一种便携式激光焊接电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种便携式激光焊接电源，包括电源输入单元、外部控制信号单元、微电脑控制单元、人机控制单元、电源控制单元、电能存储单元、预燃单元、电流控制单元、用于向氙灯输出信号的输出单元和用于散热的散热单元；微电脑控制单元与外部控制信号单元、人机控制单元、电源控制单元和预燃单元连接，电源控制单元还与电源输入单元、电能存储单元和散热单元连接，电流控制单元与电能存储单元和输出单元连接，输出单元与预燃单元连接，预燃单元还与电能存储单元和微电脑控制单元连接，电源控制单元包括安装于散热单元上的半波倍压整流桥。实施本实用新型的便携式激光焊接电源，具有以下有益效果：体积较小、功率消耗小、成本较低。
【专利说明】一种便携式激光焊接电源
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种便携式激光焊接电源。
【背景技术】
[0002]激光焊接电源是脉冲氙灯泵浦YAG激光器的能源，它向氙灯泵浦激光器提供泵浦能量，控制激光输出能量和重复频率，是一种用于氙灯泵浦YAG激光焊接机的电源装置，应用于首饰激光焊接机、模具激光焊接机和自动化激光焊接机等激光焊接设备。
[0003]激光焊接机除了精细的光学系统外，电源系统是至关重要的，它将影响激光的光功率，是决定激光焊接机整体性能的重要因素。随着激光加工技术和工艺质量的飞速发展，对激光电源的性能和质量要求也不断提高。如对激光电源的效率、体积、重量、抗干扰性、纹波等都提出了全新的要求。传统的激光焊接电源体积庞大，电路功率消耗大，电路零件过多造成成本较高，随着技术的发展，使得电路的工作电流越来越大，体积越来越小。给电源设计提出了新的难题。因此，大电流、高效率及小体积的电源成为激光焊接电源发展的主流。
实用新型内容
[0004]本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述体积较大、功率消耗大、成本较高的缺陷，提供一种体积较小、功率消耗小、成本较低的便携式激光焊接电源。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种便携式激光焊接电源，包括电源输入单元、外部控制信号单元、微电脑控制单元、人机控制单元、电源控制单元、电能存储单元、预燃单元、电流控制单元、用于向氙灯输出信号的输出单元和用于散热的散热单元；所述电源输入单元输入交流电后，由所述外部控制信号单元通过外部控制信号启动所述微电脑控制单元和人机控制单元工作，所述微电脑控制单元检测到水压及温度在正常范围时控制所述电源控制单元给所述电能存储单元充电，所述电能存储单元在充电过程中给所述预燃单元充电，当所述电能存储单元的电压达到设定值时，所述微电脑控制单元输出氙灯点火信号控制所述预燃单元点燃所述氙灯，在所述氙灯预燃时，所述微电脑控制单元输出驱动脉冲控制信号来驱动所述电流控制单元，所述电能存储单元的电能经过所述电流控制单元向氙灯输出电流脉冲，所述微电脑控制单元将电流设定值与所述氙灯的电流检测值进行比较，并相应控制所述电流控制单元的开通或关断以控制所述氙灯的电流；所述电源控制单元包括用于向所述电能存储单元进行充电的半波倍压整流桥，所述半波倍压整流桥安装于所述散热单元上。
