限流电阻，主回路可能会出现大电流进而烧毁钼丝等，因此无阻高频脉冲电源的电源拓扑结构、电源参数的配置和调节十分重要。正是由于此类原因，无阻高频脉冲电源至今仍然无法广泛使用。与此同时，随着线切割加工的不断发展，线切割控制系统的智能化趋势也已开始出现。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种电能利用率高、延长高品脉冲电源的使用寿命、保证线切割工作稳定的一种智能型线切割无阻高频脉冲电源电路。
本发明的技术方案是：包括控制单元（MCU）和主回路，所述控制单元（MCU）包括脉冲输出端一（I/O_1）和脉冲输出端二（I/O_2），
所述主回路包括依次连接的效应管一（Q3）、限流电感（L1）、工件、钼丝、分流器（FLQ1）和效应管二（Q4）；高频电源的正端（P100）接入所述效应管一（Q3）；高频电源的负端（G100）与所述效应管二（Q4）连接；
所述脉冲输出端一（I/O_1）上依次连接隔离放大电路一、保护电路一和吸收回路一；
所述脉冲输出端二（I/O_2）上依次连接隔离放大电路二、保护电路二和吸收回路二；
所述主回路上还设有大电流快恢复整流二极管一（D3）和大电流快恢复整流二极管二（D6）；所述大电流快恢复整流二极管一的一端连接在分流器（FLQ1）与效应管二（Q4）之间，另一端与高频电源的正端（P100）连接；
所述大电流快恢复整流二极管二的一端连接在限流电感（L1）与效应管一（Q3）之间，另一端与高频电源的负端（G100）连接。
所述隔离放大电路一包括驱动光耦一（Q1）、电阻一（R1）、电容一（C1）；所述驱动光耦一（Q1）的三输入端与脉冲输出端一（I/O_1）连接；所述驱动光耦一（Q1）的二输入端经过电阻一（R1）与电源一（P5）连接；所述驱动光耦一（Q1）的八输出端经电容一（C1）接地；电源二（P12）连接在所述驱动光耦一（Q1）的八输出端与电容一（C1）之间；所述驱动光耦一（Q1）的五输出端接地（G100）；
所述保护电路一包括电阻二（R2）、电容二（C2）、电阻三（R3）和齐纳二极管一（D1）；所述电容二（C2）、电阻三（R3）和齐纳二极管一（D1）相互并联；
所述电阻二（R2）的输入端与驱动光耦一（Q1）的六输出端连接；所述电阻（R2）的输出端与效应管一（Q3）的栅极连接；
所述电容二（C2）的输入端、电阻三（R3）的输入端和齐纳二极管一（D1）的输入端分别与所述电阻二（R2）的输出端连接；所述电容二（C2）的输出端、电阻三（R3）的输出端和齐纳二极管一（D1）的输出端分别连接在所述效应管一（Q3）和限流电感（L1）之间；
所述吸收回路一包括电阻四（R4）、二极管二（D2）和电容三（C3）；所述电阻四（R4）和二极管二（D2）并联，其输入端分别与高频电源的正端（P100）连接，其输出端分别与电容三（C3）的输入端连接；所述电容三（C3）的输出端连接在所述效应管一（Q3）和限流电感（L1）之间。
所述隔离放大电路二包括驱动光耦二（Q2）、电阻五（R5）、电容四（C4）；所述驱动光耦二（Q2）的三输入端与脉冲输出端二（I/O_2）连接；所述驱动光耦二（Q2）的二输入端经过电阻五（R5）与电源一（P5）连接；所述驱动光耦二（Q2）的八输出端经电容四（C4）接地；电源二（P12）连接在所述驱动光耦二（Q2）的八输出端与电容四（C4）之间；所述驱动光耦二（Q2）的五输出端接地（G100）；
