应用于印制电路板的高效双向脉冲电源

论文摘要

在电路板生产过程中,普遍采用电镀的方法实现各种孔的金属化。对于密度较低的单面板,采用常用的直流电源即可满足要求；对于密度较高的多面板,常规的电镀电源存在加工时间长、镀层厚度不均匀等问题,已不能满足要求。因此,研究一种电镀速度快、镀层均匀、电镀效率高的新型电镀电源势在必行。本文主要研究内容如下：本文首先介绍了电镀电源的历史、现状和发展趋势,介绍了不同波形的电镀工艺和技术方法。通过对脉冲电镀的原理分析可知,合理选择脉冲参数,可以保证脉冲电镀镀层均匀、电镀效果好。本文对多种电压变换电路进行了方案论证、比较分析,主电路最终选取了双路Buck降压型变换电路,通过合理配置电路参数及控制策略,在Buck电路输出端得到恒定的电压。两路Buck电路通过H桥变换电路,可得到两路方波输出。系统通过芯片TL494实现PWM控制,通过PID实现闭环控制。全桥切换和数据通信通过单片机ATMega16完成。同时,为保证系统安全可靠工作,论文进行了可靠性设计。实验结果表明设计的电路拓扑结构能够满足系统要求,可以输出稳定的方波电流,电流幅值、上升下降沿陡度等性能均满足要求。由单片机组成的控制系统可实现电镀参数的完全可控,正向电流大小、脉宽,负向电流大小、脉宽,间隔时间、工作时间均可由程序控制。作者经过大量实验,系统工作稳定,电镀效果好,保护电路可实现过热自动断电,可实现正向最大50A,反向最大100A的脉冲电流输出,波形稳定,完全达到设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 国内外脉冲电镀电源研究现状
• 1.3 脉冲电镀电源的发展趋势
• 1.4 本文的研究内容
• 第二章 脉冲电镀原理
• 2.1 电镀的基本概念
• 2.2 各种电镀性能比较
• 2.2.1 直流电镀
• 2.2.2 其他波形的电镀
• 2.3 正脉冲参数的选择
• 2.3.1 脉冲宽度和脉冲间隔的选择
• 2.3.2 脉冲参数和反应速度的关系
• 2.4 本章小结
• 第三章 脉冲电镀电源主电路设计
• 3.1 脉冲电源功能要求
• 3.2 电源系统原理
• 3.2.1 系统功能框图及主电路图
• 3.2.2 整流滤波电路的设计
• 3.2.3 斩波变换电路的设计
• 3.3 保护电路
• 3.4 电流采样电路的设计
• 3.5 电压采样电路的设计
• 3.6 本章小结
• 第四章 脉冲电镀电源控制电路设计
• 4.1 控制系统的硬件组成
• 4.1.1 单片机最小系统
• 4.1.2 PWM控制器TL494
• 4.1.3 人机交互
• 4.2 驱动电路
• 4.2.1 自举式驱动电路工作原理
• 4.2.2 自举式电路的缺点
• s引脚产生负偏压的原因'>4.2.3 V_s引脚产生负偏压的原因
• 4.2.4 自举器件的选择
• 4.2.5 自举启动电路
• 4.3 控制系统的软件设计
• 4.3.1 主程序设计
• 4.3.2 中断服务程序设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 电镀电源的可靠性设计
• 5.1 元器件的可靠性
• 5.1.1 元器件的筛选
• 5.1.2 元器件的降额设计
• 5.2 电磁兼容性设计
• 5.2.1 电网噪声抑制
• 5.2.2 抑制电磁干扰传播途径
• 5.2.3 PCB的电磁兼容性
• 5.3 电源热设计
• 5.3.1 热设计的理论基础
• 5.3.2 热设计的原则
• 5.3.3 热设计的方法
• 5.3.4 电源散热方案的设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 实验结果与结论
• 6.1 控制板的布局
• 6.2 主板的布局
• 6.3 输出波形
• 第七章 全文总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 学位论文评阅及答辩情况表