VMOS场效应管在电火花加工脉冲电源中的应用研究

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电火花加工技术的原理与应用

电火花加工技术的原理与应用电火花加工，又称放电加工、电火花冲击加工，是一种非传统的加工方法。

它通过在工件与电极之间产生电弧放电的现象，利用放电的能量来加工工件，从而实现对工件进行高精度、高质量加工的目的。

电火花加工技术广泛应用于模具制造、航空航天、汽车制造、精密仪器等领域。

电火花加工的原理十分复杂，但可以简单地概括为以下几个步骤。

首先，将工件与电极之间的间隙充满介质，一般使用脱脂机油或去离子水。

然后，在加工过程中，施加一定的电压，使电极与工件之间产生电弧放电。

电弧放电时，工件的表面会被高能量的电火花冲击，导致小颗粒的剥离、熔融和蒸发，从而形成所需的加工形状。

在电火花加工中，有几个关键的参数需要控制。

首先是放电电压，它直接影响到电火花的能量和强度。

通常情况下，放电电压越高，加工速度越快，但也容易造成表面粗糙度的增加。

同时，电极与工件之间的间隙大小也十分重要。

间隙过大会导致放电能量不足，影响加工效果；而间隙过小则容易引起过热和电极损坏。

此外，放电脉冲的宽度和频率、电极形状等参数也需要进行合理的选择和控制。

电火花加工技术的应用非常广泛。

首先，它常用于制造模具。

传统的机械加工方法往往难以加工出复杂、精密的模具形状，而电火花加工则能够轻松应对这一难题。

其次，电火花加工在航空航天领域也有广泛应用。

航空发动机的涡轮叶片、复杂曲面件等零部件常常通过电火花加工来进行成形。

此外，电火花加工还可以用于制造精密仪器的零件、切割工件、修复断裂的齿轮等。

虽然电火花加工技术具有很多优点，但也存在一些局限性。

首先，加工速度较慢，对于大批量生产不适用。

其次，加工表面粗糙度较高，需要进行后续的抛光、磨削等处理。

此外，电火花加工还需要较高的设备成本和专业的操作技术。

总的来说，电火花加工技术作为一种非传统的加工方法，在工业生产中有着重要的地位。

凭借其高精度、高质量的加工效果，它被广泛应用于模具制造、航空航天、汽车制造、精密仪器等领域。

电火花加工的原理和应用

电火花加工的原理和应用一、电火花加工的原理电火花加工是一种非接触加工方法，通过放电产生的高温和脉冲能量来消融工件材料，并采用局部放电的方式在工件表面形成微小的坑穴。

具体的原理如下：1.放电原理: 电火花加工利用脉冲电流和脉冲电压之间的间隔放电原理。

当电极与工件之间的间隙达到一定数值时，由于间隙中的电介质不能绝缘放电，从而在电极和工件之间产生脉冲放电。

2.火花裂纹和焊覆制造: 在电火花放电时，放电能量会聚集在放电区域，使材料发生瞬时融化、汽化和轰炸，形成微小的坑穴。

通过控制放电时间和间隔，可以实现花纹制造、裂纹加强和焊接修复等操作。

3.放电能量和能量密度: 电火花加工的放电能量取决于脉冲电流和脉冲电压的幅值。

较高的能量密度可以实现更高的加工速度和更深的放电深度，但也会导致较高的加工表面粗糙度。

二、电火花加工的应用电火花加工由于其特殊的加工原理和优越的加工性能，在许多领域都有广泛的应用。

以下是一些常见的应用领域：1.模具加工: 电火花加工可用于模具的制造和修复。

通过电火花加工，可以在金属材料上形成复杂的模具形状，如细小的孔、溜槽和异形表面。

此外，还可以利用电火花加工修复损坏的模具，提高模具的使用寿命。

2.航空航天: 电火花加工在航空航天行业中广泛应用于复杂零件的制造。

例如，通过电火花加工可以在高温合金中制造出精确的涡轮叶片、燃烧室喷雾孔和气动导向槽等关键零部件。

3.微细加工: 电火花加工可以用于微尺度的加工。

由于电火花加工的非接触性和微弧形成机制，可以实现微观损伤的最小化，并精确地制造微细结构，如光学纤维连接器、微孔板和微芯片等。

4.医疗器械: 电火花加工在医疗器械的制造中有着重要的应用价值。

例如，通过电火花加工可以实现精密的切削、激光烧蚀和微弧形成，这些技术可以用于制造心脏起搏器、人工关节和牙科植入物等。

5.汽车制造: 电火花加工在汽车制造中被广泛应用于发动机零件、传动系统和制动系统等关键部件的加工。

mos管在电源电路中的作用

mos管在电源电路中的作用【导语】电源电路作为电子设备中非常重要的一部分，承担着为电子设备提供稳定、可靠电源的功能。

而MOS管（MOSFET）作为电源电路中的关键元件之一，具有独特的特性和广泛的应用。

本文将从简单介绍MOS管的基本原理开始，逐步展开对MOS管在电源电路中的作用进行深入探讨，从而帮助读者全面了解该主题。

【正文】一、MOS管的基本原理MOS管全称金属-氧化物-半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor），它是一种半导体器件，借助电场效应来控制电流。