所述保护电路二包括电阻六（R6）、电容五（C5）、电阻七（R7）和齐纳二极管二（D4）；所述电容五（C5）、电阻七（R7）和齐纳二极管二(D4)相互并联；所述电阻六（R6）的输入端与驱动光耦二（Q2）的六输出端连接；所述电容五（C5）的输入端、电阻七（R7）的输入端和齐纳二极管二（D4）的输入端分别与所述电阻六（R6）的输出端连接；所述电容五（C5）的输出端、电阻七（R7）的输出端和齐纳二极管二（D4）的输出端分别连接在所述效应管二（Q4）和高频电源的负端（G100）之间；
所述吸收回路二包括电阻八（R8）、二极管五（D5）和电容六（C6）；所述电阻八（R8）和二极管五（D5）并联，其输入端分别连接在所述分流器（FLQ1）与效应管二（Q4）之间，其输出端分别与电容六（C6）的输入端连接；所述电容六（C6）的输出端连接在所述效应管二（Q4）和高频电源的负端（G100）之间。
所述限流电感（L1）与工件之间设有A连接端；所述钼丝与分流器（FLQ1）之间依次设有B连接端和C连接端；所述分流器（FLQ1）与效应管二（Q4）之间设有D连接端；
所述主回路上还设有电压电流检测电路；
所述电压电流检测电路包括计量芯片（U2）、时钟振荡模块、电容九（C9）、滤波模块、电流取样模块和电压取样模块；
所述时钟振荡模块包括晶体（X1）、电容七（C7）和电容八（C8）；所述晶体（X1）的连接端一与计量芯片（U2）的一端口连接，所述晶体（X1）的连接端二与计量芯片（U2）的十六端口连接；所述电容七（C7）的输入端与晶体（X1）的连接端一连接，输出端接地；所述电容八（C8）的输入端与晶体（X1）的连接端二连接，输出端接地；
所述计量芯片（U2）的十五端口与电源连接，其连接导线上设有电容九（C9），所述电容九（C9）的输出端接地；
所述计量芯片（U2）的四端口经电阻九（R9）与电源连接；
所述滤波模块包括电容十二（C12）和电容十三（C13）；所述电容十二和电容十三并联，其输入端分别与计量芯片（U2）的十一端口连接，其输出端分别接地；
所述电压取样模块包括电容十一（C11）、电阻十二（R12）和电阻十三（R13）；所述计量芯片（U2）的十端口与B连接端连接；所述计量芯片（U2）的九端口经电容与B连接端连接；所述电阻十二的一端与所述计量芯片（U2）的十端口连接，另一端与所述计量芯片（U2）的九端口连接；所述电阻十三一端与所述计量芯片（U2）的九端口连接，另一端与A连接端连接；
所述电流取样模块包括电阻十(R10)、电阻十一(R11)和电容十(C10)；所述计量芯片（U2）的七端口经电阻十(R10)与C连接端连接；所述计量芯片（U2）的八端口经电阻十一(R11)与D连接端连接；所述电容十(C10)的一端与所述计量芯片（U2）的七端口连接，另一端与所述计量芯片（U2）的八端口连接。
所述驱动光耦一（Q1）和驱动光耦二（Q2）的型号分别为TLP250。
所述大电流快恢复整流二极管一和大电流快恢复整流二极管二的型号分别为MUR5040。
所述计量芯片（U2）的型号为RN8209C。
本发明提出一种线切割无阻高频脉冲电源，该电源的优点在于：改变传统单管驱动方式，采用推挽拓扑结构的高频脉冲电源，根据脉冲宽度的大小可自动确定采用单管驱动或双管轮流驱动，以延长高频脉冲电源的使用寿命。改变传统脉冲电源采用固定脉冲占空比的方式，采用电能计量芯片对高频脉冲的电压和电流进行采样，进而对高频控制脉冲的占空比进行调节，使脉冲电流维持在正常间隙放电电流范围内，保证线切割加工的稳定性。由于电能计量芯片具有功率测量功能，因此可测得线切割加工的功耗和电量，不仅可以用来监测线切割机床的工作状态，同时可以得到用电量，用以进行成本核算。本发明具有电能利用率高、延长高品脉冲电源的使用寿命、保证线切割工作稳定等特点。
