基于ARM的電子束焊機(jī)燈絲電源的設(shè)計(jì)方案

　　2.2 顯示電路及其它電路

　　對于獨(dú)立應(yīng)用的電子束焊機(jī)陰極燈絲加熱電源，需要能夠設(shè)置電源的各項(xiàng)參數(shù)，包括設(shè)定輸出電流、PID參數(shù)等，并且實(shí)時顯示當(dāng)前電流電壓值，當(dāng)發(fā)生故障時候還需要顯示故障類型。燈絲電源的顯示單元采用四位數(shù)碼管進(jìn)行動態(tài)顯示，具有顯示直觀、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。

　　燈絲電源還包括驅(qū)動電路、信號調(diào)理電路、保護(hù)電路、通信電路等。

　　3.控制方法及軟件實(shí)現(xiàn)

　　3.1 數(shù)字PI閉環(huán)控制

　　當(dāng)Buck電路輸出功率逐漸增大的過程中，Buck電路工作模式會從DCM進(jìn)入到CCM狀態(tài)，故被控系統(tǒng)是一個典型的非線性控制系統(tǒng)。

　　由于單相市電供電電壓通常存在±10%的波動，故整流電壓Us也至少存在±10%的波動，此外，陰極燈絲冷態(tài)和熱態(tài)時相差很大，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)是抑制Us波動和燈絲電阻發(fā)生變化對Io的影響。系統(tǒng)的主要干擾來自Us的大幅波動，為了快速抑制系統(tǒng)波動采用負(fù)反饋和Us前饋的控制結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

　　控制器采用數(shù)字PI控制，即：

　　當(dāng)電子束焊機(jī)剛開機(jī)工作時，陰極燈絲處于冷態(tài)，此時突然開啟燈絲電源，如果按照電壓控制，勢必會產(chǎn)生很大的沖擊電流，這會影響陰極燈絲的壽命，為了避免這種情況，故采用燈絲變壓器原邊電流控制方式。若采用電流控制時，當(dāng)燈絲開路時會產(chǎn)生很高的電壓易損壞變壓器二次側(cè)元器件，為了解決這個問題，需要對輸出電壓進(jìn)行限制，并及時提示用戶燈絲斷裂故障，然后自動將輸出電壓降到零。

　　3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　CPU主要功能是完成閉環(huán)PI控制算法、發(fā)送PWM脈沖、故障保護(hù)、數(shù)據(jù)顯示和遠(yuǎn)程通信。系統(tǒng)軟件主要是對STM32芯片的編程，編程語言采用C語言。