本技术涉及电抛光，尤其涉及一种高精度可编程多段脉冲电流系统。
背景技术：
1、电抛光去毛刺技术是一项重要的工艺过程，通过电化学反应对金属表面进行精细处理，以达到平滑、光洁的效果。
2、目前，电抛光去毛刺行业普遍采用单脉冲电源系统。这种系统通过控制脉冲电流的通断来实现电抛光和去毛刺效果。在脉冲通电期间，高电流密度使金属离子在极高的过电位下还原，从而使沉积层晶粒变细；在脉冲关断期间，阴极区附近的离子浓度得以恢复，消除浓差极化，同时还伴有对沉积层有利的重结晶、吸脱附等现象。这种周期性的过程贯穿整个电抛光去毛刺过程。
3、然而，单脉冲电源系统在实际应用中存在一些局限性，由于单一方向的脉冲电流，在实际应用中阴极表面的金属离子浓度较低，进而影响镀层的形成与质量。
技术实现思路
1、本技术提供了一种高精度可编程多段脉冲电流系统，用于提高阴极表面的金属离子浓度，便于方便镀层的形成与提高质量。
2、本技术提供了一种高精度可编程多段脉冲电流系统，包括：直流稳压单元、电流控制单元、方向切换单元；直流稳压单元的输入接口与外部电源连接，输出接口与电流控制单元的输入接口连接，直流稳压单元用于将外部电源提供的电流在功率和电压上进行稳定；电流控制单元的输出接口与方向切换单元的输入接口连接，电流控制单元用于控制外部电源提供的电流的大小；方向切换单元的输出接口与外界负载连接，用于改变外部电源提供的电流的方向。
3、通过采用上述技术方案，方向切换单元改变电流在负载中的流动方向的情况下，产生反向脉冲，而反向脉冲阳极化溶解功能使阴极表面的金属离子浓度能迅速回升为后续阴极周期提供充足的金属离子供应，使镀层更加致密、光亮，还能有效降低孔隙率，提高镀层整体质量，同时，电流控制单元集成了控制算法和高精度传感器技术，能实时监测并调整电流变化。这种精确控制使本系统能在多样化应用场景中实现稳定电流输出，满足各种用电需求，实现精确控制电流流动，确保其稳定性和准确性的作用。
4、在一些实施例中，电流控制单元包括：mcu、dac、晶体管q5、电流采样电路和环路控制电路；mcu的输出接口与dac的输入接口相连，用于提供控制信号；dac的输出接口与环路控制电路的输入接口相连，用于将控制信号转化成参考电流；电流采样电路的输入接口连接晶体管q5的源极、输出接口连接环路控制电路的输入接口，用于获取晶体管q5的源极的实际电流；环路控制电路的输出接口与晶体管q5的栅极连接，用于根据参考电流和实际电流生成参考信号；晶体管q5的源极作为电流控制单元的输入接口、漏极作为电流控制单元的输出接口，用于根据参考信号控制外部电源提供的电流的大小。
5、通过采用上述技术方案，mcu提供控制信号，dac将其转化为参考电流，电流采样电路实时监测晶体管q5源极的实际电流，为反馈控制提供数据。环路控制电路比较参考电流和实际电流，生成参考信号。这种闭环控制机制能够快速响应电流变化，确保输出电流的稳定性。晶体管q5根据参考信号精确调节电流大小，这种精细控制能力使系统能够适应不同电镀工艺的需求，提高镀层质量，提升了电镀过程的可控性和稳定性，从而保证了镀层的均匀性和质量。
6、在一些实施例中，电流采样电路包括：电流采样电阻rsense、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、运算放大器op1；电流采样电阻rsense位于晶体管q5的源极和直流稳压单元的输出接口之间；电阻r1的一端与电流采样电阻rsense和直流稳压单元的输出接口的连接点相连，另一端分别连接运算放大器op1的同相输入接口、电阻r3的一端；电阻r2的一端与电流采样电阻rsense和晶体管q5的源极的连接点相连，另一端分别连接运算放大器op1的反相输入接口、电阻r4的一端；电阻r4的另一端接地；运算放大器op1的输出接口通过电阻r5连接到环路控制电路的输入接口；电阻r3的另一端与运算放大器op1的输出接口和电阻r5的连接点相连。
