一种集铅酸蓄电池充电控制和弧焊机焊接控制于一体的控制电路的制作方法

本实用新型涉及一种控制电路，具体涉及一种集铅酸蓄电池充电控制和弧焊机焊接控制于一体的控制电路，属于电学技术领域。

背景技术：

目前，市场上销售的弧焊机和铅酸蓄电池充电器，它们的控制电路都是独立设置的。

弧焊机的控制电路和铅酸蓄电池充电器的控制电路，二者的主回路在原理上相同，只是选择的功率器件有所差异。

因此，当弧焊机的控制电路和铅酸蓄电池充电器的控制电路独立设置时，就有一部分电路是重复的，例如主回路电路、参数输入电路、参数显示电路、PWM信号放大电路等，这就增加了元器件的使用量，提高了企业的制造成本。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种集铅酸蓄电池充电控制和弧焊机焊接控制于一体的控制电路，该控制电路可以减少元器件的使用量，降低企业的制造成本。

为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：

一种集铅酸蓄电池充电控制和弧焊机焊接控制于一体的控制电路，其特征在于，该控制电路包括：N76E003芯片、参数输入电路、参数显示电路、温度检测电路、PWM信号放大电路、驱动隔离电路、主回路电路、一次电流采样电路、焊接电流采样电路、充电电流采样电路和输出电压采样电路，其中：

前述参数输入电路、参数显示电路、温度检测电路和PWM信号放大电路分别与N76E003芯片的相应的引脚直接连接；

前述驱动隔离电路的输入端、输出端分别与PWM信号放大电路的输出端、主回路电路中的逆变电路连接；

前述一次电流采样电路、焊接电流采样电路、充电电流采样电路和输出电压采样电路这四个电路的输入端分别与主回路电路的互感器T、输出负极、输出负极、输出正极连接，其中，焊接电流采样电路和充电电流采样电路均连接在主回路电路中的采样电阻R的输出端，这四个电路的输出端分别与N76E003芯片的相应的引脚直接连接。

前述的集铅酸蓄电池充电控制和弧焊机焊接控制于一体的控制电路，其特征在于，前述一次电流采样电路由5个二极管、6个电阻、1个电压跟随器、1个电压比较器和1个电容组成，其中：

二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4组成桥式整流电路，该桥式整流电路的输入端与主回路电路中的互感器T连接；

电阻R18、电阻R19和电阻R20构成三个I-V变换电阻，此三个I-V变换电阻与桥式整流电路的输出信号并联；

电阻R21与电容C5连接，电阻R21的另一端与桥式整流电路的输出端连接，电容C5的另一端接地；

电压跟随器U6B的同相输入端与电阻R21和电容C5的连接节点连接、反相输入端与输出端连接，输出端与N76E003芯片的引脚连接；

二极管D5的两端分别与电压跟随器U6B的同相输入端、电压比较器U6A的反相输入端连接；

电阻R22和电阻R23均与电压比较器U6A的同相输入端连接，电阻R22的另一端接地，电阻R23的另一端与+15V电源连接；

电压比较器U6A的输出端与N76E003芯片的引脚连接。

前述的集铅酸蓄电池充电控制和弧焊机焊接控制于一体的控制电路，其特征在于，前述焊接电流采样电路由4个电阻、2个电容、1个电压放大器和1个电压跟随器组成，其中：

电阻R9和电容C1均与电压放大器U5A的同相输入端连接，电阻R9的另一端与主回路电路的输出负极连接，连接点位于采样电阻R的输出端，电容C1的另一端接地；

电阻R10和电阻R11均与电压放大器U5A的反相输入端连接，电阻R10的另一端接地，电阻R11的另一端与电压放大器U5A的输出端连接；

电阻R12的两端分别与电压放大器U5A的输出端、电压跟随器U5B的同相输入端连接；

电压跟随器U5B的反相输入端与输出端连接，输出端与N76E003芯片的引脚连接；

电容C8的一端与+15V电源连接，另一端接地。

前述的集铅酸蓄电池充电控制和弧焊机焊接控制于一体的控制电路，其特征在于，前述充电电流采样电路由3个电阻、1个误差放大器和1个电容组成，其中：

电阻R19的一端与主回路电路的输出负极连接，连接点位于采样电阻R的输出端，另一端与误差放大器U7B的同相输入端连接；

电阻R40和电阻R41均与误差放大器U7B的反相输入端连接，电阻R41的另一端接地，电阻R40的另一端与误差放大器U7B的输出端连接，该输出端也是充电电流采样电路的输出端；