附图说明
图1是本发明无阻高频脉冲电源脉冲驱动电路图，
图2是本发明无阻高频脉冲电源间隙电压、电流检测电路图，
图3是正常工件和钼丝之间放电间隙的电压和电流波形图，
图4是本发明无阻高频脉冲电源驱动脉冲示意图，
图5是本发明无阻高频脉冲电源间隙电流波形示意图，
图6是脉冲间隙电流和检测平均电流关系示意图。
具体实施方式
本发明如图1-6所示，包括控制单元（MCU）和主回路，所述控制单元（MCU）包括脉冲输出端一（I/O_1）和脉冲输出端二（I/O_2），
所述主回路包括依次连接的效应管一（Q3）、限流电感（L1）、工件、钼丝、分流器（FLQ1）和效应管二（Q4）；高频电源的正端（P100）接入所述效应管一（Q3）；高频电源的负端（G100）与所述效应管二（Q4）连接；
所述脉冲输出端一（I/O_1）上依次连接隔离放大电路一、保护电路一和吸收回路一；
所述脉冲输出端二（I/O_2）上依次连接隔离放大电路二、保护电路二和吸收回路二；
所述主回路上还设有大电流快恢复整流二极管一（D3）和大电流快恢复整流二极管二（D6）；所述大电流快恢复整流二极管一的一端连接在分流器（FLQ1）与效应管二（Q4）之间，另一端与高频电源的正端（P100）连接；
所述大电流快恢复整流二极管二的一端连接在限流电感（L1）与效应管一（Q3）之间，另一端与高频电源的负端（G100）连接。
所述隔离放大电路一包括驱动光耦一（Q1）、电阻一（R1）、电容一（C1）；所述驱动光耦一（Q1）的三输入端与脉冲输出端一（I/O_1）连接；所述驱动光耦一（Q1）的二输入端经过电阻一（R1）与电源一（P5）连接；所述驱动光耦一（Q1）的八输出端经电容一（C1）接地；电源二（P12）连接在所述驱动光耦一（Q1）的八输出端与电容一（C1）之间；所述驱动光耦一（Q1）的五输出端接地（G100）；
所述保护电路一包括电阻二（R2）、电容二（C2）、电阻三（R3）和齐纳二极管一（D1）；所述电容二（C2）、电阻三（R3）和齐纳二极管一（D1）相互并联；
所述电阻二（R2）的输入端与驱动光耦一（Q1）的六输出端连接；所述电阻（R2）的输出端与效应管一（Q3）的栅极连接；
所述电容二（C2）的输入端、电阻三（R3）的输入端和齐纳二极管一（D1）的输入端分别与所述电阻二（R2）的输出端连接；所述电容二（C2）的输出端、电阻三（R3）的输出端和齐纳二极管一（D1）的输出端分别连接在所述效应管一（Q3）和限流电感（L1）之间；
所述吸收回路一包括电阻四（R4）、二极管二（D2）和电容三（C3）；所述电阻四（R4）和二极管二（D2）并联，其输入端分别与高频电源的正端（P100）连接，其输出端分别与电容三（C3）的输入端连接；所述电容三（C3）的输出端连接在所述效应管一（Q3）和限流电感（L1）之间。
所述隔离放大电路二包括驱动光耦二（Q2）、电阻五（R5）、电容四（C4）；所述驱动光耦二（Q2）的三输入端与脉冲输出端二（I/O_2）连接；所述驱动光耦二（Q2）的二输入端经过电阻五（R5）与电源一（P5）连接；所述驱动光耦二（Q2）的八输出端经电容四（C4）接地；电源二（P12）连接在所述驱动光耦二（Q2）的八输出端与电容四（C4）之间；所述驱动光耦二（Q2）的五输出端接地（G100）；