[0006]在本实用新型所述的便携式激光焊接电源中，所述电源控制单元还包括充电电阻、放电电阻、主接触器和充电接触器；所述充电电阻与所述充电接触器并联，并联的一端与所述主接触器的一端连接，并联的另一端与所述半波倍压整流桥的一端连接，所述主接触器的一输入端与所述电源输入单元的一端连接，所述半波倍压整流桥的另一端与所述电能存储单元的一端连接，所述电能存储单元的另一端与所述放电电阻连接，所述放电电阻还与所述主接触器连接。[0007]在本实用新型所述的便携式激光焊接电源中，所述电源输入单元包括第一接线端子，所述外部控制信号单元包括第二接线端子和启动继电器；所述第一接线端子的一输出端与所述第二接线端子的一输入端连接，所述第二接线端子的一输出端与所述启动继电器的一输入端连接。
[0008]在本实用新型所述的便携式激光焊接电源中，所述微电脑控制单元包括控制板电源、驱动板、控制板和可控硅板；所述控制板电源的输入端与所述启动继电器的输出端连接，所述控制板电源的一输出端与所述驱动板的一输入端连接，所述控制板电源的另一输出端与所述控制板的一输入端连接，所述控制板的另一输入端与所述第二接线端子的另一输出端连接，所述控制板的一输出端与所述驱动板的另一输入端连接，另一输出端与所述可控硅板的输入端连接，所述可控硅板的一输出端与所述第二接线端子的另一输入端连接，另一输出端与所述主接触器的一输入端连接。
[0009]在本实用新型所述的便携式激光焊接电源中，所述电能存储单元包括储能电容组，所述输出单元包括第三接线端子，所述电流控制单元包括斩波模块、空心电感、隔离接触器和氙灯电流传感器；所述斩波模块的一输入端与所述储能电容组的一输出端连接，另一输入端与所述驱动板连接，输出端与所述空芯电感连接，所述空芯电感的另一端与所述隔离接触器的一输入端连接，所述隔离接触器的一输出端与所述第三接线端子的一输入端连接，所述第三接线端子的输出端连接所述氙灯，所述氙灯电流传感器的输出端与所述控制板的第三输入端连接；所述斩波模块为大功率集成化IGBT模块。
[0010]在本实用新型所述的便携式激光焊接电源中，所述预燃单元包括预燃电阻和预燃板；所述预燃电阻的一端与所述储能电容组的另一输出端连接，所述预燃电阻的另一端与所述预燃板的一输入端连接，所述预燃板的另一输入端与所述可控硅板的第三输出端连接，所述预燃板的一输出端与所述充电接触器的一输入端连接，另一输出端与所述隔离接触器的另一输入端连接，第三输出端与所述第三接线端子的一输入端连接。
[0011 ] 在本实用新型所述的便携式激光焊接电源中，所述散热单元包括散热风扇、散热器和温度传感开关，所述散热风扇的一端与所述启动继电器连接，所述散热风扇的另一端与所述散热器的一端连接，所述散热器的另一端与所述温度传感开关的一端连接，所述温度传感开关的另一端与所述控制板连接。
[0012]在本实用新型所述的便携式激光焊接电源中，所述散热风扇安装于所述散热器底部，所述温度传感开关和预燃电阻安装于所述散热器上。
[0013]在本实用新型所述的便携式激光焊接电源中，所述半波倍压整流桥和斩波模块安装于散热器上，所述隔离接触器安装于散热器上，所述驱动板安装在机箱后面的边角上。
[0014]在本实用新型所述的便携式激光焊接电源中，所述充电电阻和放电电阻安装于机箱前面板内侧，所述主接触器、充电接触器和启动继电器安装于机箱底板左前侧，所述控制板、可控硅板和控制板电源安装于所述机箱底板左后侧且叠层安装。
[0015]实施本实用新型的便携式激光焊接电源，具有以下有益效果:由于电源控制单元包括用于向电能存储单元进行充电的半波倍压整流桥，减少了零部件，所以其体积较小、功率消耗小、成本较低。
【专利附图】
【附图说明】[0016]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本实用新型便携式激光焊接电源一个实施例中的内部电路结构框图；
[0018]图2是所述实施例中便携式激光焊接电源的电气原理主电路图；