基本结构由金属门极、氧化物绝缘层和半导体基片组成。

其核心原理是通过变化门极电场来控制漏极和源极之间电流的通断，从而实现对电流的控制。

二、MOS管的工作模式MOS管根据工作模式的不同可分为三种类型：开关型，线性型和饱和型。

开关型MOS管用于电路开关控制，能够在两个极端状态之间进行快速切换，具有低电流损耗和高开关速度的优点。

线性型MOS管则用于对信号进行放大和处理，具有较高的输入电阻和输出电阻。

而饱和型MOS管结合了开关型和线性型的特点，适用于对电流要求较高的应用场景。

三、MOS管在电源电路中的作用1.开关电源中的应用MOS管在开关电源中扮演着重要的角色。

开关电源以其高效、稳定的特性而广泛应用，在电脑、通信设备等领域得到了大规模的应用。

MOS管作为开关电源中的关键元件，能够实现快速、稳定的开关和调节功能，帮助实现输出电压的调节和稳定性的保证。

2.直流-直流转换器中的应用直流-直流转换器（DC-DC Converter）也是电源电路中的重要组成部分。

MOS管在DC-DC Converter中常常用于功率开关和能量转换，通过控制MOS管的导通与截止，实现输入电压与输出电压的转换。

MOS管能够高效地将电能从输入端传送到输出端，帮助实现电能的转化与传输，在电源电路中发挥着至关重要的作用。

电火花加工用脉冲电源

电火花加工及其脉冲功率电源得研究电火花加工又称放电加工(elｅctrｉｃal dischaｒge ｍaｃｈiｎｉnｇ,简称EＤM),由于其能进行难切削材料与复杂形状零件得加工,而得到广泛得应用。

其中最主要得部分就是脉冲电源,脉冲电源得技术性能好坏直接影响电火花成形加工得各项工艺指标,如加工质量精度、加工速度、电极损耗等。

本文将对电火花加工得原理及其脉冲电源进行简要介绍与研究。

一、电火花加工得工作原理进行电火花加工时,工具电极与工件分别接脉冲电源得两极,并浸入工作液中,或将工作液充入放电间隙。

通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给,当两电极间得间隙达到一定距离时,两电极上施加得脉冲电压将工作液击穿,产生火花放电。

在放电得微细通道中瞬时集中大量得热能,温度可高达一万摄氏度以上,压力也有急剧变化,从而使这一点工作表面局部微量得金属材料立刻熔化、气化,并爆炸式地飞溅到工作液中,迅速冷凝,形成固体得金属微粒,被工作液带走。

这时在工件表面上便留下一个微小得凹坑痕迹,放电短暂停歇,两电极间工作液恢复绝缘状态。

紧接着,下一个脉冲电压又在两电极相对接近得另一点处击穿,产生火花放电,重复上述过程。

这样,虽然每个脉冲放电蚀除得金属量极少,但因每秒有成千上万次脉冲放电作用,就能蚀除较多得金属,具有一定得生产率。

在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙得条件下,一边蚀除工件金属,一边使工具电极不断地向工件进给,最后便加工出与工具电极形状相对应得形状来。

因此,只要改变工具电极得形状与工具电极与工件之间得相对运动方式,就能加工出各种复杂得型面。

工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工得耐电蚀材料,如铜、石墨、铜钨合金与钼等。

在加工过程中,工具电极也有损耗,但小于工件金属得蚀除量,甚至接近于无损耗、工作液作为放电介质,在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。

