裴忠誠PEI Zhong-cheng

（蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘇州 215009）

（Suzhou Institute of Trade &Commerce，Suzhou 215009，China）

0 引言

線切割機(jī)床屬電加工范疇，步進(jìn)功放在電火花線切割系統(tǒng)中的重要性不言而喻。步進(jìn)電機(jī)不能直接接到直流電源上工作，必須由專門的驅(qū)動(dòng)電源以及放大設(shè)備共同工作才可以保證電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)電源和步進(jìn)電機(jī)是一個(gè)有機(jī)的整體，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能是步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)，放大設(shè)備配合工作的綜合表現(xiàn)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的基本部分包括變頻信號源、脈沖分配器和脈沖功率放大器。

在步進(jìn)驅(qū)動(dòng)的基本構(gòu)成中，功率放大器是必不可少的一部分，由控制卡發(fā)出的已調(diào)信號功率很小，需要經(jīng)過功率放大器才能獲得足夠的功率來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)功放性能的好壞直接影響步進(jìn)電機(jī)的性能，以至于影響到線切割整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

1 步進(jìn)功放電路基本框圖

如圖1 所示，是放大電路二端網(wǎng)絡(luò)框圖。該電路框圖分為三個(gè)部分：信號源、放大電路和負(fù)載。Rs為信號源內(nèi)阻，us為信號源等效電壓。放大電路的輸入端可等效為一個(gè)輸入電阻Ri，ui為放大電路的輸入電壓，ii為輸入電流，放大電路的輸入端可等效為一個(gè)電壓源，Ri為負(fù)載電阻。

圖1 步進(jìn)功放電路二端口網(wǎng)絡(luò)框圖

2 步進(jìn)功放電路的原理

步進(jìn)功放原理圖是由16 個(gè)相同模塊組成，圖2 就是步進(jìn)功放中一個(gè)模塊圖。步進(jìn)功放的作用就是放大作用，里面的場效應(yīng)管是最重要的一部分，依靠場效應(yīng)管來進(jìn)行放大；電阻的作用就是限流；LED 燈代表指示信號；二極管在這里起到保護(hù)的作用，當(dāng)步進(jìn)功放的負(fù)載突然增大時(shí)，流過漏極的電流id會突然變大，為了防止場效應(yīng)管燒壞，二極管的單向?qū)щ娦宰钄啻箅娏髁魅雸鲂?yīng)管中。

圖2 步進(jìn)功放原理圖模塊圖

3 步進(jìn)功放電子板制作過程

3.1 建立Protel 原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境 啟動(dòng)Protel 軟件，選好原理圖儲存的路徑，填寫基本信息，如文件名稱，原理圖名稱等。建立原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境，設(shè)置紙張大小顏色等。

步進(jìn)功放原理圖是由十六個(gè)同樣的模塊組合而成，先畫一個(gè)模塊，其余的復(fù)制黏貼即可。步進(jìn)功放用到的材料如表1 所示。

表1 元器件基本信息

①根據(jù)表1 搜索元器件，按順序放置，用導(dǎo)線連接好，并把元器件的數(shù)據(jù)填寫完整，調(diào)整好元器件的位置，如圖2 所示。②輸入信號使用25 孔的插槽，如圖3 所示。③復(fù)制模塊圖，黏貼十六份，改掉代號，并連線，如圖4 所示。④注意事項(xiàng)：1）黏貼十六個(gè)模塊后，把元器件的名稱以及引腳等信息改掉，否則后續(xù)的制作將產(chǎn)生錯(cuò)誤。2）總線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號要放置正確。

圖3 25 孔插槽

圖4 步進(jìn)功放原理圖

3.2 生成網(wǎng)絡(luò)表 網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖或印制電路板圖元件連接關(guān)系所對應(yīng)的文本文件，當(dāng)原理圖設(shè)計(jì)繪制完成后，可生成網(wǎng)絡(luò)表。舉例說明網(wǎng)絡(luò)表的作用。

①元件描述

②網(wǎng)絡(luò)連接描述

3.3 使用向?qū)Мa(chǎn)生電路板 利用系統(tǒng)的向?qū)гO(shè)置電路板的參數(shù)，形成一個(gè)具有基本框架的PCB 文件。設(shè)置電路板的大小、層數(shù)，走線之間的距離等參數(shù)，步進(jìn)功放板的大小為177mm×203mm。

3.4 PCB 板的制作 ①首先規(guī)劃電路板，設(shè)置為單面板，走線的寬度為1mm。②加載網(wǎng)絡(luò)表。Design→load nets，加載完畢，系統(tǒng)會檢查里面的錯(cuò)誤，并有提示。注意如果焊盤的標(biāo)號沒有和原來圖上的標(biāo)號對應(yīng)，會出現(xiàn)“node not found”錯(cuò)誤信息。圖5 代表網(wǎng)絡(luò)表加載正確。③將元器件加載到PCB 板，各個(gè)元器件按照要求布置，使其美觀好看，如圖6 所示。④設(shè)置自動(dòng)布線設(shè)計(jì)規(guī)則，利用Protel 提供的布線器進(jìn)行自動(dòng)布線，使用全局布線。執(zhí)行完畢，出現(xiàn)如圖7 所示電路板，完成了步進(jìn)功放PCB 板。

4 完成制作

通過焊接技術(shù)把所有的元器件安裝在加工好的步進(jìn)功放電子板上，完成的步進(jìn)功放電子板如圖8 所示。

圖8 步進(jìn)功放電子板

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