电容C3的一端与+15V电源连接，另一端接地。

前述的集铅酸蓄电池充电控制和弧焊机焊接控制于一体的控制电路，其特征在于，前述输出电压采样电路由4个电阻、3个电容、1个二极管和1个电压跟随器组成，其中：

电阻R13、电阻R14、电阻R15和电容C7连接在一起，电阻R13的另一端与二极管D6连接，二极管D6的另一端与主回路电路的输出正极连接，电阻R14和电容C7的另一端均接地，电阻R15的另一端与电压跟随器U7A的同相输入端连接；

电压跟随器U7A的输出端与反相输入端连接；

电容C2和电阻R16均与电压跟随器U7A的反相输入端连接，电容C2的另一端接地，电阻R16的另一端是该输出电压采样电路的输出端；

电容C4的一端与-15V电源连接，另一端接地。

本实用新型的有益之处在于：本实用新型提供的控制电路，集铅酸蓄电池充电控制和弧焊机焊接控制于一体，通过改变控制方式，既可以对大容量铅酸蓄电池的充电过程进行控制，还可以对弧焊机的焊接过程进行控制，与弧焊机的控制电路、铅酸蓄电池充电器的控制电路独立设置相比，主回路电路、参数输入电路、参数显示电路和PWM信号放大电路只保留一组，不需要重复设置，这就减少了元器件的使用量，降低了企业的制造成本。

附图说明

图1是本实用新型提供的集铅酸蓄电池充电控制和弧焊机焊接控制于一体的控制电路的组成示意图；

图2是本实用新型提供的集铅酸蓄电池充电控制和弧焊机焊接控制于一体的控制电路的一个具体实施方式的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述技术方案能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施例对本实用新型做详细的介绍。

参照图1，本实用新型提供的控制电路，集铅酸蓄电池充电控制和弧焊机焊接控制于一体，该控制电路具体包括：N76E003芯片、参数输入电路、参数显示电路、温度检测电路、PWM信号放大电路、驱动隔离电路、主回路电路、一次电流采样电路、焊接电流采样电路、充电电流采样电路和输出电压采样电路。

下面对工作芯片和各个电路做进一步详细的介绍。

1、主回路电路

参照图2，主回路电路由整流滤波电路、逆变电路、互感器T、变压器、二次整流电路和采样电阻R组成，其中，整流滤波电路、逆变电路、变压器和二次整流电路依次连接，互感器T的初级与逆变电路和变压器连接，采样电阻R安装在二次整流电路的负输出端。

2、N76E003芯片

N76E003芯片用于接收和处理一次电流采样电路、焊接电流采样电路、充电电流采样电路和输出电压采样电路输入的采样信号，并输出一个PWM信号，该PWM信号占空比可调，并且频率固定。

3、参数输入电路、参数显示电路

参数输入电路和参数显示电路分别与N76E003芯片的相应的引脚直接连接，其中：

参数输入电路用于向N76E003芯片中输入需要设置的参数(例如充电/焊接电流大小以及选择控制模式(充电控制模式、焊接控制模式)；

参数显示电路用于显示通过参数输入电路输入的参数的大小。

参数输入电路具有增大键、减小键、功能键、参数键等几种按键，其中：

(1)增大键、减小键：用于设置焊接时输出电流的大小，以及调节参数的大小；

(2)功能键：用于选择弧焊机不同的功能的切换；

(3)参数键：用于设置不同功能的参数。

4、温度检测电路

温度检测电路与N76E003芯片的相应的引脚直接连接，用于检测设备内部逆变电路功率器件的温升，并将检测到的温度数据传输给N76E003芯片。

参照图2，该温度检测电路具有温控开关、热敏电阻等元件，温度变化时，热敏电阻自身的阻值也会有变化，该变化是有规律的，所以热敏电阻的对地电压可以经N76E003芯片处理后用来检测设备内部逆变电路功率器件的温度变化情况，当功率器件的温升上升到温控开关的动作温度后，温控开关闭合，N76E003芯片检测到此信号后，关断PWM信号输出，功率器件经风机冷却后，温控开关断开，N76E003芯片检测到此信号后，继续输出PWM信号