常用得工作液就是粘度较低、闪点较高、性能稳定得介质,如煤油、去离子水与乳化液等。

电火花加工的原理及应用

电火花加工的原理及应用1. 电火花加工的基本原理电火花加工是一种利用电脉冲放电的方法来加工金属材料的技术。

它通过在工件和电极之间产生电弧放电，利用电弧放电的高温和高能量来熔化和蒸发工件表面的金属，实现加工效果。

具体的原理如下：•电极与工件之间的间隙放电：电火花加工中，工件和电极之间需要保持一定的间隙，通过在这个间隙内产生电弧放电来进行加工。

电弧放电时，电极的一部分材料会被溶解和蒸发，同时工件表面的金属也会被融化。

•间隙放电时的高温和高压：电火花加工中，电弧放电产生的能量非常高，可以瞬间生成高温和高压。

这种高温和高压可以使工件表面的金属瞬间熔化和蒸发，形成加工效果。

•电弧放电的控制：电火花加工通过控制电极和工件之间的间隙距离、放电时间和放电频率等参数，来控制电弧放电的大小和位置。

通过合理调节这些参数，可以实现对工件表面金属的精细加工。

2. 电火花加工的应用电火花加工具有以下几个主要的应用领域：2.1. 模具制造电火花加工在模具制造中有着广泛的应用。

在制造模具的过程中，常常需要对模具表面进行精细的加工，以满足产品的需求。

电火花加工可以对模具表面进行加工，包括刻蚀、细微结构的加工等，由于其加工精度高、加工速度快的特点，可以提高模具制造的效率和质量。

2.2. 精密零件加工电火花加工在精密零件加工中也有着重要的应用。

在一些需要加工复杂形状和细微结构的零件中，传统的加工方法很难满足要求。

而电火花加工可以通过调节参数来实现对零件的精细加工，可以加工出形状复杂、尺寸精度高的零件，应用范围广泛。

2.3. 刀具制造电火花加工在刀具制造中也有着重要的应用。

刀具是加工过程中不可或缺的工具，在制造过程中需要对刀具的表面进行一定的加工，以提高刀具的使用寿命和切削性能。

电火花加工可以对刀具进行加工，包括刀具的修复、刀具的磨损层的去除等，有效提高了刀具的质量和使用寿命。

2.4. 复杂曲面加工电火花加工在复杂曲面加工中也有着广泛的应用。

基于VMOS的电火花加工脉冲电源改进方案

（ＶＭＯＳ）替代功放管，简化驱动电路，从而增大脉冲电源间隔，减小短路电流。实验结果表明：该方案具有一定的技术应用价
值。
关键词：电火花加工；脉冲电源；功率场效应管中图分类号：Ｖ２６１．６＋１文献标志码：Ａ文章编号：２０９５—５３８３（２０１３）０４— ００６０—０３
电火花线切割加工在加工大厚度、深窄缝、微细槽方面具有较大优势，得到了制造业的认可，从而获得广泛的应用。电火花线切割机床脉冲电源的主要作用是把普通２２０Ｖ或３８０Ｖ的交流电转换成在一定频率范围、具有一定输出功率的单向脉冲电，提供电火花成形加工所需要的放电能量，以此蚀除金属，满足工件加工要求，因
第１６卷第４期
２０１３年１２月
成都工业学院学报
ＵＲＮＡＬＯＦＣＨＥＮＧＤＵＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
Ｖｏ１．１６，Ｎｏ．４
Ｄｅｃ．．２０１３
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐｕｌｓｅｐｏｗｅｒｆｏｒｅｌｅｃｔｒｉｃｄｉｓｃｈａｒｇｅｍａｃｈｉｎｅｉｓｄｉｉｃｆｕｌｔｔｏｃｏｎｔｒｏｌｗａｖｅｆｏｒｍａｎｄｐｏｗｅｒｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅｉｓｌｏｗ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒ

场效应管在开关电源中的作用

场效应管在开关电源中的作用场效应管（Field Effect Transistor，简称FET）在开关电源中具有重要作用。

开关电源是一种将直流电转换为高频脉冲的装置，用于驱动各种电子设备。

而场效应管作为一种重要的功率开关元件，能够在开关电源中实现高效率、高速度的开关操作。

我们来了解一下场效应管的基本结构和工作原理。

场效应管由源极、栅极和漏极组成。

栅极与源极之间的电压可以控制漏极电流的大小。

其工作原理是通过控制栅极电压，改变栅极与漏极之间的电场强度，从而改变电流的通断状态。

在开关电源中，场效应管承担着两个重要的功能：开关功能和功率放大功能。

首先是开关功能。

开关电源需要将输入的直流电源通过开关操作，转换为高频脉冲输出。

场效应管作为开关元件，能够在很短的时间内实现通断操作，将输入电源切换为高频脉冲输出。

这种高速开关操作可以实现高效率的能量转换，减少能量损耗，提高电源的效率。

其次是功率放大功能。

在开关电源中，输入电压一般是低电平的直流电源，需要经过放大操作，转换为高电平的高频脉冲。

场效应管具有很高的电流放大倍数，可以将输入信号放大到足够的幅度，以驱动负载电路。

这种功率放大功能可以保证开关电源输出的能量足够大，能够满足各种电子设备的工作要求。

场效应管还具有以下几个优点，使其在开关电源中得到广泛应用：首先是导通电阻小。

场效应管的导通电阻远远小于普通的开关管，可以实现更低的功耗和更高的效率。

其次是响应速度快。

场效应管的开关速度非常快，能够在纳秒甚至皮秒级别内完成通断操作，适用于高频开关电源的需求。

场效应管还具有体积小、重量轻、寿命长等优点，方便集成和使用。

然而，场效应管在开关电源中也存在一些问题。

首先是静态功耗较大。

由于场效应管的导通电阻不为零，会产生一定的静态功耗，导致效率下降。

其次是导通压降较大。

场效应管的导通电阻对应的电压降较大，会产生一定的功耗。

此外，场效应管还对栅极电压有一定的要求，需要外部电路进行控制，增加了设计和调试的复杂度。

vmos场效应管工作原理

VMOS场效应管工作原理1. 场效应管简介场效应管（Field Effect Transistor，简称FET）是一种常见的半导体器件，用于放大电信号或作为开关。

它具有高输入阻抗、低输出阻抗、低噪声和高频特性等优点，广泛应用于各种电子设备中。

场效应管主要包括三种类型：JFET（结型场效应管）、MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）和IGBT（绝缘栅双极型晶体管）。

其中，VMOS（Vertical MOS）场效应管是一种常见的MOSFET管型。

2. VMOS场效应管结构VMOS场效应管的结构相对复杂，但其基本原理与其他MOSFET相似。

下面是VMOS 场效应管的结构示意图：_____________| || || || || ||_____________|| | || | || | ||______|______|| || || || || ||_____________|| | || | || | ||______|______|Source DrainVMOS场效应管的结构可以简单分为三个区域：沟道区、源极区和漏极区。

其中，沟道区是导电效应的主要发生区域。

3. VMOS场效应管工作原理VMOS场效应管的工作原理与其他MOSFET相似，主要是通过控制栅极电压来控制沟道中的电流。

以下是VMOS场效应管的工作原理的详细解释：1.没有栅极电压（截止区）：当栅极电压为0V时，栅极和沟道之间没有电场，沟道中没有形成导电通道，导致漏极和源极之间没有电流流动。