7、通过采用上述技术方案，电流采样电阻rsense直接测量晶体管q5源极的电流，为精确采样奠定基础。运算放大器op1和周围的电阻网络构成差分放大器，将采样电阻两端的微小电压差放大，提高了采样精度。电阻r1和电阻r2形成电压分压网络，确保运算放大器op1的输入电压在合适范围内，防止饱和。电阻r3和电阻r5构成反馈网络，进一步调节放大倍数，优化输出信号。整个电流采样电路实现了高精度、低噪声的电流检测，为后续的环路控制提供准确的反馈信号，从而显著提升了系统对电流变化的响应速度和控制精度。
8、在一些实施例中，环路控制电路包括：电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电容c1、电容c2、运算放大器op2；运算放大器op2的反相输入接口同时连接dac的输出接口、电流采样电路的输出接口；同相输入接口通过电阻r8接地；输出接口同时连接电阻r9的一端、电阻r10的一端；电阻r9的另一端接地；电阻r10的另一端作为环路控制电路的输出接口；电阻r7与电容c1串联，一端连接到运算放大器op2的反相输入接口，另一端连接到运算放大器op2的输出接口；电容c2同时与电阻r7和电容c1并联。
9、通过采用上述技术方案，运算放大器op2比较dac输出的参考信号和电流采样电路的反馈信号，形成误差放大器。电阻r7、电容c1和电容c2构成pi（比例-积分）控制网络，提供了快速响应和稳定控制的能力。比例控制确保快速响应，积分控制消除稳态误差。电阻r8通过接地提供基准电位，确保运算放大器op2工作在线性区域。电阻r9和电阻r10形成输出电压分压网络，调节控制信号的幅度，适配晶体管q5的控制需求。整个环路控制电路实现了对电流的精确、稳定和快速响应的控制。
10、在一些实施例中，dac的输出接口通过电阻r6连接到运算放大器op2的反相输入接口。
11、通过采用上述技术方案，电阻r6的用于阻抗匹配，确保dac输出信号能够被op2准确接收，减少了信号反射和失真，提高了系统的信号完整性。
12、在一些实施例中，方向切换单元包括：晶体管q1、晶体管q2、晶体管q3和晶体管q4；晶体管q1和晶体管q2的源极分别连接直流稳压单元，晶体管q1的漏极与晶体管q3的漏极相连，形成一个输出接口连接外界负载；晶体管q2的漏极与晶体管q4的漏极相连，形成另一个输出接口连接外界负载；晶体管q3和晶体管q4的源极分别连接电流控制单元。
13、通过采用上述技术方案，晶体管q1和晶体管q2连接直流稳压单元，确保稳定的电源输入，为精确控制奠定基础。晶体管q1和晶体管q3、晶体管q2和晶体管q4分别形成两组开关对，能够实现电流方向的快速切换。这种配置允许系统在正向和反向脉冲之间快速切换，在于晶体管q3和晶体管q4与电流控制单元的连接。通过控制这四个晶体管的开关状态，系统可以精确地控制电流的方向和大小。
14、在一些实施例中，直流稳压单元包括：电容c3、电容c4、晶体管q6、二极管d1、二极管d2、电感l1；直流稳压单元的输入接口包括第一输入接口、第二输入接口，输出接口包括第一输出接口、第二输出接口；第二输入接口与第二输出接口连接；电容c3的两端分别连接第一输入接口、第二输入接口；电容c4的两端分别连接第一输出接口、第二输出接口；晶体管q6的源极连接第一输入接口，漏极连接电感l1的一端；电感l1的另一端连接第一输出接口；二极管d1的阳极连接第二输入接口与第二输出接口的连接点，阴极连接晶体管q6的漏极和电感l1的一端的连接点；二极管d2的阳极连接晶体管q6的漏极，阴极连接晶体管q6的源极。
15、通过采用上述技术方案，电容c3和电容c4分别在输入和输出端提供滤波作用，减少电压波动，提高稳定性。晶体管q6作为主要开关元件，控制能量传输。电感l1与晶体管q6配合，实现高效能量转换，二极管d1提供电流回路，确保在晶体管q6关断时电流持续流动，维持稳定输出，二极管d2保护晶体管q6，防止反向电压损坏。
16、在一些实施例中，还包括ac/dc隔离模块；直流稳压单元通过ac/dc隔离模块与外部电源连接，ac/dc隔离模块用于将交流电源转换为直流电源。
17、通过采用上述技术方案，ac/dc隔离模块将外部交流电源转换为直流电源，为整个系统提供基础电源。隔离设计有效防止外部电网波动和干扰传入系统，提高了系统的抗干扰能力。
