逆变弧焊电源的电流控制电路及逆变弧焊电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种逆变弧焊电源的电流控制电路及逆变弧焊电源，其中，电流控制电路包括电压采集电路、电流给定控制电路、热引弧电路、推力电流电路及驱动电路；电压采集电路的电压采集输入端与逆变弧焊电源的输出端连接，电压采集电路的电压采集输出端分别与电流给定控制电路、热引弧电路及推力电流电路的输入端连接；驱动电路的输入端分别与电流给定控制电路、热引弧电路及推力电流电路的输出端连接，驱动电路的输出端分别与逆变弧焊电源中的各IGBT连接。本实用新型提出的该电流控制电路应用于逆变弧焊电源，在焊接纤维素焊条时，具有起弧容易、不易断弧及焊缝成型好等优点。
【专利说明】逆变弧焊电源的电流控制电路及逆变弧焊电源
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及逆变弧焊电源【技术领域】，特别涉及一种逆变弧焊电源的电流控制电路及逆变弧焊电源。
【背景技术】
[0002]由于逆变弧焊电源具有体积小、重量轻及节能等优点，使得逆变弧焊电源在最近几年得到了迅速的发展，而采用纤维素焊条时，其力是向下焊的，电弧的熔深大，穿透力强，焊缝的成型好，且气孔敏感性小，焊缝内外质量高，且其操作难度小，焊工易掌握，从而使得纤维素焊条广泛应用于石油化工、天然气、电力、民用行业的输油、输气、输水大口径管道的安装铺设工程中。但是，现有的逆变弧焊电源的电路较复杂，电路信号的控制难度较大，使得该电路存在许多需要改善的地方。并且，现有的逆变弧焊电源基本都是恒流特性的(即其输出电流是恒定不变的)，而该恒流特性的逆变弧焊电源应用于上述纤维素焊条的焊接时，存在以下缺点:(一)起弧困难，容易粘焊条；(二)焊接过程中容易断弧，对焊接环境要求高，对焊工水平要求高；(三)焊缝成型差，不美观。
实用新型内容
[0003]本实用新型的主要目的是提供一种逆变弧焊电源的电流控制电路，旨在解决逆变弧焊电源应用于纤维素焊条的焊接时所存在的起弧困难、容易粘焊条、容易断弧及焊缝成型差的问题。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型提出一种逆变弧焊电源的电流控制电路，所述逆变弧焊电源包括逆变电路，所述逆变电路包括第一 IGBT管、第二 IGBT管、第三IGBT管及第
四IGBT管，所述电流控制电路包括用于采集逆变弧焊电源的输出电压的电压采集电路、用于当所述输出电压小于第一预设电压或大于第二预设电压时，输出一给定电流的电流给定控制电路、用于当所述输出电压大于第二预设电压范围时，输出一热引弧电流的热引弧电路、用于当所述输出电压大于第一预设电压且小于第三预设电压时，输出一推力电流的推力电流电路及用于根据所述给定电流、热引弧电流及推力电流，输出相应PWM驱动信号以驱动所述逆变电路中各所述IGBT管的导通与关断的驱动电路，其中，
[0005]所述电压采集电路的电压采集输入端与所述逆变弧焊电源的输出端连接，其电压采集输出端分别与所述电流给定控制电路、热引弧电路及推力电流电路的输入端连接；所述驱动电路的输入端分别与所述电流给定控制电路、热引弧电路及推力电流电路的输出端连接，其输出端分别与各所述IGBT连接。
[0006]优选地，所述电压采集电路包括第一工作电压输入端、电压采集输入端、电压采集输出端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一电解电容、第一二极管、运算放大器CA3140、线性稳压电路、运算放大器LM324及光耦HCNR200，所述第八电阻为滑动变阻器；其中，
[0007]第一电阻的第一端与电压采集输入端的正极连接，第一电阻的第二端经第二电阻与CA3140的第3脚连接，且与第三电阻的第一端连接，第三电阻的第二端与电压采集输入端的负极连接，电压采集输入端的正极还经第四电阻与第一二极管的阳极连接；第一电解电容的正极与第一二极管的阴极连接，其负极与电压采集输入端的负极连接；CA3140的第2脚与其第4脚连接，且与电压采集输入端的负极及HCNR200的第4脚连接，其第6脚与HCNR200的第2脚连接；HCNR200的第I脚经第五电阻与电压采集输入端的负极连接，其第5脚与LM324的同相输入端连接，且经第九电阻接地，其第6脚与第一工作电压输入端连接，其第4脚还经第七电阻与第八电阻的第一端连接，第八电阻的第二端与电压采集输入端的负极连接；LM324的反相输入端与其输出端连接，且与电压采集输出端连接；线性稳压电路的输入端与第一电解电容的正极连接，其输出端分别与CA3140的第7脚及HCNR200的第3脚连接。
[0008]优选地，所述线性稳压电路包括第六电阻、第一稳压二极管、第一 NPN三极管及第二电解电容；其中，
[0009]第一 NPN三极管的集电极与第一电解电容的正极连接，且经第六电阻与其基极连接，其发射极与第二电解电容的正极连接，其基极还与第一稳压二极管的阴极连接；第一稳压二极管的阳极与第二电解电容的负极连接，且与电压采集输入端的负极连接。
[0010]优选地，所述电压采集电路还包括第一电容、第二电容及第三电容；其中，