此时，VMOS场效应管处于截止状态。

2.正向栅极电压（放大区）：当给栅极施加正向电压时，栅极和沟道之间形成电场，电场越强，沟道中的电子越容易受到吸引，形成导电通道。

此时，漏极和源极之间开始有电流流动，且电流的大小与栅极电压成正比。

这种状态下，VMOS场效应管处于放大区。

3.超过临界电压（饱和区）：当栅极电压进一步增加，超过了一定的临界电压（也称为阈值电压），沟道中的导电通道已经形成，不再受栅极电压的影响。

电火花加工用脉冲电源

电火花加工及其脉冲功率电源的研究电火花加工又称放电加工（electrical discharge machining,简称EDM），由于其能进行难切削材料和复杂形状零件的加工，而得到广泛的应用。

其中最主要的部分是脉冲电源，脉冲电源的技术性能好坏直接影响电火花成形加工的各项工艺指标，如加工质量精度、加工速度、电极损耗等。

本文将对电火花加工的原理及其脉冲电源进行简要介绍和研究。

一、电火花加工的工作原理进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。

通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。

在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。

这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。

紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放电，重复上述过程。

这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。

在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。

因此，只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式，就能加工出各种复杂的型面。

工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料，如铜、石墨、铜钨合金和钼等。

在加工过程中，工具电极也有损耗，但小于工件金属的蚀除量，甚至接近于无损耗。

工作液作为放电介质，在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。

常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质，如煤油、去离子水和乳化液等。

电火花小孔加工脉冲电源的微观控制方法研究

微观控制方法在于一种由统一时钟同步控制的闭环循环系统,当未发生外部事件触发时,系统按预设的时序循环执行；当发生外部触发时,系统执行信号对应选择的时序循环执行。
如图3所示，在正常放电时,主振脉冲微观控制过程分为6个步骤，循环执行。发生异常事件触发时，系统根据检测结果，按图4所示流程执行，其控制过程如下：
放电间隙状态直接反映脉冲电源的工作状态! 检测电路采集放电间隙状态信号，经处理后反馈给控制系统，成为脉冲电源闭环控制的重要依据！
放电间隙状态信号检测的电气原理见图2。间隙检测模块采集得到4个状态信号,分别是:放电电压加工电流！#、放电击穿信号S%、路信号S&。其中,!"和匕为数值信号、S%和S&为电平信号。对于微观控制方法而言，发挥重要作用的是S%和S&, 而和匕只起到辅助作用。 2.2微观控制原理
(1)放电截止
电火花加工
《电加工与模具》2021年第3期
图2放电间隙状态信号检测原理图
此阶段为整个控制周期的起始，也是上次脉冲放电周期的结束，放电间隙处于放电结束后消电离过程"此时，脉冲停歇时间计数器不断作计数操作"
(2) 短路探测在放电脉冲停歇时间即将结束前，系统给放电间隙发出一个短路探测脉冲％脉宽可通过外部设置，脉冲不晚于主脉冲停歇结束时撤销o系统通过判断收到短路信号S",决定下一步走向°如无短路发生，则按时开启主脉冲，否则，重新进入放电截止阶段，主脉冲也不会开启°如一直探测间隙至出现短路，系统则会在放电截止和短路探测两个阶段不断循环，直至检测到无短路发生° (3) 脉冲开始在检测到间隙无短路之后，系统立即开启主脉冲，间隙之间即刻施加放电电压，等待放电击穿％此时,脉宽时间计数器被赋初值％ (4) 击穿探测在开启主脉冲的同时，系统监控击穿信号如间隙无发生击穿，则继续等待，脉宽时间计数器继续赋初值,直到发生击穿，进入下一阶段％ (5) 放电加工间隙之间持续放电，脉冲宽度时间计数器不断作计数操作！直至计数器计数完成，系统关闭主脉冲，放电终止％ (6) 间隙清理放电主脉冲关闭后，由于放电回路的寄生电感、电容的作用，间隙之间会发生脉冲无法立即关闭的情况，严重影响间隙消电离效果，从而妨碍下一周期的放电过程°因此，脉冲电源系统设计了专门的间隙清理回路，在关闭主脉冲后，即刻发出间隙清理脉冲，其脉冲时间预先设置，可以有效增强消电离效果° 2・3微观控制方法的CPLD实现