所述保护电路二包括电阻六（R6）、电容五（C5）、电阻七（R7）和齐纳二极管二（D4）；所述电容五（C5）、电阻七（R7）和齐纳二极管二(D4)相互并联；所述电阻六（R6）的输入端与驱动光耦二（Q2）的六输出端连接；所述电容五（C5）的输入端、电阻七（R7）的输入端和齐纳二极管二（D4）的输入端分别与所述电阻六（R6）的输出端连接；所述电容五（C5）的输出端、电阻七（R7）的输出端和齐纳二极管二（D4）的输出端分别连接在所述效应管二（Q4）和高频电源的负端（G100）之间；
所述吸收回路二包括电阻八（R8）、二极管五（D5）和电容六（C6）；所述电阻八（R8）和二极管五（D5）并联，其输入端分别连接在所述分流器（FLQ1）与效应管二（Q4）之间，其输出端分别与电容六（C6）的输入端连接；所述电容六（C6）的输出端连接在所述效应管二（Q4）和高频电源的负端（G100）之间。
所述限流电感（L1）与工件之间设有A连接端；所述钼丝与分流器（FLQ1）之间依次设有B连接端和C连接端；所述分流器（FLQ1）与效应管二（Q4）之间设有D连接端；
所述主回路上还设有电压电流检测电路；
所述电压电流检测电路包括计量芯片（U2）、时钟振荡模块、电容九（C9）、滤波模块、电流取样模块和电压取样模块；
所述时钟振荡模块包括晶体（X1）、电容七（C7）和电容八（C8）；所述晶体（X1）的连接端一与计量芯片（U2）的一端口连接，所述晶体（X1）的连接端二与计量芯片（U2）的十六端口连接；所述电容七（C7）的输入端与晶体（X1）的连接端一连接，输出端接地；所述电容八（C8）的输入端与晶体（X1）的连接端二连接，输出端接地；
所述计量芯片（U2）的十五端口与电源连接，其连接导线上设有电容九（C9），所述电容九（C9）的输出端接地；
所述计量芯片（U2）的四端口经电阻九（R9）与电源连接；
所述滤波模块包括电容十二（C12）和电容十三（C13）；所述电容十二和电容十三并联，其输入端分别与计量芯片（U2）的十一端口连接，其输出端分别接地；
所述电压取样模块包括电容十一（C11）、电阻十二（R12）和电阻十三（R13）；所述计量芯片（U2）的十端口与B连接端连接；所述计量芯片（U2）的九端口经电容与B连接端连接；所述电阻十二的一端与所述计量芯片（U2）的十端口连接，另一端与所述计量芯片（U2）的九端口连接；所述电阻十三一端与所述计量芯片（U2）的九端口连接，另一端与A连接端连接；
所述电流取样模块包括电阻十(R10)、电阻十一(R11)和电容十(C10)；所述计量芯片（U2）的七端口经电阻十(R10)与C连接端连接；所述计量芯片（U2）的八端口经电阻十一(R11)与D连接端连接；所述电容十(C10)的一端与所述计量芯片（U2）的七端口连接，另一端与所述计量芯片（U2）的八端口连接。
所述驱动光耦一（Q1）和驱动光耦二（Q2）的型号分别为TLP250。
所述大电流快恢复整流二极管一和大电流快恢复整流二极管二的型号分别为MUR5040。
所述计量芯片（U2）的型号为RN8209C。
图3为正常工件和钼丝之间放电间隙的电压和电流波形。图3中的0-1阶段为工件与钼丝之间的通道由开路状态切换为工作状态的初始阶段，即电压上升沿阶段。图3中的1-2阶段为放电间隙的击穿延时阶段，此时电源电压已升至通道击穿放电的门限值，具备了通道击穿放电的条件，该阶段时间极短。在0-2阶段，由于通道未被击穿，因此通道之间的间隙电流为0。图3中的2-3阶段为通道击穿阶段，此时由于通道被击穿，工件与钼丝之间的阻抗变小，因此间隙电压开始下降。与此同时，由于通道被击穿，因此电流开始上升。