[0011]第一电容与所述第三电阻并联；第二电容连接于所述运算放大器CA3140的第6脚和所述电压采集输入端的负极之间；第三电容连接于所述第二电解电容的正极和所述电压采集输入端的负极之间。
[0012]优选地，所述电流给定控制电路包括给定电流输出端、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第二 NPN三极管、第一电压比较器、第二电压比较器、第二二极管及第三电解电容；其中，
[0013]第十电阻的第一端与所述第一工作电压输入端连接，第二端与第一电压比较器的反相输入端连接，且经第十一电阻与第二电压比较器的正相输入端连接；第二电压比较器的正相输入端还经第十二电阻接地；第一电压比较器的正相输入端与第二电压比较器的反相输入端连接，且与所述电压采集电路的电压采集输出端连接；第一电压比较器的输出端经第十三电阻与第十五电阻的第一端连接，第十五电阻的第二端与第二 NPN三极管的基极连接；第二电压比较器的输出端与第十四电阻的第一端连接，第十四电阻的第二端连接于第十三电阻和第十五电阻之间；第二 NPN三极管的集电极与第二二极管的阴极连接，其发射极接地；第二 NPN三极管的基极还经第十六电阻接地；第二二极管的阴极还经第十七电阻与第三电解电容的正极连接，第三电解电容的负极接地；第二二极管的阳极与给定电流输出端连接。
[0014]优选地，所述热引弧电路包括第二工作电压输入端、热引弧电流输出端、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第三NPN三极管、第四NPN三极管、第二稳压二极管、第三二极管、第四电解电容；其中，
[0015]第十八电阻的第一端与所述电压采集电路的电压采集输出端连接，其第二端与第二稳压二极管的阴极连接；第二稳压二极管的阳极与第三NPN三极管的基极连接，且经第十九电阻接地；第三NPN三极管的集电极与第四NPN三极管的基极连接，且经第二十电阻与第二工作电压输入端连接，第四NPN三极管的集电极与第三二极管的阳极连接，且经第二十一电阻与第二工作电压输入端连接；第三NPN三极管的发射极和第四NPN三极管的发射极均接地；第三二极管的阴极经第二十二电阻与热引弧电流输出端连接；第四电解电容的正极与第三二极管的阴极连接，其负极接地。
[0016]优选地，所述推力电流电路包括第三工作电压输入端、推力电流输出端、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第四电容、第四二极管、第三稳压二极管、第三电压比较器；其中，
[0017]第二十五电阻的第一端与所述电压采集电路的电压采集输出端连接，其第二端与第三电压比较器的反相输入端连接，且与第三稳压二极管的阳极连接；第二十四电阻的第一端与第三电压比较器的反相输入端连接，其第二端经第四电容与第三电压比较器的输出端连接；第三电压比较器的反相输入端还经第二十六电阻与第三工作电压输入端连接；第三电压比较器的正相输入端接地；第三电压比较器的输出端还与第四二极管的阳极连接，第四二极管的阴极经第二十三电阻与推力电流输出端连接。
[0018]优选地，所述驱动电路包括第四工作电压输入端、电流信号输入端、电流控制器、第五NPN三极管、第六NPN三极管、第一 PNP三极管、第二 PNP三极管、第二十七电阻、第二十八电阻、第二十九电阻、第三十电阻、第四稳压二极管、第五稳压二极管、第五电容、第六电容、第五二极管、第六二极管、第一 PWM驱动信号输出端、第二 PWM驱动信号输出端、第三PWM驱动信号输出端及第四PWM驱动信号输出端；所述电流控制器的型号为SG3525 ;其中，
[0019]SG3525的第2脚与所述电流信号输入端连接，所述电流信号输入端分别与所述给定电流输出端、热引弧电流输出端及推力电流输出端连接；SG3525的第11脚分别与第五NPN三极管及第一 PNP三极管的基极连接；第五NPN三极管集电极及第六NPN三极管的集电极与第一工作电压输入端连接，第五NPN三极管的发射极与第四稳压二极管的阳极连接，且经第二十七电阻分别与第一 PNP三极管的发射极及第二 PWM驱动信号输出端连接；第四稳压二极管的阴极与第一 PWM驱动信号输出端连接；第一 PNP三极管的集电极接地；第六NPN三极管的基极与第二 PNP三极管的基极连接，且与SG3525的第14脚连接；第二 PNP三极管的集电极接地，其发射极与第四PWM驱动信号输出端连接，且经第二十八电阻与第六NPN三极管的发射极连接；第六NPN三极管的发射极还与第五稳压二极管的阳极连接；第五稳压二极管的阴极与第三PWM驱动信号输出端连接；第五二极管的阳极与第四工作电压输入端连接，其阴极经第二十九电阻与第四稳压二极管的阴极连接；第五电容连接于第四稳压二极管的阳极和阴极之间；第六二极管的阳极与第四工作电压输入端连接，其阴极经第三十电阻与第五稳压二极管的阴极连接；第六电容连接于第五稳压二极管的阳极和阴极之间。
[0020]优选地，所述第一预设电压为5V，所述第二预设电压为50V，所述第三预设电压为15V，所述给定电流为50A，所述热引弧电流为200A，所述推力电流为100A。
