基于FPGA的多参数组合脉冲电镀电源设计研究及应用

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随着科技的发展,电镀的应用范围不断拓展。脉冲电镀既能提高镀层质量,又能提高沉积速率,还能节约原材料,减少有毒添加剂的使用,因此在电镀中得到广泛应用。电镀工艺的发展对电镀电源提出了高频高效化、智能化、数字化等要求。本课题的主要任务就是设计出高频、智能化的多参数可调脉冲电镀电源通用控制系统。  整个电镀电源通用控制系统由数字控制子系统、模拟子系统两部分组成。数字控制子系统采用FPGA作为的核心,根据系统需求,通过软硬件协同设计,合理划分软硬件,充分利用FPGA提供的资源,使系统高效工作。其中,利用FPGA的资源设计了键盘输入及显示模块实现了人机界面,并设计了多参数电镀电源组合波形产生模块;基于FPGA提供的模拟资源完成了模拟通道的设计。模拟子系统主要包括H桥及其驱动电路、开关电源控制器的电压/电流基准电路、输出电压/电流采样输入电路三部分。其中H桥及其驱动电路接收数字控制子系统产生的数字脉冲进行放大后产生正负向的脉冲电压/电流信号用于电镀;采样输入电路采样电压/电流信号隔离后传输给数字控制子系统;电压/电流基准电路则是作为开关电源控制器比较电路的电压基准,与开关电源控制器构成反馈稳压环节,从而获得所需要的脉冲电压/电流信号的幅度。  将本系统与开关电源连接之后即可成为脉冲电镀电源,产生多参数可调的脉冲电压/电流信号,通过合理设计优化H桥及其驱动电路,完成脉冲信号的隔离、传输和放大,使得脉冲频率最高可达1MHz。本系统具有一定的通用性,当对电镀的电压、电流等要求超出当前开关电源调节范围时,更换相应的开关电源即可满足要求。
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