一、项目基础介绍

Powercore V2.0 是美国 Rack Robotics 开发的开源线切割电火花加工（Wire EDM）脉冲电源，面向创客、小型加工工作室与教学场景，目标是提供低成本、可复刻的线切割方案，全部硬件、固件、3D 外壳模型、PCB 工程文件开源共享，鼓励行业二次开发。

• 开源协议：CC BY-NC 4.0（知识共享署名 - 非商用 4.0），可自由修改、分发，但禁止商用牟利。

• 核心用途：搭配走丝机构，对铝、钢、锌合金等导电金属进行电火花切割，也可用于下沉式 / 穿孔 EDM 加工。

二、核心电气规格（Specifications）

输出性能

• 最大 EDM 加工输出功率：180W

• 最大走丝切割速度：18 mm/min（适配原厂固件）

三、产品核心功能特性（Features）

1. 专用 EDM 固件优化：内置脉冲时序算法，稳定维持火花放电，避免短路烧丝；出厂预设 2kHz 标准放电时序。

2. 双 RP2040 主控：树莓派 Pico 双核单片机，主频 133MHz，负责脉冲生成、采样、通讯。

3. 双路实时监测

   • AMP 电流采样：模拟量输出 0–3.3V，12mV/A，用于闭环电流反馈控制；

   • ALT 火花遥测：数字信号反馈放电状态，区分正常火花、短路、电弧。

4. 硬件安全机制

   • EN 使能端口：外部电平控制电源启停，支持急停、机床联动；

   • 短路 / 过流硬件保护，故障自动切断高压输出。

5. USB-C 调试接口：内置 U 盘式 Bootloader，免下载器更新固件，可实时读取放电日志。

四、IO 接口定义（POWER/ALET/AMP/EN/USB）

1. POWER（放电功率输出）

• 输出 EDM 高压脉冲，配套 1 米双绞屏蔽电缆（20 芯）；双绞线设计大幅降低电磁辐射 EMI，减少干扰。

• ⚠️禁止正负极短接，短路会触发硬件保护。

2. ALERT（火花状态数字遥测）

• 高电平：正常火花放电；

• 低电平：短路 / 持续电弧（进给速度过快、间隙过小）；

• 机床控制系统可读取此信号自动调节走丝进给速度。

3. AMP（模拟电流采样）

实时输出放电电流模拟电压，控制器可做闭环调节，最优工作区间为占空比 80%。

4. EN（整机使能开关）

输入 5–36V 直流高电平才允许高压输出；可接机床急停、GPIO 控制器、物理船型开关，断电后自动锁止高压，保障安全。

5. USB-C（调试 / 固件升级）

上电时按住复位键进入 U 盘烧录模式，直接拖拽固件文件更新，无需额外调试工具；正常工作时传输放电数据、修改脉冲参数。

五、硬件架构（Hardware Overview）

整机结构

内置定制开关电源（SMPS）+ 主控母板：

1. 前级 AC-DC 开关电源：宽幅交流输入，输出 72V 直流母线至主板，峰值 550W；

2. EDM 脉冲母板核心模块：

   • RP2040 双核单片机（16MB 闪存）；

   • 72V 转 12V/5V 多路降压 LDO；

   • 峰值电流检测、限流滤波器；

   • 电容充电式脉冲发生器（PCMC 架构）；

   • 恒流闭环控制器、MOS 管功率输出级。

工作原理

采用电容充放电脉冲拓扑：32μF 储能电容反复充放电产生电火花；RP2040 调节充电时长、峰值电压、脉冲间隔，精准控制放电能量，适配不同厚度金属。

⚠️风险提示：随意修改固件脉冲参数（导通 / 关断时间、峰值电压）会烧毁功率 MOS 与开关电源，修改操作风险自负。

六、安全规范

1. 整机工作高压 65–72V 直流，输出大功率脉冲，操作时禁止触摸电极、工件；

2. 未屏蔽线缆会产生强电磁辐射，干扰周边电子设备，必须使用配套双绞线输出电缆；

3. 医疗设备附近禁止使用，高压脉冲会干扰精密医疗仪器；

4. 设备停机时 EN 端口必须下拉至低电平，锁止高压输出。

七、License

CC BY-NC 4.0 International

八、项目地址

https://github.com/Rack-Robotics/Powercore-V2.0