超高频微细电铸电源设计文献综述

 2022-11-26 15:53:47

文 献 综 述

摘要:随着电铸行业的发展,普通直流电铸电源加工粗糙、易积瘤,已经不能满足行业要求,而脉冲电源由于其良好的性质和特性,越来越受到电铸行业的重视。本设计主要针对微细电铸脉冲电源展开研究,通过阅读文献理解电铸基本原理及其脉冲电源的设计要求,进而提出基于电流滞环控制的四路buck并联电流源,通过FPGA控制器实现脉冲电源的大功率输出和脉冲能量控制。

关键字:脉冲电铸;buck;四路并联;FPGA;电流滞环控制

1选题背景

电铸加工是利用金属离子阴极电沉积原理,在导电原模(芯模)上沉积金属、合金或复合材料,并将其与原模分离以制取制品的过程。电铸技术具有仿真性强、复制精度高等特点,近几年来,随着工业的迅速发展,对复杂微细、精密异型的金属零件的需求大幅度增加,这使得电铸技术受到高度重视。

在电铸成形过程中,电源的控制影响铸层的质量、电铸速度、能源消耗以及投资的效益。采用普通直流电源进行电铸加工时,会在铸件表面和边缘产生大量的积瘤,铸件的沉积层晶粒尺寸较大,表面粗糙,所获得铸层的性能指标在某些场合不能满足实际需求。而采用脉冲电源电铸时,脉冲电流能有效地改善金属离子的电结晶过程、改变铸层的组织结构,使得沉积金属结晶更加致密,同时改善电解液的分散能力,降低沉积层的孔隙率,提高制品耐蚀性能,显著降低铸层的内应力。因此脉冲电镀在贵金属电镀、合金电镀方面得到广泛应用。

脉冲电流源在上世纪60年代中期被引入各个行业,在国际上发展迅速。我国在上世纪70年代末开始逐步展开脉冲电流源的应用研究,并成功在勘探、废水处理、激光器、电镀加工等领域取得成果。目前,新的电磁材料、软硬件及控制策略不断出现,很多新型的脉冲电流源被提出。特别是随着大功率、高频的开关器件的发展,脉冲电流源的频率不断提高。

2研究现状与发展前景

目前常用的脉冲电流源拓扑可以分为以下三种:

(1) buck变换器和电流馈变变压器的桥式逆变串联

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