[0019]图3是所述实施例中便携式激光焊接电源的预燃板、可控硅板、驱动板及
[0020]控制板电源的接线图；
[0021]图4是所述实施例中便携式激光焊接电源的控制板接线图。
【具体实施方式】
[0022]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0023]在本实用新型在便携式激光焊接电源实施例中，该便携式激光焊接电源的内部电路结构框图如图1所示，图2是本实施例中便携式激光焊接电源的电气原理主电路图；图3是本实施例中预燃板、可控硅板、驱动板及控制板电源的接线图；图4是本实施例中控制板接线图。本实施例中的便携式激光焊接电源用于氙灯泵浦YAG激光焊接机，应用于首饰激光焊接机、模具激光焊接机、自动化激光焊接机等。该激光焊接电源属于大功率调流型脉冲电源，该激光焊接电源电气性能指标:电源功率0-8KW可调，脉冲电流50-400A可调，脉冲宽度0.l-20mS可调，脉冲频率0-50HZ可调。如图1至图4所示，该便携式激光焊接电源包括电源输入单元1、外部控制信号单元2、微电脑控制单元3、人机控制单元4、电源控制单元
5、电能存储单元6、预燃单元7、电流控制单元9、用于向氙灯输出信号的输出单元8和用于散热的散热单元10 ;电源输入单元I输入交流电后，由外部控制信号单元2通过外部控制信号启动微电脑控制单元3和人机控制单元4工作，微电脑控制单元3检测到水压及温度在正常范围时控制电源控制单元5给电能存储单元6充电，电能存储单元6在充电过程中给预燃单元7充电，当电能存储单元6的电压达到设定值时，微电脑控制单元3输出氙灯点火信号控制预燃单元7点燃氙灯，在氙灯预燃时，微电脑控制单元3输出驱动脉冲控制信号来驱动电流控制单元9，电能存储单元6的电能经过电流控制单元向氙灯输出电流脉冲，微电脑控制单元3将电流设定值与氙灯的电流检测值进行比较，并相应控制电流控制单元的开通或关断以控制氙灯的电流；电源控制单元包括用于向电能存储单元6进行充电的半波倍压整流桥Dl，半波倍压整流桥Dl安装于散热单元10上，由于使用半波倍压整流桥D1，所以减少了零部件，降低了成本。
[0024]本实施例中，电源控制单元5还包括充电电阻R2、放电电阻R1、主接触器Jl和充电接触器J2 ;充电电阻R2与充电接触器J2并联，并联的一端与主接触器Jl的一端连接，并联的另一端与半波倍压整流桥Dl的一端连接，主接触器Jl的一输入端与电源输入单元I的一端连接，半波倍压整流桥Dl的另一端与电能存储单元6的一端连接，电能存储单元6的另一端与放电电阻Rl连接，放电电阻Rl还与主接触器Jl连接。[0025]本实施例中，电源输入单元包括第一接线端子JXDZl，外部控制信号单元2包括第二接线端子JXDZ2和启动继电器J3 ;第一接线端子JXDZl的一输出端与第二接线端子JXDZ2的一输入端连接，第二接线端子JXDZ2的一输出端与启动继电器J3的一输入端连接。
[0026]本实施例中，微电脑控制单元包括控制板电源DY、驱动板QDB、控制板KZB和可控硅板KKGB ;控制板电源DY的输入端与启动继电器J3的输出端连接，控制板电源DY的一输出端与驱动板QDB的一输入端连接,控制板电源DY的另一输出端与控制板KZB的一输入端连接，控制板KZB的另一输入端与第二接线端子JXDZ2的另一输出端连接，控制板KZB的一输出端与驱动板QDB的另一输入端连接,另一输出端与可控娃板KKGB的输入端连接,可控硅板KKGB的一输出端与第二接线端子JXDZ2的另一输入端连接，另一输出端与主接触器Jl的一输入端连接。