5、PWM信号放大电路、驱动隔离电路

PWM信号放大电路的输入端与N76E003芯片的相应的引脚直接连接，输出端与驱动隔离电路的输入端连接，驱动隔离电路的输出端与主回路电路中的逆变电路连接。

PWM信号放大电路用于放大N76E003芯片输出的PWM信号。

驱动隔离电路用于将PWM信号放大电路输出的频率可变且带死区控制的PWM信号转换成多组同步反向不共地的驱动信号，该驱动信号用来驱动主回路电路中的逆变电路工作。

6、一次电流采样电路

一次电流采样电路的输入端与主回路电路的互感器T的次级连接，输出端与N76E003芯片的相应的引脚直接连接。

一次电流采样电路用来采集通过逆变电路的电流的大小。

参照图2，一次电流采样电路由5个二极管、6个电阻、1个电压跟随器、1个电压比较器和1个电容组成。

二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4组成桥式整流电路，该桥式整流电路的输入端与主回路电路中的互感器T连接。

电阻R18、电阻R19和电阻R20构成三个I-V变换电阻，此三个I-V变换电阻与桥式整流电路的输出信号并联。

电阻R21与电容C5连接，电阻R21的另一端与桥式整流电路的输出端连接，电容C5的另一端接地。

电压跟随器U6B的同相输入端与电阻R21和电容C5的连接节点连接、反相输入端与输出端连接，输出端与N76E003芯片的引脚连接。

二极管D5的两端分别与电压跟随器U6B的同相输入端、电压比较器U6A的反相输入端连接。

电阻R22和电阻R23均与电压比较器U6A的同相输入端连接，电阻R22的另一端接地，电阻R23的另一端与+15V电源连接。

电压比较器U6A的输出端与N76E003芯片的引脚连接。

当该一次电流采样电路从主回路电路中的互感器T处采集到一次电流信号后，该一次电流信号先后经过桥式整流电路和I-V变换电阻的作用后，转换为电压信号，该电压信号分两路进行传输，具体的：

一路经过电压跟随器U6B后，通过第2引脚传输给N76E003芯片，在N76E003芯片中进行A/D转换后，形成一个控制信号，该控制信号用于控制PWM的占空比；

另一路经过电压比较器U6A，当电压比较器U6A的反相输入端的电压大于同相输入端的电压时，电压比较器U6A输出低电平信号，该低电平信号与N76E003芯片的第14引脚连接，当N76E003芯片检测到第14引脚为低电平时，形成另一个控制信号，该控制信号用于关断N76E003芯片的PWM信号输出，实现过流保护功能。

7、焊接电流采样电路

焊接电流采样电路的输入端与主回路电路的输出负极连接，连接点位于主回路电路中的采样电阻R的输出端。

焊接电流采样电路用来在焊接控制模式下采集主回路电路输出的焊接电流的大小，具体是通过采集采样电阻R两端的电压差来实现的。

参照图2，焊接电流采样电路由4个电阻、2个电容、1个电压放大器和1个电压跟随器组成。

电阻R9和电容C1均与电压放大器U5A的同相输入端连接，电阻R9的另一端与主回路电路的输出负极连接，连接点位于采样电阻R的输出端，电容C1的另一端接地。

电阻R10和电阻R11均与电压放大器U5A的反相输入端连接，电阻R10的另一端接地，电阻R11的另一端与电压放大器U5A的输出端连接。

电阻R12的两端分别与电压放大器U5A的输出端、电压跟随器U5B的同相输入端连接。

电压跟随器U5B的反相输入端与输出端连接，输出端与N76E003芯片的引脚连接。

电容C8的一端与+15V电源连接，另一端接地。

焊接电流采样电路采集到的采样电阻R两端的电压差信号经过同相放大器U5A的同向放大和电压跟随器U5B的跟随后，和N76E003芯片的第20引脚相连，在N76E003芯片内进行A/D转换后，形成一个控制信号，该控制信号用于控制PWM的占空比。

8、充电电流采样电路

充电电流采样电路的输入端与主回路电路的输出负极连接，连接点位于主回路电路中的采样电阻R的输出端。

充电电流采样电路用来在铅酸蓄电池充电控制模式下采集主回路电路输出的充电电流的大小，具体是通过采集采样电阻R两端的电压差来实现的。

参照图2，充电电流采样电路由3个电阻、1个误差放大器和1个电容组成。

电阻R19的一端与主回路电路的输出负极连接，连接点位于采样电阻R的输出端，另一端与误差放大器U7B的同相输入端连接。

电阻R40和电阻R41均与误差放大器U7B的反相输入端连接，电阻R41的另一端接地，电阻R40的另一端与误差放大器U7B的输出端连接，该输出端也是充电电流采样电路的输出端。

电容C3的一端与+15V电源连接，另一端接地。

充电电流采样电路采集到采样电阻R上的电压差后，采集到的信号经误差放大器U7B后和N76E003芯片的第3引脚相连，在N76E003芯片内进行A/D转换后，形成一个控制信号，该控制信号用来监测充电电流大小和控制PWM信号的占空比。