微细电火花加工脉冲电源及控制系统研究

微细电火花加工脉冲电源及控制系统研究目录摘要........................................................................................................................... .. (I)Abstract............................................................................................................... ..................II 目录........................................................................................................................... .. (IV)Contents............................................................................................................. .................VII 第一章绪论.. (1)1.1引言 (1)1.1.1课题研究背景及意义 (1)1.1.2国内外微细电火花加工的产生与发展 (2)1.2微细电火花加工技术的脉冲电源的研究 (5)1.2.1独立式脉冲电源 (5)1.2.2非独立式脉冲电源 (7)1.2.3其他电源 (10)1.3本课题研究概况 (10)1.3.1课题来源 (10)1.3.2研究内容 (10)第二章微细电火花电源系统设计总体研究 (12)2.1微细电火花微能脉冲电源关键技术分析 (12)2.1.1微细电火花加工特性分析 (12)2.1.2单脉冲能量对微细电火花加工影响的分析 (12)2.2脉冲电源的总体系统设计方案 (14)2.2.1脉冲电源设计要求 (14)2.2.2脉冲电源系统设计 (15)2.2.3电源主电路拓扑结构设计分析 (16)2.3本章小结 (19)第三章微细电火花脉冲电源硬件设计 (20) 3.1直流稳压调节电路 (20)3.1.1EMI滤波器的原理及设计 (20)3.1.2整流滤波电路 (21)3.2功率MOSFET选型计算与驱动设计 (23) 3.2.1功率MOSFET的分析与选择 (23) 3.2.2MOSFET缓冲吸收回路设计 (25)3.2.3MOSFET驱动电路设计 (27)3.3采集电路模块 (29)3.3.1平均电压检测电路 (29)3.3.2电流数据采样电路 (30)3.3.3电流真有效值转换电路 (31)3.3.4高速异步并行A/D转换电路 (32)3.4工作电源模块 (34)3.5继电器驱动 (35)3.6保护电路模块 (35)3.7串口通讯模块 (37)3.8电源PCB抗干扰设计 (37)3.9本章小结 (38)第四章电源加工软件控制系统的研究 (39) 4.1FPGA控制系统设计 (39)4.1.1FPGA功能结构概述 (39)4.1.2FPGA开发流程 (40)4.2控制系统软件设计 (41)4.2.1软件开发总体方案 (41)4.2.2脉冲发生器模块 (43)4.2.3功率选择模块 (45)4.2.4数据采样模块 (45)4.3人机交互通讯设计 (48)4.3.1RS232通讯协议 (48)4.3.2人机交互界面设计 (50)4.4本章小结 (51)第五章电源调试及工艺实验 (53)5.1加工实验设备介绍 (53)5.2电源输出波形调试分析 (55)5.2.1FPGA脉冲发生器输出波形 (55)5.2.2MOSFET驱动电路脉冲输出波形 (55)5.2.3功率MOSFET开关管输出波形 (56)5.2.3加工电容放电输出波形 (57)5.2.3工具电极放电加工输出波形 (57)5.2微能脉冲电源工艺实验研究 (58)5.2.1加工去除率工艺实验 (58)5.2.2微小孔实验 (64)5.3本章小结 (67)结论与展望 (68)参考文献 (70)攻读学位期间发表论文 (74)学位论文独创性声明 (75)学位论文版权使用授权声明 (75)致谢 (76)ContentsAbstract(Chinese).................................................................................... . (I)Abstract(English).............................................................................................. .. (II)Contents(Chinese)........................................................................................... (IV)Contents(English)............................................................................................ ...................VII Chapter1Introduction. (1)1.1Preface (1)1.1.1The background and significance of the research topic (1)1.1.2The origin and development of micro EDM at home and abroad (2)1.2Study on pulse power supply for micro EDM Technology (5)1.2.1Independent pulse power supply (5)1.2.2Non independent pulse power supply (7)1.2.3Other power supply (10)1.3The research situation of this subject (10)1.3.1The subject source (10)1.3.2The research content (10)Chapter2The research on the design of micro EDM power supply system (12)2.1Analysis of the key technologies of micro EDM pulse power supply for microenergy (12)2.1.1Characteristic analysis of micro EDM (12)2.1.2Analysis of the effect of single pulse energy on micro EDM (12)2.2The overall system design scheme of pulse power supply (14)2.2.1The design requirements of pulse power supply (14)2.2.2The design of pulsed power supply system (15)2.2.3The design and analysis of main circuit topology for power supply (16)2.3The summary of this chapter (19)Chapter3The hardware design of micro EDM pulse power supply (20)3.1DC voltage regulator circuit (20)3.1.1Principle and design of EMI filter (20)3.1.2Rectifier filter circuit (21)3.2The calculation and selection of power MOSFET driver design (23)3.2.1Analysis and selection of power MOSFET (23)3.2.2Design of MOSFET snubber circuit (25)3.2.3Design of MOSFET drive circuit (27)3.3Acquisition circuit module (29)3.3.1Average voltage detection circuit (29)3.3.2Current data sampling circuit (30)3.3.3Current true effective value conversion circuit (31)3.3.4High speed asynchronous parallel A/D conversion circuit (32)3.4The working power supply module (34)3.5Relay driver (35)3.6Protection circuit module (35)3.7Serial communication module (37)3.8Anti interference design of power supply of PCB (37)3.9The summary of this chapter (38)Chapter4The research on the control system software (39)4.1Design of FPGA control system (39)4.1.1Overview of FPGA function structure (39)4.1.2Development process of FPGA (40)4.2Design of control system software (41)4.2.1Overall scheme of software development (41)4.2.2Pulse generator module (43)4.2.3Power selection module (45)4.2.4Data sampling module (45)4.3Design of man-machine communication (48)4.3.1RS232communication protocol (48)4.3.2Design of the man-machine interface (50)4.4The summary of this chapter (51)Chapter5Power supply debugging and process experiment (53)5.1Introduction to processing equipment (53)5.2Analysis of power output waveform (55)5.2.1Output waveform of FPGA pulse generator (55)5.2.2Output waveform of MOSFET driver circuit (55)5.2.3Output waveform of power MOSFET switch tube (56)5.2.3Output waveform of processing capacitor discharge (57)5.2.3Output waveform of tool electrode discharge machining (57)5.2Experimental study on micro energy pulse power supply (58)5.2.1Process removal experiment (58)5.2.2Micro hole experiment (64)5.3The summary of this chapter (67)Conclusion and Prospect (68)References (70)Papers published during the study (74)Dissertation originality statement (75)Dissertation copyright licensing statement (75)Acknowledgments (76)。