[0021]本实用新型还提出一种逆变弧焊电源，所述逆变弧焊电源包括电流控制电路，所述电流控制电路包括用于采集逆变弧焊电源的输出电压的电压采集电路、用于当所述输出电压小于第一预设电压或大于第二预设电压时，输出一给定电流的电流给定控制电路、用于当所述输出电压大于第二预设电压范围时，输出一热引弧电流的热引弧电路、用于当所述输出电压大于第一预设电压且小于第三预设电压时，输出一推力电流的推力电流电路及用于根据所述给定电流、热引弧电流及推力电流，输出相应PWM驱动信号以驱动所述逆变弧焊电源中各IGBT管的导通与关断的驱动电路，其中，
[0022]所述电压采集电路的电压采集输入端与所述逆变弧焊电源的输出端连接，其电压采集输出端分别与所述电流给定控制电路、热引弧电路及推力电流电路的输入端连接；所述驱动电路的输入端分别与所述电流给定控制电路、热引弧电路及推力电流电路的输出端连接，其输出端分别与所述逆变弧焊电源中的各IGBT连接。
[0023]本实用新型提出的逆变弧焊电源的电流控制电路，包括用于采集逆变弧焊电源的输出电压的电压米集电路、用于当输出电压小于第一预设电压或大于第二预设电压时，输出一给定电流的电流给定控制电路、用于当输出电压大于第二预设电压范围时，输出一热引弧电流的热引弧电路、用于当输出电压大于第一预设电压且小于第三预设电压时，输出一推力电流的推力电流电路及用于根据上述给定电流、热引弧电流及推力电流，输出相应PWM驱动信号以驱动逆变弧焊电源的逆变电路中的各IGBT管的导通与关断的驱动电路；电压采集电路的电压采集输入端与逆变弧焊电源的输出端连接，其电压采集输出端分别与电流给定控制电路、热引弧电路及推力电流电路的输入端连接；驱动电路的输入端分别与电流给定控制电路、热引弧电路及推力电流电路的输出端连接，其输出端分别与各IGBT连接。本实用新型提出的该电流控制电路应用于逆变弧焊电源，在焊接纤维素焊条时，具有起弧容易、不易粘焊条、不易断弧及焊缝成型美观等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型逆变弧焊电源的电流控制电路的电路结构框图；
[0025]图2是本实用新型逆变弧焊电源的电流控制电路中的电压采集电路的电路结构图；
[0026]图3是本实用新型逆变弧焊电源的电流控制电路中的电流给定控制电路的电路结构图；
[0027]图4是本实用新型逆变弧焊电源的电流控制电路中的热引弧电路的电路结构图；
[0028]图5是本实用新型逆变弧焊电源的电流控制电路中的推力电流电路的电路结构图；
[0029]图6是本实用新型逆变弧焊电源的电流控制电路中的驱动电路的电路结构图。
[0030]本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0031]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0032]本实用新型提出一种逆变弧焊电源的电流控制电路。图1是本实用新型逆变弧焊电源的电流控制电路的电路结构框图。
[0033]参照图1，本实施例中的逆变弧焊电源包括用于将直流电源转换成交流电源的逆变电路200，逆变电路中包括第一 IGBT管201、第二 IGBT管202、第三IGBT管203及第四IGBT管204。而本实施例提出的逆变弧焊电源的电流控制电路100包括电压采集电路101、电流给定控制电路102、热引弧电路103、推力电流电路104及驱动电路105。[0034]其中，电压采集电路101的电压采集输入端包括正极和负极，该电压采集输入端的正极和负极与逆变弧焊电源的输出端的正极和负极(图未示)对应连接，电压采集电路101的电压采集输出端分别与电流给定控制电路102、热引弧电路103及推力电流电路104的输入端连接；驱动电路105的输入端分别与电流给定控制电路102、热引弧电路103及推力电流电路104的输出端连接，驱动电路105的输出端分别与变弧焊电源中逆变电路200中的第一 IGBT管201、第二 IGBT管202、第三IGBT管203及第四IGBT管204连接。
[0035]具体地，上述电压采集电路101，用于采集逆变弧焊电源的输出电压；
[0036]上述电流给定控制电路102，用于当电压采集电路101采集到的电压小于第一预设电压或大于第二预设电压时，输出一给定电流；
[0037]上述热引弧电路103，用于当电压采集电路101采集到的电压大于第二预设电压时，输出一热引弧电流；
[0038]上述推力电流电路104，用于当电压采集电路101采集到的电压大于第一预设电压且小于第三预设电压时，输出一推力电流；
[0039]上述驱动电路105，用于根据电流给定控制电路102所输出的给定电流、热引弧电路103所输出的热引弧电流及推力电流电路104所输出的推力电流，输出相应的PWM驱动信号，以驱动逆变电路200中第一 IGBT管201、第二 IGBT管202、第三IGBT管203及第四IGBT管204的导通与关断。
