基于ARM的電子束焊機燈絲電源的設計方案

　　2.2 顯示電路及其它電路

　　對于獨立應用的電子束焊機陰極燈絲加熱電源，需要能夠設置電源的各項參數，包括設定輸出電流、PID參數等，并且實時顯示當前電流電壓值，當發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碼管進行動態顯示，具有顯示直觀、壽命長等優點。

　　燈絲電源還包括驅動電路、信號調理電路、保護電路、通信電路等。

　　3.控制方法及軟件實現

　　3.1 數字PI閉環控制

　　當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進入到CCM狀態，故被控系統是一個典型的非線性控制系統。

　　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，陰極燈絲冷態和熱態時相差很大，控制系統設計的任務是抑制Us波動和燈絲電阻發生變化對Io的影響。系統的主要干擾來自Us的大幅波動，為了快速抑制系統波動采用負反饋和Us前饋的控制結構，控制系統結構如圖4所示。

　　控制器采用數字PI控制，即：

　　當電子束焊機剛開機工作時，陰極燈絲處于冷態，此時突然開啟燈絲電源，如果按照電壓控制，勢必會產生很大的沖擊電流，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，當燈絲開路時會產生很高的電壓易損壞變壓器二次側元器件，為了解決這個問題，需要對輸出電壓進行限制，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 系統軟件設計

　　CPU主要功能是完成閉環PI控制算法、發送PWM脈沖、故障保護、數據顯示和遠程通信。系統軟件主要是對STM32芯片的編程，編程語言采用C語言。