电火花加工在电子器件中的应用

电火花加工在电子器件中的应用电火花加工是一种非常重要的精密加工技术，它在电子器件的制造中发挥着非常重要的作用。

本文将探讨电火花加工在电子器件中的应用，从而了解它在电子行业中的重要地位。

一、电火花加工的概述电火花加工是一种精密加工技术，用电火花在工件表面切削出细小几何形状的加工方式。

电火花加工可分为线切割电火花加工和穿孔电火花加工两种。

线切割电火花加工和穿孔电火花加工的主要不同在于切割方式不同。

穿孔电火花加工是通过在原材料表面上产生一个小孔，然后将这个小孔扩大到需要的尺寸。

线切割电火花加工是通过将线性电极沿着轨迹在原材料上移动，以形成平面的复杂形状。

二、电火花加工在电子器件中的应用电火花加工在电子器件中的应用非常广泛，主要用于制造印刷电路板、半导体器件、微机电系统等。

1. 制造印刷电路板印刷电路板是电子器件的关键组成部分，而电火花加工被广泛应用于制造这些印刷电路板。

在电子器件的制造过程中，印刷电路板是必不可少的。

印刷电路板的制造需要精密的加工，而电火花加工作为一种高精度的切割技术，可以用于制造出高质量的印刷电路板。

2. 制造半导体器件半导体器件是电子器件中的另一个重要组成部分。

它们采用的材料包括硅、锗等半导体材料和其他有机、无机材料，而电火花加工是制造半导体器件的一种关键工艺。

许多半导体器件制造公司使用电火花加工来生产这些器件，以使其能够具有所需的精度和几何形状。

3. 制造微机电系统微机电系统（MEMS）是一种微型机器人或传感器，它们通常由许多微型机件组成，然后通过电子控制进行操作。

这些微型机件通常是用电火花加工制造的，这种加工技术可以产生极其精细的形状和尺寸。

电火花加工的精度和可控性非常高，在制造微机电系统的过程中，它能够制造出更高精度和更高性能的器件。

三、总结电火花加工在电子器件制造中发挥着非常重要的作用。

在印刷电路板的制造、半导体器件的制造、以及微机电系统的制造过程中，电火花加工被广泛应用。

电火花加工在管道加工中的应用

电火花加工在管道加工中的应用随着工业技术的不断发展，越来越多的高精度加工工艺被应用到各个领域。

其中，电火花加工就是一种十分常见的工艺。

它通过在材料表面形成电火花来实现高精度的切割、钻孔、内腔加工等操作，被广泛应用于各种精密机械零部件的制造中。

不仅如此，电火花加工在管道加工中也有着重要的作用。

一、电火花加工在管道加工中的原理管道加工领域中，电火花加工主要用于管道内孔的加工。

其原理为，端面自攻钻钻穿管道壁后，管道内放置电极，工件用腔孔中介体与钨铜杆相连，电解液通过电解质系统注入加工区，并在电极与工件间形成离子通道。

在电极与工件间形成的放电通道，在电解液介质中形成圆形“凝固体”（放电后析出的金属凝固物），从而在工件内部形成孔穴。

孔穴的质量与形状可以通过调整电解液的种类与参数，电极材料的种类、形状、尺寸及电极放置与加工区内电解液的动力学参数等来实现。

二、电火花加工在管道加工中的优势通过电火花加工，可以实现在管道内部制作复杂的形状，例如弯曲、倒角、凹凸等。

与传统机加工相比，电火花加工的操作范围更广、精度更高、灵活性更强、效率更高、成本更低，因此受到越来越多的企业所青睐。

此外，电火花加工还有以下几个优点：（1）对于较硬的材料或者形状较为复杂的零部件加工时，电火花加工比传统的机加工更为适用。

（2）电火花加工在加工之后，不会使工件发生变形或裂纹。

（3）电火花加工可以使用非常细小的电极进行切割，因此可以制作出非常细小的零部件。

（4）电火花加工可以实现自动化加工，不需要人工干预，提高效率。

（5）电火花加工所耗费的能量相对传统机械加工更少，因此环保性更好。

三、电火花加工在管道加工中的应用案例1、加工超高压油管超高压油管是汽车发动机零件中重要的部件之一，用于引导油液进入发动机中进行燃烧。

电火花加工技术在超高压油管加工中的应用非常广泛。

例如，在某汽车生产工厂中，采用电火花加工技术在超高压油管内孔中加工凹凸结构，从而实现油液的更加均匀地喷洒，使得发动机的性能得到了更好的提升。

一种基于mosfet的晶体管式微细电火花加工脉冲电源的研究

（College of Mechatronics and Control Engineering Shenzhen University，Shenzhen 518060，China）
Abstract: An FPGA-based transistor-type micro-EDM pulse power supply was proposed by comparing the RC-type and transistor-type pulse power
supply. The power supply combines the FPGA development board and IR2101， a dedicated integrated half-bridge driver， to drive the power
MOSFET of half-bridge structure. It performs well in terms of processing accuracy， efficiency and surface roughness after experimental verification.
一种基于 MOSFET的晶体管式微细电火花加工脉冲电源的研究*
殷鹤鸣，伍晓宇※，曹勇鑫，江
凯，徐
（深圳大学机电与控制工程学院，广东深圳
斌，雷建国
518060）
摘要：通过对 RC 式脉冲电源和晶体管式脉冲电源的综合比较，提出一种基于 FPGA 的晶体管式微细电火花加工脉冲电源，该电源结合 FP⁃
GA 开发板和 IR2101 专用集成半桥驱动器，驱动半桥式结构的功率 MOSFET，电源经实验验证后，在加工精度、效率及表面粗糙度等方面
表现良好。经测试，该电源最高频率可达 1 MHz，输出脉宽 1~101 ms 可调，开路电压 1~200 V 可调，同时结合微细电火花加工的实际需