[0040]本实施例中，第一预设电压为5V，第二预设电压为50V，第三预设电压为15V，给定电流为50A，热引弧电流为200A，推力电流为100A。即本实施例中，当电压采集电路101采集到的电压小于5V或大于50V时，电流给定控制电路102将输出50A的给定电流；当电压采集电路101采集到的电压大于50V时，热引弧电路103将输出200A的热引弧电流；当电压采集电路101采集到的电压大于5V且小于15V时，推力电流电路104将输出100A的推力电流。因此，本实施例提出的逆变弧焊电源的电流控制电路，能够根据逆变弧焊电源所输出的电压的不同，输出不同的电流至驱动电路105，驱动电路105根据其接收到的电流，输出相应的PWM驱动信号，以驱动逆变电路200中第一 IGBT管201、第二 IGBT管202、第三IGBT管203及第四IGBT管204的导通与关断。根据上面所述，本实施例提出的逆变弧焊电源的电流控制电路能够根据逆变弧焊电源所输出的电压来实时控制电流，从而能够提高逆变弧焊电源在焊接纤维素焊条时的动态特性。
[0041]图2是本实用新型逆变弧焊电源的电流控制电路中的电压采集电路的电路结构图。
[0042]一并参照图1和图2，本实用新型逆变弧焊电源的电流控制电路100中的电压采集电路101包括电压采集输入端1011、电压采集输出端1012、第一工作电压输入端1013、线性稳压电路1014、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第一电解电容E1、第一二极管D1、运算放大器U1、运算放大器U2及光耦0C。其中，运算放大器Ul的型号为CA3140，运算放大器U2的型号为LM324，光耦OC的型号为HCNR200，本实施例中的第八电阻R8为滑动变阻器。
[0043]具体地，第一电阻Rl的第一端与电压采集输入端1011的正极(+ )连接，第一电阻Rl的第二端经第二电阻R2与运算放大器Ul的第3脚连接，且与第三电阻R3的第一端连接，第三电阻R3的第二端与电压采集输入端1011的负极(_)连接，电压采集输入端1011的正极(+ )还经第四电阻R4与第一二极管Dl的阳极连接；第一电解电容El的正极与第一二极管Dl的阴极连接，第一电解电容El的负极与电压采集输入端1011的负极(_)连接；运算放大器Ul的第2脚与其第4脚连接，且与电压采集输入端1011的负极(_)及光耦OC的第4脚连接，运算放大器Ul的第6脚与光耦OC的第2脚连接；光耦OC的第I脚经第五电阻R5与电压采集输入端1011的负极(_)连接，光耦OC的第5脚与运算放大器U2的同相输入端连接，且经第九电阻R9接地，光耦OC的第6脚与第一工作电压输入端1013连接，光耦OC的第4脚还经第七电阻R7与第八电阻R8的第一端连接，第八电阻R8的第二端与电压采集输入端1011的负极(_)连接；运算放大器U2的反相输入端与其输出端连接，且与电压采集输出端1012连接；线性稳压电路1014的输入端与第一电解电容El的正极连接，线性稳压电路1014的输出端分别与运算放大器Ul的第7脚(即运算放大器Ul的供电电源输入端)及光耦OC的第3脚连接。
[0044]本实施例中，上述线性稳压电路1014包括第六电阻R6、第一稳压二极管D11、第一NPN三极管Ql及第二电解电容E2。具体地，第一 NPN三极管Ql的集电极与第一电解电容El的正极连接，且经第六电阻R6与其基极连接，第一 NPN三极管Ql的发射极与第二电解电容E2的正极连接，第一 NPN三极管Ql的基极还与第一稳压二极管Dll的阴极连接；第一稳压二极管Dll的阳极与第二电解电容E2的负极连接，且与电压采集输入端1011的负极(_)连接。
[0045]并且，本实施例中的电压采集电路101还包括第一电容Cl、第二电容C2及第三电容C3。具体地，第一电容Cl与第三电阻R3并联；第二电容C2连接于运算放大器Ul的第6脚和电压采集输入端1011的负极(_)之间；第三电容C3连接于第二电解电容E2的正极和电压采集输入端1011的负极(_)之间。
[0046]本实施例中，第一工作电压输入端1013的电压为15V,电压米集电路101中电压米集输入端1011所采集到的逆变弧焊电源的输出电压通过由第一电阻R1、第二电阻R2及第三电阻R3所组成的分压电路后输入到运算放大器Ul (CA3140)的第3脚，运算放大器Ul(CA3140)输出的电压信号(即第6脚信号)通过光耦OC (HCNR200)隔离后输入到运算放大器U2 (LM324)的同相输入端，然后再从运算放大器U2 (LM324)的输出端输出至电流给定控制电路102、热引弧电路103、推力电流电路104的输入端。图中UF即为电压采集电路101所采集到的电压信号。本实施例中，运算放大器Ul的供电电源由线性稳压电路1014提供。
[0047]图3是本实用新型逆变弧焊电源的电流控制电路中的电流给定控制电路的电路结构图。
[0048]一并参照图1、图2和图3，本实用新型逆变弧焊电源的电流控制电路100中的电流给定控制电路102包括给定电流输出端1021、第十电阻R10、第十一电阻Rl 1、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第二 NPN三极管Q2、第一电压比较器U3、第二电压比较器U4、第二二极管D2及第三电解电容E3。本实施例中，第一电压比较器U3及第二电压比较器U4的型号均为LM324。