脉冲电流波形的前沿上升过程通过控制电流变化率的渐变来实现。实践表明,这一阶段的能量选择至关重要,电流上升率既不能过大也不能过小。能量过大,虽能提高加工速度,但瞬间能量增大过快,使极间的正离子运动速度加快,造成对钼丝表面的轰击加重,钼丝损耗增大。如果电流上升率选择过小,能量不够大,击穿工件和钼丝极间绝缘的时间就会延长,加工效率明显下降。图3中的3-4阶段为通道维持阶段。当间隙被击穿放电通道形成后,应减小外加电压,阻止电流继续增大,以防通道变粗产生电弧,以免损伤电极。该阶段应稳定间隙电流变化率,保证正常放电。图3中的4-5阶段为放电结束阶段，此时间隙电压和间隙电流均降至0。在每次放电结束时脉冲波形的后沿快速下降,控制主回路如存在较大的感抗，在下降时就会产生较大的反向电动势,如果在设计电路时不采取缓冲措施,对加工指标影响很大，故应尽可能减小电气主回路的感抗量。
图1为本发明无阻高频脉冲电源脉冲驱动电路。图1中，U1为控制单元MCU，产生驱动脉冲。Q1和Q2为IGBT驱动光耦，Q3和Q4为场效应管。Q1和Q2将MCU产生的驱动脉冲进行隔离放大，以便驱动场效应管Q3和Q4，产生高频驱动电流。电阻R2和R6分别为场效应管Q3和Q4栅极限流电阻，电容C2、电阻R3、齐纳二极管D1组成场效应管Q3的栅极-源极保护电路，电容C5、电阻R7、齐纳二极管D4组成场效应管Q4的栅极-源极保护电路。电阻R4、整流二极管D2、安规电容C3组成吸收回路，避免当场效应管Q3关断时在漏极和源极之间产生的高压损坏场效应管Q3。电阻R8、整流二极管D5、安规电容C6组成吸收回路，避免当场效应管Q4关断时在漏极和源极之间产生的高压损坏场效应管Q4。D3和D6为大电流快恢复整流二极管，其作用为效应管Q3或Q4关断时进行续流。P100和G100为高频直流电源的正端和负端，L1为限流电感，FLQ1为分流器，负责主回路电流取样。P100、效应管Q3、工件、钼丝、分流器FLQ1、限流电感L1、效应管Q4、G100形成主回路，当有驱动脉冲时，就会在工件和钼丝之间形成间隙电压和间隙电流，进而蚀除金属，进行线切割加工。
线切割加工有时需持续的时间很长，为保护场效应管，延长高频脉冲电源的寿命，本发明采用推挽拓扑结构。MCU根据脉冲宽度的大小自动决定采用单管驱动还是双管驱动。当脉冲较窄时，如设定小于等于30us，采用单管驱动方式。当脉冲较宽时，如设定大于30us，采用双管驱动方式，即除在脉冲上升沿和下降沿阶段为双管导通外，在脉冲的前半段采用上场效应管Q3截止，下场效应管Q4产生电流调整脉冲。图4为本发明无阻高频脉冲电源驱动脉冲和间隙电流波形示意图。
驱动工作原理。(1) 两组场效应管Q3和Q4在t0时刻同时导通，能量从电源通过场效应管Q3、工件和钼丝放电间隙、分流器FLQ1、限流电感L1以及场效应管Q4流向地，电流迅速上升。(2) 当间隙电流上升到I1，电流值控制在效应管的额定电流范围之内，场效应管Q3在t1时刻关断。限流电感L1中的能量通过工件和钼丝放电间隙、分流器FLQ1、场效应管Q4以及续流二极管D6组成的回路流向电源地。场效应管Q3关断产生的浪涌能量被电容C3吸收。在这段时间，间隙电流开始下降。(3) 直到t2时刻，当间隙电流下降到I2，场效应管Q3再次导通，间隙电流再次上升。间隙电流上升到I1。如此循环，使电流在I1和I2之间产生振荡。对于窄脉冲，直至脉冲结束时刻t5，此时场效应管Q3和Q4同时关断，回路中的能量通过续流二极管流回到电源中，间隙电流迅速下降为零。