数控电火花加工脉冲电源的设计与实践

数控电火花加工脉冲电源的设计与实践【摘要】本文设计的新型脉冲电源，可以预先设置参数数值并根据检测的间隙状态，通过PWM脉宽调制自动调节电火花加工参数，实现参数的自适应控制，并有效地解决脉冲电源的散热及电流响应不敏捷问题。

【关键词】脉冲电源；加工参数；自适应控制0 引言目前，大多数数控电火花加工脉冲电源为晶体管式脉冲电源，它是一种基于斩波原理的独立式脉冲电源，这种电源具有脉冲频率高、调节脉冲参数方便、脉冲波形较好、易于实现多回路加工和加工过程自动化、体积小等优点，其独立式电源及其派生电路已经广泛应用于电火花加工中，但它存在着两个方面的严重不足：一是，电源利用率低，电源的效率只有20%～25%。

主要因为直流电源电压（80V左右）与火花间隙维持电压（20V～25V左右）之间的电压差全部降在限流电阻上，限流电阻和加工间隙通过相同的电流，致使75%～80%的电能消耗在限流电阻上。

不仅造成电能的极大浪费，而且限流电阻由于散热需要而体积庞大、材料昂贵，故而脉冲电源内部的散热问题一直是电源电柜设计的关键，通常在脉冲电源内部必须附设电源风扇和排风通道，这又进一步导致电能的更大消耗和电柜体积加大。

另外，一般电火花加工脉冲电源粗加工平均电流高达100A左右，脉冲电源工频变压器绕组截面积巨大，这也导致脉冲电源重量惊人，体积庞大；二是，加工的峰值电流的响应速度低，而且加工电流值不稳定，随着加工状态变化而变化。

如工具和电极短路时，间隙电压为零，此时加工电流快速增大，进一步恶化了加工状态，容易引起拉弧，甚至烧伤工件表面，因此，研究新型脉冲电源已迫在眉睫。

1 脉冲电源参数自适应控制的基本原理自适应控制电源，要求能根据加工过程中的变化条件，自动改变脉冲电源的电参数，以保持加工在最佳状态下进行，从而实现稳定加工，并达到较好的工艺指标。

脉冲电源的电参数有脉冲波形、脉冲宽度、脉冲停歇时间以及脉冲电压和电流幅值等。

在电火花加工过程中产生不利于加工进行的变化因素很多，例如，放电间隙导电率的变化、加工工件的几何形状、面积随着加工深度的变化、工作液压力及流量的变化、脉冲电源电参数的变化等。

电火花加工用脉冲电源

电火花加工用脉冲电源电火花加工及其脉冲功率电源的研究电火花加工又称放电加工（electrical discharge machining,简称EDM），由于其能进行难切削材料和复杂形状零件的加工，而得到广泛的应用。