[0049]具体地，第十电阻RlO的第一端与图2中的第一工作电压输入端1013连接，第十电阻RlO的第二端与第一电压比较器U3的反相输入端连接，且经第十一电阻Rll与第二电压比较器U4的正相输入端连接；第二电压比较器U4的正相输入端还经第十二电阻R12接地；第一电压比较器U3的正相输入端与第二电压比较器U4的反相输入端连接，且与图2中电压采集电路101的电压采集输出端1012连接；第一电压比较器U3的输出端经第十三电阻R13与第十五电阻R15的第一端连接，第十五电阻R15的第二端与第二 NPN三极管Q2的基极连接；第二电压比较器U4的输出端与第十四电阻R14的第一端连接，第十四电阻R14的第二端连接于第十三电阻R13和第十五电阻R15之间；第二 NPN三极管Q2的集电极与第二二极管D2的阴极连接，第二 NPN三极管Q2的发射极接地；第二 NPN三极管Q2的基极还经第十六电阻R16接地；第二二极管D2的阴极还经第十七电阻R17与第三电解电容E3的正极连接，第三电解电容E3的负极接地；第二二极管D2的阳极与给定电流输出端1021连接。
[0050]本实施例中，第一工作电压输入端1013的电压(+15V)经过第十电阻R10、第十一电阻Rll及第十二电阻R12的分压后，提供两个阀值电压，本实施例通过选择适当阻值的第十电阻R10、第十一电阻Rll及第十二电阻R12，提供的上述两个阀值电压为5V和50V。电流给定控制电路102的输入端的信号(即电压采集电路101所采集到电压信号UF)，与该两个阀值电压进行比较，当电压采集电路101所采集到电压信号UF大于50V时，则第一电压比较器U3的输出端将输出高电位信号，或者，当电压采集电路101所采集到电压信号UF小于5V时,贝U第二电压比较器U4的输出端将输出高电位信号，当第一电压比较器U3的输出高电位信号时或第二电压比较器U4的输出高电位信号时，第二 NPN三极管Q2将导通，然后再通过第二二极管D2将给定电流CONTROL IG.拉低。本实施例中，该给定电流CONTROLIG.为 50A。
[0051]图4是本实用新型逆变弧焊电源的电流控制电路中的热引弧电路的电路结构图。
[0052]一并参照图1、图2和图4，本实用新型逆变弧焊电源的电流控制电路100中的热引弧电路103包括热引弧电流输出端1031、第二工作电压输入端1032、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十 电阻R20、第二十一电阻R21、第三NPN三极管Q3、第四NPN三极管Q4、
第二稳压二极管D22、第三二极管D3、第四电解电容E4。
[0053]具体地，第十八电阻R18的第一端与电压采集电路101的电压采集输出端1012连接，第十八电阻R18的第二端与第二稳压二极管D22的阴极连接；第二稳压二极管D22的阳极与第三NPN三极管Q3的基极连接，且经第十九电阻R19接地；第三NPN三极管Q3的集电极与第四NPN三极管Q4的基极连接，且经第二十电阻R20与第二工作电压输入端1032连接，第四NPN三极管Q4的集电极与第三二极管D3的阳极连接，且经第二十一电阻R21与第二工作电压输入端1032连接；第三NPN三极管Q3的发射极和第四NPN三极管Q4的发射极均接地；第三二极管D3的阴极经第二十二电阻R22与热引弧电流输出端1031连接；第四电解电容E4的正极与第三二极管D3的阴极连接，第四电解电容E4的负极接地。
[0054]本实施例中，由第十八电阻R18、第十九电阻R19及第二稳压二极管D22组成的分压电路对热引弧电路103的输入端的信号(即电压采集电路101所采集到电压信号UF)进行分压。本实施例中，当电压采集电路101所采集到电压信号UF高于50V时，第三NPN三极管Q3导通，从而拉低了第四NPN三极管Q4的基极电压，从而使得第二工作电压输入端1032的5V电源低压通过第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第三二极管D3及第四电解电容E4，再从热引弧电流输出端1031输出热引弧电流HOT IG，本实施例中，该热引弧电流HOT IG为200A。即本实施例中，当电压采集电路101所采集到电压信号UF高于50V时，且在纤维素焊条刚接触工件时，热引弧电路103将输出一个200A的热引弧电流，其中，热引弧的时间T由第二十二电阻R22的阻值和第四电解电容E4的容值决定，具体公式为T=R22XE4。
[0055]图5是本实用新型逆变弧焊电源的电流控制电路中的推力电流电路的电路结构图。
[0056]一并参照图1、图2及图5，本实用新型逆变弧焊电源的电流控制电路100中的推力电流电路104包括推力电流输出端1041、第三工作电压输入端1042、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第四电容C4、第四二极管D4、第三稳压二极管D33、第三电压比较器U5。本实施例中，第三电压比较器U5的型号为LM324。
[0057]具体地，第二十五电阻R25的第一端为推力电流电路104的输入端，与图2中电压采集电路101的电压采集输出端1012连接，第二十五电阻R25的第二端与第三电压比较器U5的反相输入端连接，且与第三稳压二极管D33的阳极连接；第二十四电阻R24的第一端与第三电压比较器U5的反相输入端连接，第二十四电阻R24的第二端经第四电容C4与第三电压比较器U5的输出端连接；第三电压比较器U5的反相输入端还经第二十六电阻R26与第三工作电压输入端1042连接；第三电压比较器U5的正相输入端接地；第三电压比较器U5的输出端还与第四二极管D4的阳极连接，第四二极管D4的阴极经第二十三电阻R23与推力电流输出端1041连接。