(4)对于宽脉冲，t3 时刻，场效应管Q3保持导通状态，而场效应管Q4关断，间隙电流开始下降。限流电感L1中的能量经过续流二极管D3流向电源P100，场效应管Q4关断产生的浪涌能量被电容C6吸收。(5) 直到t4时刻，间隙电流下降到I2，场效应管Q4再次导通，间隙电流开始上升，电容C6中存储的能量得到释放。同样，场效应管Q4 “导通—关断”重复多次，间隙电流在I1和I2之间振荡。(6) 在t5时刻，上下两侧的场效应管Q3和Q4同时关断，回路中的能量通过续流二极管流回到电源中，间隙电流迅速下降为零。本发明中，只要吸收回路电参数设置合理，在脉冲结束效应管Q3和Q4同时关断时，间隙电流可以迅速下降到零，而且没有“拖尾”和负电流冲击等情形发生。
现有驱动脉冲一般采用固定脉冲宽度和脉冲间隙，根据工件材质、厚度和高度等预先设定好脉冲宽度和脉冲间隙，加工开始后在数控系统NC上调整跟踪速度电位器使加工过程稳定。线切割加工中通道维持阶段应稳定间隙电流,保证正常放电。如间隙电流变大或变小，就应通过调整控制脉冲占空比的大小，使间隙电流向相反方向调整，直至间隙电流达到正常值范围以内。因此，必须增加间隙电流、间隙电压检测电路。
图2为本发明无阻高频脉冲电源间隙电压、电流检测电路。图2中U2为计量芯片RN8209C，该计量芯片可对单相电压、电流、功率等进行精确计量，也可对直流电压、电流、功率等进行精确计量。本发明中，设置为直流计量方式。图2中晶体X1、电容C7和C8组成时钟振荡电路，电容C9为数字电源DVDD端的工作电源P5的滤波电容，电阻R9为数字电源DVDD端的工作电源P5与模拟电源AVDD端的隔离电阻，电容C12和C13为计量芯片RN8209C内部产生的参考电压REFV的滤波电容。自图1中工件和钼丝两端分别引出A端和B端作为间隙电压取样端口，自图1中分流器FLQ1两端分别引出C端和D端作为间隙电流取样端口。A端和B端的取样间隙电压经电阻R12和R13分压后送计量芯片RN8209C的电压计量端口V3P和V3N，电容C11为差分放大器输入端平衡电容。C端和D端的取样间隙电流分别经电阻R10和R11送至计量芯片RN8209C的电压计量端口V2P和V2N，电容C10为差分放大器输入端平衡电容。计量芯片RN8209C的通信端口接收端RX和发送端TX分别与图1中的控制单元MCU的发送端UART_TX1和接收端UART_RX1相连，用于接收计量芯片RN8209C的电压、电流、功率等数据，并据此对输出控制脉冲PWM1和PWM2进行调整。MCU的接收端UART_RX2和发送端UART_TX2分别与线切割数控系统NC的通信端口发送端TXNC和接收端RXNC相连，用以进行通信。
线切割脉冲间隙放电过程十分复杂，其中掺杂着正常放电、不稳定放电、电弧放电、短路等状态，因此单个脉冲的状态不能反映某段时间内加工过程的整体状况，同时脉冲宽度一般只有4us～80us之间，脉冲间隔为脉冲宽度的6～16之间。计量芯片用于本发明中的间隙电压和间隙电流的取样。通过采集一段时间的间隙电流数据，得到该短时间内的电流平均值。图5为脉冲间隙电流和检测平均电流关系示意图。图5中ip为脉冲的间隙电流幅度，iav为一段时间的间隙电流平均值，iav=ip×tp/(tp+ti)。计量芯片RN8209C输出的是平均间隙电流iav的值，因此可回推出间隙电流幅度值为：ip= iav×(tp+ti)/ tp。控制单元MCU将当前得到的间隙电流幅度ip与稳定加工的间隙电流值对比，如超出正常值范围，则对图3中的控制脉冲宽度进行调整，直到间隙电流回到正常值范围之内，避免形成电弧放电或短路。
