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(duì)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(shí)顯示當(dāng)前電流電壓值，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)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(dòng)態(tài)顯示，具有顯示直觀、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

　　燈絲電源還包括驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)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(huì)從DCM進(jìn)入到CCM狀態(tài)，故被控系統(tǒng)是一個(gè)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(dòng)，故整流電壓Us也至少存在±10%的波動(dòng)，此外，陰極燈絲冷態(tài)和熱態(tài)時(shí)相差很大，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)是抑制Us波動(dòng)和燈絲電阻發(fā)生變化對(duì)Io的影響。系統(tǒng)的主要干擾來自Us的大幅波動(dòng)，為了快速抑制系統(tǒng)波動(dòng)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(shí)，陰極燈絲處于冷態(tài)，此時(shí)突然開啟燈絲電源，如果按照電壓控制，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，這會(huì)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(shí)，當(dāng)燈絲開路時(shí)會(huì)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(gè)問題，需要對(duì)輸出電壓進(jìn)行限制，并及時(shí)提示用戶燈絲斷裂故障，然后自動(dòng)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(duì)STM32芯片的編程，編程語言采用C語言。