[0058]本实施例中，第三工作电压输入端1042的电源为-15V。第三工作电压输入端1042的电源(-15V)、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26及第一端为推力电流电路104的输入端的电压(即电压采集电路101采集的电压UF)组成分压电路，分压后的电压信号输入到第三电压比较器U5的反相输入端。本实施例中，当电压采集电路IOI采集的电压UF低于15V时，第三电压比较器U5的反相输入端的输入信号为低电位信号,从而第三电压比较器U5的的输出端的输出信号为高电位信号，然后，再通过第四二极管D4及第二十三电阻R23输出推力电流FORCE IG。本实施例中，该推力电流FORCE IG为100A。
[0059]图6是本实用新型逆变弧焊电源的电流控制电路中的驱动电路的电路结构图。
[0060]一并参照图1、图2、图3、图4、图5和图6，本实用新型逆变弧焊电源的电流控制电路100中的驱动电路105包括电流信号输入端1051、第四工作电压输入端1052、电流控制器U6、第五NPN三极管Q5、第六NPN三极管Q6、第一 PNP三极管Ql1、第二 PNP三极管Q22、第二十七电阻R27、第二十八电阻R28、第二十九电阻R29、第三十电阻R30、第四稳压二极管D44、第五稳压二极管D55、第五电容C5、第六电容C6、第五二极管D5、第六二极管D6、第一PWM驱动信号输出端0UT1、第二 PWM驱动信号输出端0UT2、第三PWM驱动信号输出端0UT3及第四PWM驱动信号输出端0UT4。本实施例中，电流控制器U6的型号为SG3525。
[0061]具体地，电流控制器U6的第2脚与电流信号输入端1051连接，电流信号输入端1051分别与电流给定控制电路102的给定电流输出端1021、热引弧电路103的热引弧电流输出端1031及推力电流电路104的推力电流输出端1041连接；电流控制器U6的第11脚分别与第五NPN三极管Q5及第一 PNP三极管Qll的基极连接；第五NPN三极管Q5集电极及第六NPN三极管Q6的集电极与第一工作电压输入端1013连接，第五NPN三极管Q5的发射极与第四稳压二极管D44的阳极连接，且经第二十七电阻R27分别与第一 PNP三极管Qll的发射极及第二 PWM驱动信号输出端0UT2连接；第四稳压二极管D44的阴极与第一 PWM驱动信号输出端OUTl连接；第一 PNP三极管Qll的集电极接地；第六NPN三极管Q6的基极与第二 PNP三极管Q22的基极连接，且与电流控制器U6的第14脚连接；第二 PNP三极管Q22的集电极接地，第二 PNP三极管Q22的发射极与第四PWM驱动信号输出端0UT4连接，且经第二十八电阻R28与第六NPN三极管Q6的发射极连接；第六NPN三极管Q6的发射极还与第五稳压二极管D55的阳极连接；第五稳压二极管D55的阴极与第三PWM驱动信号输出端0UT3连接；第五二极管D5的阳极与第四工作电压输入端1052连接，第五二极管D5的阴极经第二十九电阻R29与第四稳压二极管D44的阴极连接；第五电容C5连接于第四稳压二极管D44的阳极和阴极之间；第六二极管D6的阳极与第四工作电压输入端1052连接，第六二极管D6的阴极经第三十电阻R30与第五稳压二极管D55的阴极连接；第六电容C6连接于第五稳压二极管D55的阳极和阴极之间。
[0062]上述第一 PWM驱动信号输出端OUTl与图1中第一 IGBT管201的栅极连接，上述第二 PWM驱动信号输出端0UT2与图1中第二 IGBT管202的栅极连接，上述第三PWM驱动信号输出端0UT3与图1中第三IGBT管203的栅极连接，上述第四PWM驱动信号输出端0UT4与图1中第四IGBT管204的栅极连接。
[0063]本实施例中的驱动电路105还包括电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35，电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11，电解电容E5。
[0064]其中，电阻R31的第一端与电流控制器U6的第9脚连接，电阻R31的第二端与电流控制器U6的第I脚连接；电容C8与电阻R31并联；电阻R32的第一端与电流控制器U6的第16脚连接，电阻R32的第二端经电容C9接地；电阻R33的第一端与电流控制器U6的第13脚连接，电阻R33的第二端与第一工作电压输入端1013连接；电解电容E5的正极与第一工作电压输入端1013连接，负极接地；电容ClO与电解电容E5并联；电阻R34的第一端与电流控制器U6的第5脚连接，电阻R34的第二端与电流控制器U6的第7脚连接；电容Cll的第一端与电流控制器U6的第5脚连接，电容Cll的第二端接地；电阻R35的第一端与电流控制器U6的第6脚连接，电阻R35的第二端接地。