由于电能计量芯片同时具有功率测量功能，因此可测得线切割加工的功耗和电量等参数，不仅可以用来监测线切割机床的工作状态，同时可以得到用电量，用以进行成本核算，使线切割控制系统具有智能化电能管理的功能。
Claims (7)
1.一种智能型线切割无阻高频脉冲电源电路，包括控制单元（MCU）和主回路，所述控制单元（MCU）包括脉冲输出端一（I/O_1）和脉冲输出端二（I/O_2），其特征在于，
所述主回路包括依次连接的效应管一（Q3）、限流电感（L1）、工件、钼丝、分流器（FLQ1）和效应管二（Q4）；高频电源的正端（P100）接入所述效应管一（Q3）；高频电源的负端（G100）与所述效应管二（Q4）连接；
所述脉冲输出端一（I/O_1）上依次连接隔离放大电路一、保护电路一和吸收回路一；
所述脉冲输出端二（I/O_2）上依次连接隔离放大电路二、保护电路二和吸收回路二；
所述主回路上还设有大电流快恢复整流二极管一（D3）和大电流快恢复整流二极管二（D6）；所述大电流快恢复整流二极管一的一端连接在分流器（FLQ1）与效应管二（Q4）之间，另一端与高频电源的正端（P100）连接；
所述大电流快恢复整流二极管二的一端连接在限流电感（L1）与效应管一（Q3）之间，另一端与高频电源的负端（G100）连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能型线切割无阻高频脉冲电源电路，其特征在于，所述隔离放大电路一包括驱动光耦一（Q1）、电阻一（R1）、电容一（C1）；所述驱动光耦一（Q1）的三输入端与脉冲输出端一（I/O_1）连接；所述驱动光耦一（Q1）的二输入端经过电阻一（R1）与电源一（P5）连接；所述驱动光耦一（Q1）的八输出端经电容一（C1）接地；电源二（P12）连接在所述驱动光耦一（Q1）的八输出端与电容一（C1）之间；所述驱动光耦一（Q1）的五输出端接地（G100）；
所述保护电路一包括电阻二（R2）、电容二（C2）、电阻三（R3）和齐纳二极管一（D1）；所述电容二（C2）、电阻三（R3）和齐纳二极管一（D1）相互并联；
所述电阻二（R2）的输入端与驱动光耦一（Q1）的六输出端连接；所述电阻（R2）的输出端与效应管一（Q3）的栅极连接；
所述电容二（C2）的输入端、电阻三（R3）的输入端和齐纳二极管一（D1）的输入端分别与所述电阻二（R2）的输出端连接；所述电容二（C2）的输出端、电阻三（R3）的输出端和齐纳二极管一（D1）的输出端分别连接在所述效应管一（Q3）和限流电感（L1）之间；
所述吸收回路一包括电阻四（R4）、二极管二（D2）和电容三（C3）；所述电阻四（R4）和二极管二（D2）并联，其输入端分别与高频电源的正端（P100）连接，其输出端分别与电容三（C3）的输入端连接；所述电容三（C3）的输出端连接在所述效应管一（Q3）和限流电感（L1）之间。
3.根据权利要求1所述的一种智能型线切割无阻高频脉冲电源电路，其特征在于，所述隔离放大电路二包括驱动光耦二（Q2）、电阻五（R5）、电容四（C4）；所述驱动光耦二（Q2）的三输入端与脉冲输出端二（I/O_2）连接；所述驱动光耦二（Q2）的二输入端经过电阻五（R5）与电源一（P5）连接；所述驱动光耦二（Q2）的八输出端经电容四（C4）接地；电源二（P12）连接在所述驱动光耦二（Q2）的八输出端与电容四（C4）之间；所述驱动光耦二（Q2）的五输出端接地（G100）；