[0027]本实施例中，电能存储单元6包括储能电容组CZ，输出单元8包括第三接线端子JXDZ3，电流控制单元9包括斩波模块IGBTl、空心电感L1、隔离接触器J4和氙灯电流传感器HR ;斩波模块IGBTl的一输入端与储能电容组CZ的一输出端连接,另一输入端与驱动板QDB连接，输出端与空芯电感LI连接，空芯电感LI的另一端与隔离接触器J4的一输入端连接，隔离接触器J4的一输出端与第三接线端子JXDZ3的一输入端连接，第三接线端子JXDZ3的输出端连接氙灯，氙灯电流传感器HR的输出端与控制板KZB的第三输入端连接。值得一提的是，本实施例中，斩波模块IGBTl为大功率集成化IGBT模块，其减少了电路零件数量，降低了故障率，降低了成本。现有技术中，BUCK斩波功率器件过多，其故障率较高，而本实施例中的斩波模块IGBTl上安装电压尖峰吸收电容，利用上桥进行BUCK斩波，利用下桥进行BUCK续流，节省功率元件的数量，降低功率元件的故障率。
[0028]本实施例中，预燃单元7包括预燃电阻R3和预燃板YRB ;预燃电阻R3的一端与储能电容组CZ的另一输出端连接，预燃电阻R3的另一端与预燃板YRB的一输入端连接，预燃板YRB的另一输入端与可控硅板KKGB的第三输出端连接，预燃板YRB的一输出端与充电接触器J2的一输入端连接，另一输出端与隔离接触器J4的另一输入端连接，第三输出端与第三接线端子JXDZ3的一输入端连接。
[0029]本实施例中，散热单元10包括散热风扇FS、散热器SRQ和温度传感开关WT，散热风扇FS的一端与启动继电器J3连接，散热风扇FS的另一端与散热器SRQ的一端连接，散热器SRQ的另一端与温度传感开关WT的一端连接，温度传感开关WT的另一端与控制板KZB连接。本实施例中，散热器SRQ、散热风扇FS与空心电感LI具有相互配合的安装结构。散热风扇FS(本实施例中有两个)安装于散热器SRQ底部，温度传感开关WT安装于散热器SRQ上。本实施例中，散热风扇FS由下从上，向散热器SRQ吹风散热，热量从散热器SRQ的两端散发，从散热器SRQ吹出来的风吹到空心电感LI，给空心电感LI散热。本实施例中，散热器SRQ设定的过热保护温度范围为70-85度，空心电感LI的工作温度可以达到150度，所以用散热器SRQ吹出的风给空心电感LI散热，可以节省安装空间，缩小机箱尺寸，节约材料，降低成本。值得一提的是，本实施例中，预燃电阻R3也安装在散热器SRQ上，由散热器SRQ给预燃电阻R3散热，可以节省安装空间，缩小机箱尺寸，节约材料，降低成本。
[0030]本实施例中，半波倍压整流桥Dl和斩波模块IGBTl安装于散热器SRQ上，由散热器SRQ给半波倍压整流桥Dl和斩波模块IGBTl散热，可以节省安装空间，缩小机箱尺寸，节约材料，降低成本。隔离接触器J4安装于散热器SRQ上，驱动板QDB安装在机箱后面的边角上，便于接线，节省工时，驱动板QDB安装在机箱后面的边角上，降低驱动板QDB与斩波模块IGBTl的接线距离，可以节省安装空间，缩小机箱尺寸。
[0031]本实施例中，充电电阻R2和放电电阻Rl安装于机箱前面板内侧，主接触器J1、充电接触器J2和启动继电器J3安装于机箱底板左前侧，控制板KZB、可控硅板KKGB和控制板电源DY安装于机箱底板左后侧且叠层安装，可以节省安装空间，缩小机箱尺寸。
