文档介绍：目录
第1章绪论 1
脉冲电源发展动态 1
脉冲电源的特点 1
脉冲电源的优点 2
脉冲电源的分类 2
脉冲电源使用局限性 2
本论文研究内容和特点 2
设计技术指标 3
第2章脉冲电源总体结构 4
概述 4
脉冲电源工作原理和系统框图 4
主电路设计 5
控制电路的设计 6
设计方案的确定 7
第3章主电路的设计 10
概述 10
10
斩波电路的设计 13
滤波电路的选择 20
参数计算及选型 21
第4章控制电路部分设计 27
控制部分介绍 27
单片机介绍 27
脉冲电流幅值检测电路 28
过流过压保护电路 31
过零检测的设计 33
第5章软件部分设计 36
36
软件流程图 41
第6章总结 46
参考文献 47
外文资料原文 48
外文资料翻译 59
致谢 66
附录 67
第1章绪论
脉冲电源发展动态
脉冲电源的形式和用途有多种,其主要的应用领域包括:脉冲电镀、极性相和非极性相的相分离、工业废气处理、脉冲电解污水处理、高频脉冲感应加热、高功率激光泵、产生高功率带电粒子束、电弧焊接、电火花加工、静电除尘、臭氧的制取和表面热处理等。在军事上,脉冲电源还用于电磁轨道炮、电磁脉冲模拟、粒子束武器、液电爆炸等领域。不同的应用场合,对电源的输出电压、输出电流及开关频率的要求不同。按照输出特性的不同,可以将脉冲电源分为能量密度型、时间间隔型和组合型三类。控制凝固过程用脉冲电源属于组合型,它对能量密度和时间都有要求。
脉冲电源的发展在促进开关器件发展的同时受制于开关器件的发展,尤其是大功率脉冲电源更是依赖于开关器件的发展。随着GTO等自关断器件的出现,产生了斩波型脉冲电源。斩波型脉冲电源的原理是将前级的直流经过大功率开关器件控制后,输出周期和占空比由开关器件控制脉冲决定的大功率脉冲输出。这类电源的最突出缺点是输出与输入不隔离,对电网的污染太严重。如果增加输入隔离变压器,由于电源功率太大,使得变压器的体积巨大。另外的一个缺点就是由于开关器件工作频率的限制,使得脉冲电源输出的频率很低。随后出现的开关器件IGBT由于它本身的优点,使得研制逆变型脉冲电源成为可能。IGBT的高工作频率可以使隔离变压器体积大大减小,同时可以提高脉冲输出的频率。
就目前国内外发展来看,等离子热处理用脉冲电源的主要发展方向是逆变型的大功率脉冲电源,一些新的器件的出现,会提高脉冲电源系统的性能但不会改变电源系统的逆变主电路拓扑。应用于热处理的脉冲电源,国外的成熟产品中有300kW以下的一系列逆变型脉冲电源。,研制IOOkW以上的逆变型脉冲电源具有很高的实用价值。
脉冲电源的特点
与传统直流电源相比, 脉冲电源就是其输出直流波形、频率、占空比和平均电流密度等参数均可根据电镀需要设定的直流电源, 其特点可概括为:
1)频率(f)、占空比(D)连续可调;
2) 波形特殊(例如方波等)。
脉冲电源的这些特点在生产中的实际意义就是, 在电镀过程中, 脉冲电源可通过改变其输出波形的频率、占空比和平均电流密度, 来改变电镀槽中金属离子电沉积过程, 使电沉积过程在较宽范围内变化, 从而可获得均匀致密较为理想的镀层。例如在印制线路板行业(PCB) 中, 使用脉冲电源电镀, 可提高其深镀能力, 使镀层均匀、致密、不脱落。
脉冲电源的优点
脉冲电源作为电镀电源, 主要有以下优点:
1) 镀层孔隙率低, 致密性好, 抗蚀性高。
2) 降低原材料损耗, 提高生产效率。
3) 镀层应力低, 成分稳定, 深镀能力强。
脉冲电源的分类
脉冲电源从波形分析看, 一般有以下几种: 1) 正弦波脉冲电源; 2) 锯齿波脉冲电源; 3) 方波脉冲电源; 4) 多波形脉冲电源; 5) 周期换向型脉冲电源。1)~ 4) 均为单脉冲电源, 换向型脉冲电源亦称双脉冲电源。
在实际使用中, 方波脉冲电源使用较为普遍, 多用于无特殊要求的镀金、银、镍场合, 多波形脉冲电源多应用于合金类表面硬质氧化场合, 例如铝的硬质氧化, 而双脉冲电源为新近发展的新颖脉冲电源,是对于表面要求高的场合较为理想的电源, 如精密仪器、电子元件陶瓷基片表面处理。
脉冲电源使用局限性
上面简要说明了脉冲电源作为电镀电源使用的特点和使用方法, 但并非脉冲电源在任何场合使用都能获得较为理想的表面, 脉冲电源也存在一定的局限性, 主要表现在