所述保护电路二包括电阻六（R6）、电容五（C5）、电阻七（R7）和齐纳二极管二（D4）；所述电容五（C5）、电阻七（R7）和齐纳二极管二(D4)相互并联；所述电阻六（R6）的输入端与驱动光耦二（Q2）的六输出端连接；所述电容五（C5）的输入端、电阻七（R7）的输入端和齐纳二极管二（D4）的输入端分别与所述电阻六（R6）的输出端连接；所述电容五（C5）的输出端、电阻七（R7）的输出端和齐纳二极管二（D4）的输出端分别连接在所述效应管二（Q4）和高频电源的负端（G100）之间；
所述吸收回路二包括电阻八（R8）、二极管五（D5）和电容六（C6）；所述电阻八（R8）和二极管五（D5）并联，其输入端分别连接在所述分流器（FLQ1）与效应管二（Q4）之间，其输出端分别与电容六（C6）的输入端连接；所述电容六（C6）的输出端连接在所述效应管二（Q4）和高频电源的负端（G100）之间。
4.根据权利要求1所述的一种智能型线切割无阻高频脉冲电源电路，其特征在于，所述限流电感（L1）与工件之间设有A连接端；所述钼丝与分流器（FLQ1）之间依次设有B连接端和C连接端；所述分流器（FLQ1）与效应管二（Q4）之间设有D连接端；
所述主回路上还设有电压电流检测电路；
所述电压电流检测电路包括计量芯片（U2）、时钟振荡模块、电容九（C9）、滤波模块、电流取样模块和电压取样模块；
所述时钟振荡模块包括晶体（X1）、电容七（C7）和电容八（C8）；所述晶体（X1）的连接端一与计量芯片（U2）的一端口连接，所述晶体（X1）的连接端二与计量芯片（U2）的十六端口连接；所述电容七（C7）的输入端与晶体（X1）的连接端一连接，输出端接地；所述电容八（C8）的输入端与晶体（X1）的连接端二连接，输出端接地；
所述计量芯片（U2）的十五端口与电源连接，其连接导线上设有电容九（C9），所述电容九（C9）的输出端接地；
所述计量芯片（U2）的四端口经电阻九（R9）与电源连接；
所述滤波模块包括电容十二（C12）和电容十三（C13）；所述电容十二和电容十三并联，其输入端分别与计量芯片（U2）的十一端口连接，其输出端分别接地；
所述电压取样模块包括电容十一（C11）、电阻十二（R12）和电阻十三（R13）；所述计量芯片（U2）的十端口与B连接端连接；所述计量芯片（U2）的九端口经电容与B连接端连接；所述电阻十二的一端与所述计量芯片（U2）的十端口连接，另一端与所述计量芯片（U2）的九端口连接；所述电阻十三一端与所述计量芯片（U2）的九端口连接，另一端与A连接端连接；
所述电流取样模块包括电阻十(R10)、电阻十一(R11)和电容十(C10)；所述计量芯片（U2）的七端口经电阻十(R10)与C连接端连接；所述计量芯片（U2）的八端口经电阻十一(R11)与D连接端连接；所述电容十(C10)的一端与所述计量芯片（U2）的七端口连接，另一端与所述计量芯片（U2）的八端口连接。
5.根据权利要求1所述的一种智能型线切割无阻高频脉冲电源电路，其特征在于，所述驱动光耦一（Q1）和驱动光耦二（Q2）的型号分别为TLP250。
6.根据权利要求1所述的一种智能型线切割无阻高频脉冲电源电路，其特征在于，所述大电流快恢复整流二极管一和大电流快恢复整流二极管二的型号分别为MUR5040。
7.根据权利要求4所述的一种智能型线切割无阻高频脉冲电源电路，其特征在于，所述计量芯片（U2）的型号为RN8209C。
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