其中最主要的部分是脉冲电源，脉冲电源的技术性能好坏直接影响电火花成形加工的各项工艺指标，如加工质量精度、加工速度、电极损耗等。

本文将对电火花加工的原理及其脉冲电源进行简要介绍和研究。

一、电火花加工的工作原理进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。

通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。

这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。

紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放电，重复上述过程。

这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。

因此，只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式，就能加工出各种复杂的型面。

工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料，如铜、石墨、铜钨合金和钼等。

在加工过程中，工具电极也有损耗，但小于工件金属的蚀除量，甚至接近于无损耗。

工作液作为放电介质，在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。

常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质，如煤油、去离子水和乳化液等。

电火花加工的基本规律和脉冲电源

电火花加工的基本规律和脉冲电源电火花加工是一种利用电火花放电原理进行金属材料加工的方法。

它是通过将电极和工件之间产生高频脉冲电流，并产生电火花放电，利用电火花的热能和电弧冲击力来实现材料的剪切、腐蚀和熔化等加工过程。

电火花加工具有高精度、高表面质量和适用于任何导电材料等特点，广泛应用于模具制造、航空航天、汽车制造等领域。

脉冲电源是电火花加工中的重要组成部分，它提供脉冲电流来驱动电火花放电。

脉冲电源的设计和控制能直接影响到电火花加工的效果和加工质量。

脉冲电源一般由脉冲发生器、电源装置和控制系统组成。

脉冲发生器产生高频脉冲信号，电源装置将脉冲信号转化为脉冲电流供给电极和工件，控制系统对脉冲电流进行调节和控制。

电火花加工的基本规律是在电极与工件之间产生电火花放电时，电极和工件表面的金属材料发生溶解、蒸发和氧化等物理化学变化，从而实现材料的剪切、腐蚀和熔化。

电火花加工的基本规律可以总结为以下几点：1. 放电能量与电极间隙大小有关：电火花加工是利用电火花放电来实现材料加工的，放电能量与电极间隙大小有关。

当电极间隙较小时，放电能量较大，加工效果较好；当电极间隙较大时，放电能量较小，加工效果较差。

2. 放电能量与脉冲电流参数有关：放电能量与脉冲电流的脉宽、峰值电流和重复频率等参数有关。

脉冲电流的脉宽决定了电火花的持续时间，峰值电流决定了放电能量的大小，重复频率决定了放电的频率。

合理选择脉冲电流参数可以实现不同材料的加工。

3. 放电能量与电极材料有关：电火花加工电极通常采用铜、铜合金或铜镍合金等导电性好的材料。

放电能量与电极材料的热导率、电导率和耐磨性等性能有关。

高热导率和电导率的电极能快速散热，减少电极烧蚀；耐磨性好的电极能提高加工寿命。

4. 放电能量与工作液有关：电火花加工过程中需要用到工作液来冷却电极和冲洗加工区。

工作液的性能对放电能量和加工效果有影响。

一般来说，工作液应具有较高的电导率、热导率和冷却性能，以提高放电能量和加工质量。

VMOS场效应管介绍及应用

VMOS场效应管VMOS场效应管（VMOSFET）简称VMOS管或功率场效应管，其全称为V型槽MOS场效应管。

它是继MOSFET之后新发展起来的高效、功率开关器件。

它不仅继承了MOS场效应管输入阻抗高（≥108 ）、驱动电流小（左右0.1μA左右），还具有耐压高（最高可耐压1200V）、工作电流大（1.5A～100A）、输出功率高（1～250W）、跨导的线性好、开关速度快等优良特性。

正是由于它将电子管与功率晶体管之优点集于一身，因此在电压放大器（电压放大倍数可达数千倍）、功率放大器、开关电源和逆变器中正获得广泛应用。

众所周知，传统的MOS场效应管的栅极、源极和漏极大大致处于同一水平面的芯片上，其工作电流基本上是沿水平方向流动。

VMOS管则不同，从图1上可以看出其两大结构特点:第一，金属栅极采用V型槽结构；第二，具有垂直导电性。

由于漏极是从芯片的背面引出，所以I D 不是沿芯片水平流动，而是自重掺杂N+区（源极S）出发，经过P沟道流入轻掺杂N-漂移区，最后垂直向下到达漏极D。

电流方向如图中箭头所示，因为流通截面积增大，所以能通过大电流。

由于在栅极与芯片之间有二氧化硅绝缘层，因此它仍属于绝缘栅型MOS场效应管。

国内生产VMOS场效应管的主要厂家有877厂、天津半导体器件四厂、杭州电子管厂等，典型产品有VN401、VN672、VMPT2等。

表1列出六种VMOS管的主要参数。

其中，IRFPC50的外型如图3所示。

下面介绍检测VMOS管的方法。

1．判定栅极G将万用表拨至R×1k档分别测量三个管脚之间的电阻。

若发现某脚与其字两脚的电阻均呈无穷大，并且交换表笔后仍为无穷大，则证明此脚为G极，因为它和另外两个管脚是绝缘的。

2．判定源极S、漏极D由图1可见，在源-漏之间有一个PN结，因此根据PN结正、反向电阻存在差异，可识别S极与D极。

用交换表笔法测两次电阻，其中电阻值较低（一般为几千欧至十几千欧）的一次为正向电阻，此时黑表笔的是S极，红表笔接D极。

基于 VMOS 的电火花加工脉冲电源改进方案

基于 VMOS 的电火花加工脉冲电源改进方案
唐婷;张言;范钧;唐先春;邱世卉;胥宏
【期刊名称】《成都电子机械高等专科学校学报》
【年(卷),期】2013(000)004
【摘要】针对传统电火花切割脉冲电源波形控制难、电能利用率低的特点，提出一种改进方案。

该方案用功率场效应管（ VMOS）替代功放管，简化驱动电路，从而增大脉冲电源间隔，减小短路电流。

实验结果表明：该方案具有一定的技术应用价值。

【总页数】3页(P60-62)
【作者】唐婷;张言;范钧;唐先春;邱世卉;胥宏
【作者单位】成都工业学院电气与电子工程系，成都 611730;成都工业学院电加工实验室，成都 611730;成都工业学院电气与电子工程系，成都 611730;成都工业学院实训基地，成都 611730;成都工业学院电气与电子工程系，成都 611730;成都工业学院电加工实验室，成都 611730
【正文语种】中文
【中图分类】V261.6+1
【相关文献】
1.基于VMOS的电火花加工脉冲电源改进方案 [J], 唐婷;张言;范钧;唐先春;邱世卉;胥宏;
2.基于FPGA的电火花加工脉冲电源设计 [J], 胡沁春;肖菊兰;郭丽芳;史天成;廖苏
利
3.VMOS场效应管在电火花加工脉冲电源中的应用研究 [J], 刘海刚
4.一种基于MOSFET的晶体管式微细电火花加工脉冲电源的研究 [J], 殷鹤鸣; 伍晓宇; 曹勇鑫; 江凯; 徐斌; 雷建国
5.基于FPGA的绝缘陶瓷电火花加工脉冲电源的研制 [J], 王力;连海山
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