新型超窄脉宽脉冲电源设计与实现

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1、设计·研究《电加工与模具}2011年增刊新型超窄脉宽脉冲电源的设计与实现林伟，张春林(武汉理工大学自动化学院，湖北武汉430070)摘要：脉冲电源的脉宽及占空比对电化学加工的精度有着重要的影响。传统的脉冲电源一般采用开关斩波形式，对开关器件的开关速度要求很严格，且对开关器件的驱动也有很高的要求。对于电化学微细精加工，常用的开关器件很难达到超窄脉宽的要求。利用DDS信号电路产生基本信号，结合脉冲调理电路，设计一种新型超窄脉宽脉冲电源。实践表明：该超窄脉宽脉冲电源的脉宽最低可达10ns，占空比可调，输出信号稳定性强，被成

2、功应用于光学码板的加工。关键词：脉冲电源；电化学加工；超窄脉宽中图分类号：TG662文献标识码：A文章编号：1009—279X(2011)SO一0039—03TheDesignandImplementationofaNewUltra——NarrowPulsePowerSupplyLinWei，ZhangChunlin(WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China)Abstract：ThePulsewidthandpulsedutycycleofthepulsepowerh

3、aveasignificantimpactfortheprecisionoftheelectrochemicalmachining．Theformofswitchingchopperisusedbythetradition—alPulsepowergenerally，SOtheswitchingspeedoftheswitchingdeviceisveryimportant，andthedriveforswitchingdevicesalsohavehighdemandsfor．Thecommonswitchingd

4、evicesaredifficulttoachieveultranarrowpulsewidth．Anewtypeofpulsepowersupplywiththeminimumpulsewidthof10nsisdesignedbasedonDDSchip，pulseshapingcircuitinthispaper．TheOutputsignalisstability，andsuccesslyusedintheprocessingofopticalcodesboard。Keywords：pulsepowersup

5、ply；electrochemicalmaching；narrowpulsewidth随着对加工精度要求的提高，微细加工的研究当电解加工电源输出纳秒级的超窄脉冲时，可大大越来越受到人们的重视。而在微细加工领域，电化减小加工杂散腐蚀，加工间隙可缩小到微米级。将学加工由于是以离子形式对材料进行蚀除，具有刀超窄(ns或ps)脉冲电流与低浓度电解液、加工间隙具无损耗，加工后工件无残余应力、无变形，加工表的实时检测及调整等技术结合，可实现纳米、亚微米面质量好等优点。因此，在工业生产中，尤其是在航级精度的加工，完全能满足微细加工

6、的要求。所以空航天、精密仪器、生物医学等精密机械加工领域具在电化学加工中，脉冲电源的性能是影响加工精度有重要的意义。然而，电解加工存在杂散腐蚀问题。的至关重要的原因。对微细电解来说，杂散腐蚀对微细加工的精度有极本文设计的脉冲电源以单片机控制DDS芯片大影响。根据德国FritzHaber研究所的RSchuster产生基本正弦波信号为基础，加上外部脉冲调理电等人提出了超窄脉冲电微细电解加工技术理论，要路，实现超窄脉冲宽度，最小可达10ns，且脉宽和占求脉冲电源输出的脉宽越小越好。最新研究表明：空比可调，电压在3～5V，m

7、A级电流，主要是用来在5m或者10／,m的镍片上进行光学小孔码板的收稿日期：2011—0110加工，要求孔径不大于30肚m。基金项目：国家自然科学基金资助项目(60672058)第一作者简介：林伟，男，1969年生，副教授。设计·研究《电加工与模具}2011年增刊荩本号输出图4调理电路原理图在一定范围内调节光耦的集电极开路输出的上拉电压“，可调节输出脉冲电压信号的脉宽及占空比。图5、图6为脉冲电源输出脉宽20ns和10ns的信号波形图，占空比均为1：10。图7单孔效果图(10ns，10MHz)图5脉冲电源输出信号20

8、ns图8连续孔效果图(10ns，10MHz)形电路，设计电化学加工超窄脉冲电源，输出信号稳定，且对于电化学加工所要求的窄脉宽、占空比均能满足需要。通过加工试验，证明了该电源效果良好，图6脉冲电源输出信号10ns提高了电化学加工精度，减小了电化学加工的杂散2加工试验结果腐蚀，具有一定的实用价值。利用上述超窄脉冲电源，在5m厚的镍片上参考文献：利用