CN202595304U

CN202595304U - 智能精密电镀电源

Info

Publication number: CN202595304U
Application number: CN 201220259929
Authority: CN
Inventors: 艾学忠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2022-06-04

Abstract

智能精密电镀电源，包括开关稳压电源、三端稳压器、液晶显示模块、按键模块、通信接口模块、片上系统、脉宽调制PWM驱动及滤波模块、输出电压电流检测模块,其中，开关稳压电源的输出端与PWM驱动及滤波模块输入端和三端稳压器输入端分别连接，三端稳压器输出端与电路中的片上系统及其集成电路连接，片上系统通过信号线与液晶显示模块、按键模块、通信接口模块、PWM驱动及滤波模块、输出电压电流检测模块分别连接； PWM驱动及滤波模块输出端通过信号线与输出电压电流检测模块输入端连接。通过PWM方式设计能使电镀电源或其它恒流电源的输出电流精度达到0.1%，效率高于70%，实现精密恒流控制。

Description

智能精密电镀电源

技术领域

本实用新型涉及一种智能精密电镀电源，属于电镀电源控制技术。

背景技术

电镀过程使用恒流源供电，恒流源按照工作原理可分为线性恒流源和开关型恒流源两类。线性恒流源就是使用运算放大器配以电阻、电容、基准源按照线性放大电路的原理工作，恒定输出设置好的电流，优点是稳定性好。由于贵重金属电镀过程要求高精度和高稳定性，因此，目前市场上用于贵重金属电镀的电源都是使用线性恒流源电路设计的，缺陷是体积大、笨重，效率低于30%，能耗高。开关型恒流源是按照脉宽调制（脉宽调制以下称PWM）方式工作的，优点是体积小、效率高、节能。但传统的脉宽调制方式都是使用集成开关电源芯片制作，只适合某些固定电压、电流或负载场合，不适合连续可调的恒流源方式，尤其在小电流工况下很难做到高精度和高稳定输出。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种智能精密电镀电源，通过PWM方式设计能使电镀电源或其它恒流电源的输出电流精度达到0.1%，效率高于70%，实现精密恒流控制。

本实用新型的技术方案是：一种智能精密电镀电源，其特征在于：包括开关稳压电源、三端稳压器、液晶显示模块、按键模块、通信接口模块、片上系统（单片机）、脉宽调制PWM驱动及滤波模块、输出电压电流检测模块,其中，与220VAC电源连接的开关稳压电源的输出端与PWM驱动及滤波模块输入端和三端稳压器输入端分别连接，为其提供15VDC电压；三端稳压器输出端与电路中的片上系统及其集成电路连接，提供5VDC电压；片上系统作为核心部件通过信号线与液晶显示模块、按键模块、通信接口模块、PWM驱动及滤波模块、输出电压电流检测模块分别连接； PWM驱动及滤波模块输出端通过信号线与输出电压电流检测模块输入端连接，使电压电流检测模块为片上系统提供实际输出的电压电流反馈信号。

本技术用脉宽调制PWM方式设计的电镀电源，用新型片上系统（单片机）直接输出16位PWM，实现了电源精密恒流控制，使金属电镀过程具有智能管理、精度高、稳定性好等特点，提高了电镀生产的成品率和生产效率，实现了金属电镀过程的节能降耗。

附图说明

图1是智能精密电镀电源的原理框图。

具体实施方式

智能精密电镀电源，包括开关稳压电源、三端稳压器、液晶显示模块、按键模块、通信接口模块、片上系统（C8051F410）、脉宽调制PWM驱动及滤波模块、输出电压电流检测模块。其中，开关稳压电源的输出端与脉宽调制（PWM）驱动及滤波模块输入端和三端稳压器输入端分别连接，开关稳压电源将220VAC电压转换成15VDC电压输出，为整机供电，三端稳压器将15VDC转换成5VDC为电路中的片上系统（C8051F410）和其它集成电路供电；片上系统C8051F410作为核心部件通过信号线与液晶显示模块、按键模块、通信接口模块、PWM驱动及滤波模块、输出电压电流检测模块分别连接，PWM驱动及滤波模块输出端通过信号线与输出电压电流检测模块输入端连；所述的片上系统C8051F410是Silicon Lab公司生产的混合信号片上系统级单片机，样机中使用的是C8051F410型号的片上系统级单片机，按键模块提供人机输入接口，作为操作者设置电源输出电流和工作参数的输入设备；液晶显示模块用于显示电源工作的电压、电流、安分量、电镀工作时间等参数和状态；片上系统C8051F410通过按键模块接受操作指令，将设置电流与检测回来的输出电流进行偏差运算，产生PWM信号控制输出电流到设置值，并将各种工况参数通过液晶模块显示出来；PWM驱动及滤波模块将片上系统（C8051F410）输出的PWM信号进行功率放大和滤波后以电流形式输出到负载；输出电压电流检测模块将实际输出的电压电流反馈给片上系统（C8051F410）。所述的PWM是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，本技术在开关型恒流源中使用的脉宽调制PWM是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，它保持了已有体积小、效率高、节能的优点，又通过混合信号型片上系统和相应的程序控制，实现智能精密恒流输出功能；所述的片上系统C8051F410，具有最新混合信号IC技术，该混合信号IC技术是指设计工程师把复杂的、多IC设计简化为一个片上系统(SOC-System-on-a-Chip)的技术。如此高度集成的单片器件比用分离的IC成本低、功耗低、占据面积小。在本片上系统C8051F410中，内置了12位ADC在过采样下能够实现16位的转换分辨率，能够准确检测实际输出电流值，为反馈运算提供了精确数据。内置的PCA模块能够产生16位高分辨率的PWM信号，使得脉宽调制更精细。新型混合信号IC技术的片上系统是设计开关方式精密恒流源的前提。

本技术在电源中设计的输出电流检测反馈电路，具有高稳定、高精度、量程自适应的特性，保证了对输出电流的精密测量，为精密控制提供了信号基础。片上系统C8051F410采用负载预测算法和实用的数字PID控制算法，实现高精度地控制输出电流；PID控制算法是指：由比例单元 P、积分单元 I 和微分单元 D 组成的控制程序，经偏差运算能产生PWM信号，在本专利中是指使用数字PID控制算法实现恒流源控制。

操作控制上使用按键和液晶显示实现人机接口，操作人员可以通过按键输入电镀参数，也可以通过液晶显示观察电源的工作状态。另外，为了便于实现计算机管理，电源还提供RS485通信接口，支持MODBUS协议，能够很方便的实现计算机多电镀过程的组态管理。

Claims

1.一种智能精密电镀电源，其特征在于：包括开关稳压电源、三端稳压器、液晶显示模块、按键模块、通信接口模块、片上系统、脉宽调制PWM驱动及滤波模块、输出电压电流检测模块,其中，与220VAC电源连接的开关稳压电源的输出端与PWM驱动及滤波模块输入端和三端稳压器输入端分别连接，三端稳压器输出端与电路中的片上系统及其各部件电路连接，片上系统作为核心部件通过信号线与液晶显示模块、按键模块、通信接口模块、PWM驱动及滤波模块、输出电压电流检测模块分别连接， PWM驱动及滤波模块输出端通过信号线与输出电压电流检测模块输入端连接。