18、在一些实施例中，还包括主控单元；主控单元同时连接直流稳压单元、电流控制单元、方向切换单元的控制接口，主控单元用于控制直流稳压单元、电流控制单元、方向切换单元。
19、通过采用上述技术方案，主控单元作为中枢，统一协调各个功能模块的工作，实现系统的整体控制。通过控制直流稳压单元，主控单元可以调节系统的输入电压，适应不同的工作需求。对电流控制单元的控制使得主控单元能够精确调节输出电流的大小和波形。通过操控方向切换单元，主控单元实现了电流方向的精确控制。
20、在一些实施例中，还包括人机交互单元；主控单元与人机交互单元连接，人机交互单元用于提供用户界面，允许操作者与系统进行交互。
21、通过采用上述技术方案，人机交互单元为操作者提供了直观、友好的操作界面，简化了系统的使用流程。通过与主控单元的连接，人机交互单元能够实时显示系统的工作状态和参数。操作者可以通过人机交互单元方便地调整系统参数，如电流大小、脉冲频率等。
22、本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
23、1、方向切换单元改变电流在负载中的流动方向的情况下，产生反向脉冲，而反向脉冲阳极化溶解功能使阴极表面的金属离子浓度能迅速回升为后续阴极周期提供充足的金属离子供应，使镀层更加致密、光亮，还能有效降低孔隙率，提高镀层整体质量，同时，电流控制单元集成了控制算法和高精度传感器技术，能实时监测并调整电流变化。这种精确控制使本系统能在多样化应用场景中实现稳定电流输出，满足各种用电需求，实现精确控制电流流动，确保其稳定性和准确性的作用。
24、2、mcu提供控制信号，dac将其转化为参考电流，电流采样电路实时监测晶体管q5源极的实际电流，为反馈控制提供数据。环路控制电路比较参考电流和实际电流，生成参考信号。这种闭环控制机制能够快速响应电流变化，确保输出电流的稳定性。晶体管q5根据参考信号精确调节电流大小，这种精细控制能力使系统能够适应不同电镀工艺的需求，提高镀层质量，提升了电镀过程的可控性和稳定性，从而保证了镀层的均匀性和质量。
1.一种高精度可编程多段脉冲电流系统，其特征在于，包括：直流稳压单元、电流控制单元、方向切换单元；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电流控制单元包括：mcu、dac、晶体管q5、电流采样电路和环路控制电路；
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电流采样电路包括：电流采样电阻rsense、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、运算放大器op1；
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述环路控制电路包括：电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电容c1、电容c2、运算放大器op2；
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述dac的输出接口通过电阻r6连接到所述运算放大器op2的反相输入接口。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述方向切换单元包括：晶体管q1、晶体管q2、晶体管q3和晶体管q4；
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述直流稳压单元包括：电容c3、电容c4、晶体管q6、二极管d1、二极管d2、电感l1；
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括ac/dc隔离模块；
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括主控单元；
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括人机交互单元；