9、输出电压采样电路

输出电压采样电路的输入端与主回路电路的输出正极连接，输出端与N76E003芯片的相应的引脚直接连接。

输出电压采样电路用来在焊接控制模式下采集焊接电压、在充电控制模式下采集铅酸蓄电池两端的电压。

参照图2，输出电压采样电路由4个电阻、3个电容、1个二极管和1个电压跟随器组成。

电阻R13、电阻R14、电阻R15和电容C7连接在一起，电阻R13的另一端与二极管D6连接，二极管D6的另一端与主回路电路的输出正极连接，电阻R14和电容C7的另一端均接地，电阻R15的另一端与电压跟随器U7A的同相输入端连接。

电压跟随器U7A的输出端与反相输入端连接。

电容C2和电阻R16均与电压跟随器U7A的反相输入端连接，电容C2的另一端接地，电阻R16的另一端是该输出电压采样电路的输出端。

电容C4的一端与-15V电源连接，另一端接地。

输出电压采样电路采集到的输出电压信号先经过二极管D6，之后再经过电阻R13和电阻R14，经过电阻R13和电阻R14的分压作用后，再经过电压跟随器U7A阻抗变换，最后和N76E003芯片的第1引脚相连，在N76E003芯片内进行A/D转换后，形成一个控制信号，该控制信号用于调节PWM的占空比和推力电流的大小以及在充电控制模式下选择不同的充电模式。

弧焊机和铅酸蓄电池充电器在待机状态下，先通过本实用新型提供的控制电路中的参数输入电路选择控制模式——焊接控制模式、充电控制模式。

1、焊接控制模式

在焊接控制模式下，一次电流采样电路采集主回路电路上的一次电流信号，该一次电流信号在一次电流采样电路中被转换为电压信号，然后该电压信号分两路进行传输：一路经过电压跟随器U6B输出至N76E003芯片的第2引脚，进行A/D转换，该信号用于控制PWM的占空比；另一路经过电压比较器U6A，当电压比较器U6A的反相输入端的电压大于同相输入端的电压时，电压比较器U6A输出低电平信号至N76E003芯片的第14引脚，该信号用于关断N76E003芯片的PWM信号输出，实现过流保护功能。与此同时，焊接电流采样电路采集主回路电路的输出电流信号、输出电压采样电路采集主回路电路的输出电压信号，采集到的主回路电路的输出电流信号和输出电压信号都传输给N76E003芯片，在N76E003芯片内进行A/D转换后，最后输出一个占空比可调且频率固定的PWM信号，该PWM信号先后经过PWM信号放大电路放大、驱动隔离电路转换后，最后输入到主回路电路中的逆变电路中，对逆变电路的占空比进行控制，实现恒流输出的目的。

在焊接控制模式下，可以通过参数输入电路设置焊接时输出电流的大小、切换弧焊机的功能、设置不同功能的参数，参数显示电路可以通过数码管、指示灯等实时显示当前的所有参数。

2、充电控制模式

在充电控制模式下，N76E003芯片先不产生PWM信号，此时主回路电路的输出端的电压为0V，当蓄电池的正负极分别接在主回路电路的输出端的输出正极和输出负极时，输出电压采样电路采集蓄电池的电压信号，与此同时，充电电流采样电路采集充电电流信号，采集到的蓄电池的电压信号和充电电流信号都传输给N76E003芯片，在N76E003芯片内进行A/D转换后，最后输出一个占空比可调且频率固定的PWM信号，该PWM信号先后经过PWM信号放大电路放大、驱动隔离电路转换后，最后输入到主回路电路中的逆变电路中，对逆变电路的占空比进行控制，实现铅酸蓄电池的电压在不同阶段采用不同充电方式的目的。

在充电过程，随时检查蓄电池电压的大小，控制输出电流的大小，实现蓄电池在不同阶段切换不同充电方式的功能。

在蓄电池过放电阶段，采用微小电流激活方式，使电压快速提升，然后进入脉冲恒流充电阶段，待蓄电池电压到一定值后，进行恒压充电，待蓄电池电量进一步恢复后，进入涓流浮充状态，维持一段时间后，充电器停止输出，此时充电过程完成。

在充电控制模式下，可以通过参数输入电路选择不同的充电电流和不同的充电方式，参数显示电路可以通过数码管、指示灯等实时显示当前的充电电压和充电电流，方便用户使用。

需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。