[0065]本实施例中，电流控制器U6根据其第2脚的电流信号IG SUM，从其第11脚及第14脚输出相应的PWM驱动信号，电流控制器U6的第11脚及第14脚输出的PWM驱动信号为互补对称的脉冲宽度调制信号，而第五NPN三极管Q5、第六NPN三极管Q6、第一 PNP三极管Qll及第二 PNP三极管Q22组成的电路将上述互补对称的脉冲宽度调制信号变换成四路脉冲宽度调制信号，该四路脉冲宽度调制信号分别为PWMl信号、PWM2信号、PWM3信号及PWM4信号，其中，PWMl信号用于控制图1中第一 IGBT管201的导通和关断，PWM2信号用于控制图1中第二 IGBT管202的导通和关断，PWM3信号用于控制图1中第三IGBT管203的导通和关断，PWM4信号用于控制图1中第四IGBT管204的导通和关断。
[0066]本实用新型提出的逆变弧焊电源的电流控制电路，包括用于采集逆变弧焊电源的输出电压的电压米集电路、用于当输出电压小于第一预设电压或大于第二预设电压时，输出一给定电流的电流给定控制电路、用于当输出电压大于第二预设电压范围时，输出一热引弧电流的热引弧电路、用于当输出电压大于第一预设电压且小于第三预设电压时，输出一推力电流的推力电流电路及用于根据上述给定电流、热引弧电流及推力电流，输出相应PWM驱动信号以驱动逆变弧焊电源的逆变电路中的各IGBT管的导通与关断的驱动电路；电压采集电路的电压采集输入端与逆变弧焊电源的输出端连接，其电压采集输出端分别与电流给定控制电路、热引弧电路及推力电流电路的输入端连接；驱动电路的输入端分别与电流给定控制电路、热引弧电路及推力电流电路的输出端连接，其输出端分别与各IGBT连接。本实用新型提出的该电流控制电路应用于逆变弧焊电源，在焊接纤维素焊条时，具有起弧容易、不易粘焊条、不易断弧及焊缝成型美观等优点。
[0067]本实用新型还提出一种逆变弧焊电源，该逆变弧焊电源包括电流控制电路，该电流控制电路的电路结构与上面实施例所述的逆变弧焊电源的电流控制电路的电路结构相同，此处不再赘述。
[0068]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种逆变弧焊电源的电流控制电路，所述逆变弧焊电源包括逆变电路，所述逆变电路包括第一 IGBT管、第二 IGBT管、第三IGBT管及第四IGBT管，其特征在于，所述电流控制电路包括用于采集逆变弧焊电源的输出电压的电压采集电路、用于当所述输出电压小于第一预设电压或大于第二预设电压时，输出一给定电流的电流给定控制电路、用于当所述输出电压大于第二预设电压范围时，输出一热引弧电流的热引弧电路、用于当所述输出电压大于第一预设电压且小于第三预设电压时，输出一推力电流的推力电流电路及用于根据所述给定电流、热引弧电流及推力电流，输出相应PWM驱动信号以驱动所述逆变电路中各所述IGBT管的导通与关断的驱动电路，其中， 所述电压采集电路的电压采集输入端与所述逆变弧焊电源的输出端连接，其电压采集输出端分别与所述电流给定控制电路、热引弧电路及推力电流电路的输入端连接；所述驱动电路的输入端分别与所述电流给定控制电路、热引弧电路及推力电流电路的输出端连接，其输出端分别与各所述IGBT连接。
2.根据权利要求1所述的电流控制电路，其特征在于，所述电压采集电路包括第一工作电压输入端、电压采集输入端、电压采集输出端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一电解电容、第一二极管、运算放大器CA3140、线性稳压电路、运算放大器LM324及光耦HCNR200，所述第八电阻为滑动变阻器；其中， 第一电阻的第一端与电压采集输入端的正极连接，第一电阻的第二端经第二电阻与CA3140的第3脚连接，且与第三电阻的第一端连接，第三电阻的第二端与电压采集输入端的负极连接，电压采集输入端的正极还经第四电阻与第一二极管的阳极连接；第一电解电容的正极与第一二极管的阴极连接，其负极与电压采集输入端的负极连接；CA3140的第2脚与其第4脚连接，且与电压采集输入端的负极及HCNR200的第4脚连接，其第6脚与HCNR200的第2脚连接；HCNR200的第I脚经第五电阻与电压采集输入端的负极连接，其第5脚与LM324的同相输入端连接，且经第九电阻接地，其第6脚与第一工作电压输入端连接，其第4脚还经第七电阻与第八电阻的第一端连接，第八电阻的第二端与电压采集输入端的负极连接；LM324的反相输入端与其输出端连接，且与电压采集输出端连接；线性稳压电路的输入端与第一电解电容的正极连接，其输出端分别与CA3140的第7脚及HCNR200的第3脚连接。
3.根据权利要求2所述的电流控制电路，其特征在于，所述线性稳压电路包括第六电阻、第一稳压二极管、第一 NPN三极管及第二电解电容；其中， 第一 NPN三极管的集电极与第一电解电容的正极连接，且经第六电阻与其基极连接，其发射极与第二电解电容的正极连接，其基极还与第一稳压二极管的阴极连接；第一稳压二极管的阳极与第二电解电容的负极连接，且与电压采集输入端的负极连接。
4.根据权利要求3所述的电流控制电路，其特征在于，所述电压采集电路还包括第一电容、第二电容及第三电容；其中， 第一电容与所述第三电阻并联；第二电容连接于所述运算放大器CA3140的第6脚和所述电压采集输入端的负极之间；第三电容连接于所述第二电解电容的正极和所述电压采集输入端的负极之间。