[0032]本实施例中，具体来讲，人机控制单元4包括触摸显示屏CMP，由第一接线端子JXDZl输入交流220V电源，通过第二接线端子JXD2的外部电源控制线路和启动继电器J3，启动继电器J3启动后，控制板电源DY、散热风扇FS、触摸显示屏CMP、控制板KZB、可控硅板KKGB、驱动板QDB都上电工作。在触摸显示屏CMP上操作启动电源，电流板检测到水压正常、散热器SRQ温度正常的信号后，控制板KZB输出信号控制可控硅板KKGB启动主接触器Jl，放电电阻Rl断开，交流220V的电源通过主接触器Jl、充电电阻R2、半波倍压整流桥Dl给储能电容组CZ充电。储能电容组CZ上的电压经过预燃电阻R3给预燃板YRB供电，预燃板YRB的输出送到到氙灯电极端。充电时间达到20秒时，储能电容组CZ的电压充到设定值(本实施例中为600V)后，控制板KZB输出氙灯点火信号控制可控硅板KKGB启动预燃板YRB，预燃板YRB在氙灯两端的电极上产生20KV-30KV的高压，点燃氙灯，预燃电阻R3给氙灯维持200-400MA的预燃维持电流，氙灯维持预燃后，预燃板YRB输出控制信号启动隔离接触器J4及充电接触器J2吸合。隔离接触器J4及充电接触器J2吸合后，控制板KZB输出驱动脉冲控制信号控制驱动板QDB驱动斩波模块IGBT1，储能电容组CZ的电能经过斩波模块IGBT1、空心电感L1、隔离接触器J4向氙灯输出电流脉冲，氙灯电流传感器HR把检测到的电流值送到控制板KZB，控制板KZB检测到氙灯电流值正常后，发送通讯信号控制触摸显示屏CMP显示激光焊接电源启动正常。启动正常后，当控制板ZB接收到外部激光出光信号(脚踏信号)，控制板KZB先发出气阀控制信号控制可控硅板KKGB启动气阀(气阀为外部的辅助电气设备)，延时500ms后，控制板KZB根据触摸屏设定的脉冲电流、脉冲宽度、脉冲频率数值而输出IGBT脉冲控制信号，控制驱动板QDB驱动斩波模块IGBTl，控制板KZB通过将电流设定值和氙灯电流传感器HR的检测值进行比较，控制斩波模块IGBTl的开通和关断，从而达到控制氙灯电流的目的。
[0033]总之，在本实施例中，通过对焊接电源的内外部结构进行合理布局设计，减小了电源的体积，节约了能耗，便于使用安装，一体化机箱便于搬运。该焊接电源采用的半波倍压整流结构和大功率集成化斩波模块，合理利用散热器SRQ结构，减少了电路零件数量，降低了故障率。此外，该焊接电源采用了软件PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制，简称PWM) BUCK调流模式，可以实现变频PWM电流调节控制，最高输出电流可达400A，纹波电流精度高达±2%，内置过流、欠压及开路保护功能。
[0034]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种便携式激光焊接电源，其特征在于，包括电源输入单元、外部控制信号单元、微电脑控制单元、人机控制单元、电源控制单元、电能存储单元、预燃单元、电流控制单元、用于向氣灯输出信号的输出单兀和用于散热的散热单兀；所述电源输入单兀输入交流电后，由所述外部控制信号单元通过外部控制信号启动所述微电脑控制单元和人机控制单元工作，所述微电脑控制单元检测到水压及温度在正常范围时控制所述电源控制单元给所述电能存储单元充电，所述电能存储单元在充电过程中给所述预燃单元充电，当所述电能存储单元的电压达到设定值时，所述微电脑控制单元输出氙灯点火信号控制所述预燃单元点燃所述氙灯，在所述氙灯预燃时，所述微电脑控制单元输出驱动脉冲控制信号来驱动所述电流控制单元，所述电能存储单元的电能经过所述电流控制单元向氙灯输出电流脉冲，所述微电脑控制单元将电流设定值与所述氙灯的电流检测值进行比较，并相应控制所述电流控制单元的开通或关断以控制所述氙灯的电流；所述电源控制单元包括用于向所述电能存储单元进行充电的半波倍压整流桥，所述半波倍压整流桥安装于所述散热单元上。
