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纳秒脉宽微细电火花加工电源研究
资料介绍
随着近年来航空航天技术、微电子技术及计算机技术的高速发展，制造业加工精度已从20世纪的微米级提高到目前的亚微米甚至纳米级，生产实践的需求促进了先进制造技术的快速发展。微细电火花加工以其独特的加工原理和对加工材料的广泛适应性而在国防与民用工业等领域都发挥着重要的作用，且加工的精密、微细化已使其成为当前加工技术的主流之一。
由于微细电火花加工的工件尺寸微小，要实现微细电火花加工，就要求每次放电的去除量尽可能小，而脉冲电源的单次放电能量直接决定了单个脉冲去除量。为了减小单次放电能量，就要尽可能缩短脉冲电源输出的脉宽时间。
通过分析影响超短脉宽脉冲输出的若干因素，总结出高精度高频率的信号源、主电路中功率开关管的快速开关速度、驱动功率开关管的大电流是实现超短脉宽脉冲的主要途径。根据这些理论，电源设计采用高稳定性高精度的FPGA设计高频窄脉冲信号的发生，快速MOSFET管作为放电加工的主控管。可调直流供电部分通过调节MOSFET的占空比来实现电压可调，电路简单、可靠，体积小;加工主电路通过控制MOSFET实现纳秒级脉宽输出的微细电火花加工能量微能化，使电火花加工的工件表面质量得到提高。
控制部分采用FPGA和单片机联合控制输出高精度信号源以及专用驱动芯片进行MOSFET功率放大设计，研制了一台微细电火花加工用的纳秒脉宽脉冲电源。设计中采用单片机设置加工脉宽参数，将设定值发送给FPGA进行高精度窄脉冲输出使电源最小脉冲脉宽输出可达100ns，而且精度高稳定性好，为微细加工提供了可靠的电源。同时，通过单片机友好的人机界面，实现可调的脉宽脉冲输出，方便操作;针对微细电火花加工工艺，设计了快速过流保护电路，为高精度加工提供了保障。
最后，制作样机并进行实验，得到符合微细电火花工艺要求的输出波形，为微细电火花加工提供了可靠的电源保证。
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