基于ARM的电子束焊机灯丝电源的设计方案

　　2.2 显示电路及其它电路

　　对于独立应用的电子束焊机阴极灯丝加热电源，需要能够设置电源的各项参数，包括设定输出电流、PID参数等，并且实时显示当前电流电压值，当发生故障时候还需要显示故障类型。灯丝电源的显示单元采用四位数码管进行动态显示，具有显示直观、寿命长等优点。

　　灯丝电源还包括驱动电路、信号调理电路、保护电路、通信电路等。

　　3.控制方法及软件实现

　　3.1 数字PI闭环控制

　　当Buck电路输出功率逐渐增大的过程中，Buck电路工作模式会从DCM进入到CCM状态，故被控系统是一个典型的非线性控制系统。

　　由于单相市电供电电压通常存在±10%的波动，故整流电压Us也至少存在±10%的波动，此外，阴极灯丝冷态和热态时相差很大，控制系统设计的任务是抑制Us波动和灯丝电阻发生变化对Io的影响。系统的主要干扰来自Us的大幅波动，为了快速抑制系统波动采用负反馈和Us前馈的控制结构，控制系统结构如图4所示。

　　控制器采用数字PI控制，即：

　　当电子束焊机刚开机工作时，阴极灯丝处于冷态，此时突然开启灯丝电源，如果按照电压控制，势必会产生很大的冲击电流，这会影响阴极灯丝的寿命，为了避免这种情况，故采用灯丝变压器原边电流控制方式。若采用电流控制时，当灯丝开路时会产生很高的电压易损坏变压器二次侧元器件，为了解决这个问题，需要对输出电压进行限制，并及时提示用户灯丝断裂故障，然后自动将输出电压降到零。

　　3.2 系统软件设计

　　CPU主要功能是完成闭环PI控制算法、发送PWM脉冲、故障保护、数据显示和远程通信。系统软件主要是对STM32芯片的编程，编程语言采用C语言。