2.根据权利要求1所述的便携式激光焊接电源，其特征在于，所述电源控制单元还包括充电电阻、放电电阻、主接触器和充电接触器；所述充电电阻与所述充电接触器并联，并联的一端与所述主接触器的一端连接，并联的另一端与所述半波倍压整流桥的一端连接，所述主接触器的一输入端与所述电源输入单元的一端连接，所述半波倍压整流桥的另一端与所述电能存储单元的一端连接，所述电能存储单元的另一端与所述放电电阻连接，所述放电电阻还与所述主接触器连接。
3.根据权利要求2所述的便携式激光焊接电源，其特征在于，所述电源输入单元包括第一接线 端子，所述外部控制信号单元包括第二接线端子和启动继电器；所述第一接线端子的一输出端与所述第二接线端子的一输入端连接，所述第二接线端子的一输出端与所述启动继电器的一输入端连接。
4.根据权利要求3所述的便携式激光焊接电源，其特征在于，所述微电脑控制单元包括控制板电源、驱动板、控制板和可控硅板；所述控制板电源的输入端与所述启动继电器的输出端连接，所述控制板电源的一输出端与所述驱动板的一输入端连接，所述控制板电源的另一输出端与所述控制板的一输入端连接，所述控制板的另一输入端与所述第二接线端子的另一输出端连接，所述控制板的一输出端与所述驱动板的另一输入端连接，另一输出端与所述可控硅板的输入端连接，所述可控硅板的一输出端与所述第二接线端子的另一输入端连接，另一输出端与所述主接触器的一输入端连接。
5.根据权利要求4所述的便携式激光焊接电源，其特征在于，所述电能存储单元包括储能电容组，所述输出单元包括第三接线端子，所述电流控制单元包括斩波模块、空芯电感、隔离接触器和氙灯电流传感器；所述斩波模块的一输入端与所述储能电容组的一输出端连接，另一输入端与所述驱动板连接，输出端与所述空芯电感连接，所述空芯电感的另一端与所述隔离接触器的一输入端连接，所述隔离接触器的一输出端与所述第三接线端子的一输入端连接，所述第三接线端子的输出端连接所述氙灯，所述氙灯电流传感器的输出端与所述控制板的第三输入端连接；所述斩波模块为大功率集成化IGBT模块。
6.根据权利要求5所述的便携式激光焊接电源，其特征在于，所述预燃单元包括预燃电阻和预燃板；所述预燃电阻的一端与所述储能电容组的另一输出端连接，所述预燃电阻的另一端与所述预燃板的一输入端连接，所述预燃板的另一输入端与所述可控硅板的第三输出端连接，所述预燃板的一输出端与所述充电接触器的一输入端连接，另一输出端与所述隔离接触器的另一输入端连接，第三输出端与所述第三接线端子的一输入端连接。
7.根据权利要求6所述的便携式激光焊接电源，其特征在于，所述散热单元包括散热风扇、散热器和温度传感开关，所述散热风扇的一端与所述启动继电器连接，所述散热风扇的另一端与所述散热器的一端连接，所述散热器的另一端与所述温度传感开关的一端连接，所述温度传感开关的另一端与所述控制板连接。
8.根据权利要求7所述的便携式激光焊接电源，其特征在于，所述散热风扇安装于所述散热器底部，所述温度传感开关和预燃电阻安装于所述散热器上。
9.根据权利要求7所述的便携式激光焊接电源，其特征在于，所述半波倍压整流桥和斩波模块安装于散热器上，所述隔离接触器安装于散热器上，所述驱动板安装在机箱后面的边角上。
10.根据权利要求4所述的便携式激光焊接电源，其特征在于，所述充电电阻和放电电阻安装于机箱前面板内侧，所述主接触器、充电接触器和启动继电器安装于机箱底板左前侧，所述控制板、可控硅板和`控制板电源安装于所述机箱底板左后侧且叠层安装。
【文档编号】H02M9/06GK203596762SQ201320546257
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】王毅 申请人:深圳市灵光电源有限公司