5.根据权利要求4所述的电流控制电路，其特征在于，所述电流给定控制电路包括给定电流输出端、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第二 NPN三极管、第一电压比较器、第二电压比较器、第二二极管及第三电解电容；其中， 第十电阻的第一端与所述第一工作电压输入端连接，第二端与第一电压比较器的反相输入端连接，且经第十一电阻与第二电压比较器的正相输入端连接；第二电压比较器的正相输入端还经第十二电阻接地；第一电压比较器的正相输入端与第二电压比较器的反相输入端连接，且与所述电压采集电路的电压采集输出端连接；第一电压比较器的输出端经第十三电阻与第十五电阻的第一端连接，第十五电阻的第二端与第二 NPN三极管的基极连接；第二电压比较器的输出端与第十四电阻的第一端连接，第十四电阻的第二端连接于第十三电阻和第十五电阻之间；第二 NPN三极管的集电极与第二二极管的阴极连接，其发射极接地；第二 NPN三极管的基极还经第十六电阻接地；第二二极管的阴极还经第十七电阻与第三电解电容的正极连接，第三电解电容的负极接地；第二二极管的阳极与给定电流输出端连接。
6.根据权利要求5所述 的电流控制电路，其特征在于，所述热引弧电路包括第二工作电压输入端、热引弧电流输出端、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第三NPN三极管、第四NPN三极管、第二稳压二极管、第三二极管、第四电解电容；其中， 第十八电阻的第一端与所述电压采集电路的电压采集输出端连接，其第二端与第二稳压二极管的阴极连接；第二稳压二极管的阳极与第三NPN三极管的基极连接，且经第十九电阻接地；第三NPN三极管的集电极与第四NPN三极管的基极连接，且经第二十电阻与第二工作电压输入端连接，第四NPN三极管的集电极与第三二极管的阳极连接，且经第二十一电阻与第二工作电压输入端连接；第三NPN三极管的发射极和第四NPN三极管的发射极均接地；第三二极管的阴极经第二十二电阻与热引弧电流输出端连接；第四电解电容的正极与第三二极管的阴极连接，其负极接地。
7.根据权利要求6所述的电流控制电路，其特征在于，所述推力电流电路包括第三工作电压输入端、推力电流输出端、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第四电容、第四二极管、第三稳压二极管、第三电压比较器；其中， 第二十五电阻的第一端与所述电压采集电路的电压采集输出端连接，其第二端与第三电压比较器的反相输入端连接，且与第三稳压二极管的阳极连接；第二十四电阻的第一端与第三电压比较器的反相输入端连接，其第二端经第四电容与第三电压比较器的输出端连接；第三电压比较器的反相输入端还经第二十六电阻与第三工作电压输入端连接；第三电压比较器的正相输入端接地；第三电压比较器的输出端还与第四二极管的阳极连接，第四二极管的阴极经第二十三电阻与推力电流输出端连接。
8.根据权利要求7所述的电流控制电路，其特征在于，所述驱动电路包括第四工作电压输入端、电流信号输入端、电流控制器、第五NPN三极管、第六NPN三极管、第一 PNP三极管、第二 PNP三极管、第二十七电阻、第二十八电阻、第二十九电阻、第三十电阻、第四稳压二极管、第五稳压二极管、第五电容、第六电容、第五二极管、第六二极管、第一 PWM驱动信号输出端、第二 PWM驱动信号输出端、第三PWM驱动信号输出端及第四PWM驱动信号输出端；所述电流控制器的型号为SG3525 ;其中， SG3525的第2脚与所述电流信号输入端连接，所述电流信号输入端分别与所述给定电流输出端、热引弧电流输出端及推力电流输出端连接；SG3525的第11脚分别与第五NPN三极管及第一 PNP三极管的基极连接；第五NPN三极管集电极及第六NPN三极管的集电极与第一工作电压输入端连接，第五NPN三极管的发射极与第四稳压二极管的阳极连接，且经第二十七电阻分别与第一 PNP三极管的发射极及第二 PWM驱动信号输出端连接；第四稳压二极管的阴极与第一PWM驱动信号输出端连接；第一PNP三极管的集电极接地；第六NPN三极管的基极与第二 PNP三极管的基极连接，且与SG3525的第14脚连接；第二 PNP三极管的集电极接地，其发射极与第四PWM驱动信号输出端连接，且经第二十八电阻与第六NPN三极管的发射极连接；第六NPN三极管的发射极还与第五稳压二极管的阳极连接；第五稳压二极管的阴极与第三PWM驱动信号输出端连接；第五二极管的阳极与第四工作电压输入端连接，其阴极经第二十九电阻与第四稳压二极管的阴极连接；第五电容连接于第四稳压二极管的阳极和阴极之间；第六二极管的阳极与第四工作电压输入端连接，其阴极经第三十电阻与第五稳压二极管的阴极连接；第六电容连接于第五稳压二极管的阳极和阴极之间。
9.根据权利要求8所述的电流控制电路，其特征在于，所述第一预设电压为5V，所述第二预设电压为50V，所述第三预设电压为15V，所述给定电流为50A，所述热引弧电流为200A，所述推力电流为100A。
10.一种逆变弧焊电源，包括电流控制电路，其特征在于，所述电流控制电路为权利要求I至9中任一项所 述的逆变弧焊电源的电流控制电路。
【文档编号】B23K9/10GK203791804SQ201420192086
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】邱光, 唐洪建, 郑阳阳 申请人:深圳市瑞凌实业股份有限公司