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基于ARM的电子束焊机灯丝电源电路设计

资料介绍
本文提出一种基于Arm的全数字化控制的灯丝电源方案,并详细介绍了软硬件实现方法。实验表明,该灯丝电源能够精确地稳定阴极灯丝电流,灯丝发射电子密度稳定性好,达到很好的性能要求
基于 ARM 的电子束焊机灯丝电源电路设计
电子束焊接具有能量密度高、焊件不易氧化等诸多优点,在国防、汽车、船舶
等行业中得到了广泛的应用。

传统的电子束焊机电源系统采用工频或中频技术,具有体积大、效率低、束
流稳定性差等缺点。分析电子 束焊机电源目前存在的缺点并结合现代电力电子
技术,本文提出一种基于 Arm 的全数字化控制的灯丝电源方案,并详细介绍了
软硬件实现方法。实验表明,该灯丝 电源能够精确地稳定阴极灯丝电流,灯丝
发射电子密度稳定性好,达到很好的性能要求。

1.引言

电子束焊机的工作原理如图1所示,当高压电子枪中的阴极灯丝被加热到一
定的温度时会逸出电子,散射 出的电子则在高压电场中被加速至光速或接近光
速,电子通过电磁透镜聚焦后,形成能量密度超高的电子束,当电子束轰击焊件
表面时,电子的强大动能瞬间转变为 热能,使金属熔融,待冷却后自然凝固,
达到焊接的目的。

电子束焊接阴极灯丝电源主要用于对阴极灯丝的加热,使其受热后发射电
子,控制灯丝加热电源的输出电 压或电流可达到控制溢出电子的目的,从而间
接的控制电子束流大小。在实际焊接过程中,需要阴极灯丝能够稳定的发射电子
并维持电子枪内电子密度几乎不变,故 对灯丝加热电源的要求很高。
2.系统构成及主回路设计

图2是数字控制的电子束焊机阴极灯丝加热电源的电路原理框图。灯丝电源
主要由滤波整流电路、 Buck 调压电路、逆变电路、信号处理电路、Arm 控制板、
灯丝变压器和 高频整流电路等组成。单相200V 市电经全桥不控整流滤波后由
得到310V 左右的平滑直流电压,由 IGBT 构成的 Buck 电路完成直流电压幅值
的调节,逆 变电路完成 DC/AC 的转换,信号采集电路将反馈回来的灯丝变压
器原边电流和电压进行处理后,送至控制器 STM32的
基于ARM的电子束焊机灯丝电源电路设计
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