专利名称：大功率mosfet逆变式等离子切割机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及焊接设备，尤其是一种大功率MOSFET逆变式等离子切割机。
背景技术：
目前逆变MOSFET等离子切割机生产厂家很多，其产品千差万别，由于布局 布线等工艺性处理不好，产品很难通过欧洲CE标准EMC检测。由于主变压器漏 感较大，及切割机的电磁辐射很严重，严重影响电网质量及人的身心健康，对 周边其他设备也造成干扰。另外由于风道设计不够合理，许多厂家产品功率小、 负载持续率低，无法满足大功率长时间的使用要求。另外，目前50安以下等离 子切割机较多，性能也相对稳定，50安以上大功率等离子切割机很少，可靠性 也较差。 发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够满足欧洲CE标准检测要求、 性能稳定、负载持续率高的大功率MOSFET逆变式等离子切割机。
为解决上述技术问题，本实用新型大功率MOSFET逆变式等离子切割机，包 括顺序连接的EMC电路、输入整流滤波电路、逆变电路、隔离降压电路、二次 整流滤波电路、控制电路、隔离驱动电路，且隔离驱动电路与逆变电路相连， 特别是设有高频维弧电路，该高频维弧电路与二次整流滤波电路双向联通。
该高频维弧电路由继电器(REL1， REL2)及周围电路连接构成。
设有手开关控制电路，该手开关控制电路由手开关(S4， S5)、三极管(Q2， Q3)、场效应管VT9、电磁阀V2及周围电路连接构成。
设有PCB板和F形散热片，所述控制电路、隔离驱动电路和逆变电路制作在上PCB板上，所述隔离降压电路和二次整流滤波电路制作在中PCB板上，上 PCB板安装于两组F形散热片顶面，中PCB板安装于两组F形散热片底面，左右 两组F形散热片相对安装且构成下部风道，中PCB板上的电子电路元件位于该 下部风道内。
本实用新型采用全桥逆变方式，可以提高功率因数，减少电源自身损耗。 由于在电源输入端设计了EMC滤波电路，使该机真正满足欧洲CE检测要求。由 于采用两块PCB板和两个散热片组成风道式结构，散热性能好，负载持续率高。 特别是采用双逆变式结构单元，该机输出功率大于50安。整机电路简单、保护 功能全面、调试维护方便。以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型的电路方框图。
图2是本实用新型的电路原理图。
图3为本实用新型主机组装结构示意图。
图中1为EMC电路，2为输入整流滤波电路，3为逆变电路，4为隔离降压 电路，5为二次整流滤波电路，6高频维弧电路，7为控制电路，8为隔离驱动 电路。Kl为控制厚膜电路；Ql为隔离驱动厚膜电路；El为辅助电源电路。
具体实施方式
如
图1所示，本实用新型大功率MOSFET逆变式等离子切割机，包括顺序连 接的EMC电路1、输入整流滤波电路2、逆变电路3、隔离降压电路4、 二次整 流滤波电路5、控制电路7、隔离驱动电路8，且隔离驱动电路8与逆变电路3 相连，特别是设有高频维弧电路6，该高频维弧电路6与二次整流滤波电路5双 向联通，所谓双向联通即它们的信号能够相互输入、输出。
图1中所示各个电路的构成和相互关系参见图2。
如图2所示，EMC电路1由电容(C17 C19, 、 C32 C35)、电阻R34 R37、
电感L2 L4连接构成。
如图2所示，逆变电路3是由若干只MOSFET场效应管VT1 VT4并联组成
的全桥逆变电路。每只场效应管的栅极串联一只4. 7 10R电阻，防止驱动过冲，
并保护驱动电路不受由于场效应管击穿传过来的电压的损坏。
隔离驱动厚膜电路Q1即隔离驱动电路8由一个一组初级输入，四组次级输
出的驱动变压器、及一些电阻、二极管、稳压二极管、电容连接构成，用于驱
动逆变电路工作。
辅助电源电路E1给控制电路、驱动电路供电。 维弧控制电路6由继电器(REL1， REL2)及周围电路连接构成。 通过电流耦合器TR1对主电路进行不断的采样， 一旦出现过大的电流即通
过半波整流电路(D6， D7)给电容C41充电得到一个高电压，使控制模块K1起
到保护作用。
由电阻(R51， R40)、电容C49、电位器VR3组成输出电流给定电路。控制 电路K1由电位器的分压值来决定输出电流大小。当输出电流发生波动时，由分 流器R12采样电流值，经负反馈电路反向调节控制电路K1的4脚电压，以达到 稳定输出的效果。
热敏开关RC1安装于散热器上， 一旦散热器(参见图3)温度过高，热敏开 关便导通，同样使控制模块K1起到保护作用，使焊机停止工作。
抗不平衡电容C27用于阻止主变压器上有直流分量流过，以提高整机效率。 电阻R4、电容C8;电阻R7、电容C9;电阻R18、电容C7;电阻R25、电容 C10分组构成4个桥臂的吸收方式，吸收杂散电感产生的尖峰毛剌。如图2所示，三相输入交流先经电容C17 C19吸收尖峰毛剌电压，再经 过由三线并绕在同一个磁环上的共模电感(L2 L4)以限制谐波电流。然后再 经电容C32 C34，电容C35，电阻(R34 R37)，将输入波形的毛刺降到最低。
如图2所示，三相交流电电源经EMC电路滤除干扰，再经整流桥BR1 BR3 整流，电解电容(C1， C20)滤波后成为直流电，再由MOSFET场效应管全桥逆变 为高频交流电，通过隔离降压电路降为高频低压交流电，经高速整流管D1 D4 构成的全桥整流电路整流为直流电。电阻R8 R10，电容C11 C14构成相应的 吸收回路，以保护整流管D1 D4。输出电抗L1用来限制浪涌电流并使输出电流 连续。
控制电路K1能够实现脉宽调制(PWM)、温度保护、开关机保护及过压欠压 保护的功能，它的P菌信号送至隔离驱动电路8使其产生快速开通或关断4路 场效应管的信号，推动4个桥臂实现全桥逆变，这样驱动电路便大大简化。
如图2所示，手开关控制电路由开关(S4， S5)、三极管(Q2， Q3)、场效 应管VT9、电磁阀V2及周围电路连接构成。
手开关电路实现开关S5是气路检测开关，当气路有气时，为闭合，因此 在正常工作时可认为其始终闭合。当手开关S4未闭合时，24V电源通过电阻R44 使三极管Q3导通，并通过电容C38滤波拉低了控制模块Kl的18脚，电路处于 无输出状态。手开关S4闭合后，24V电源经电阻R44使三极管Q2导通，三极 管Q3截止，控制模块K1的18脚为高电平，电路开始输出功率。同时，电磁阀 吸合空气接通。当手开关断开，控制模块Kl的18脚被拉低而封波电路停止输 出，因电容C44有一个放电延时，电磁阀要过一会才关断。便完成了空气后走 而电流先走的功能。
高频维弧功能实现当手开关闭合时，输出端的空载电压比较高，直接继电器(REL1， REL2)吸合。使维弧端和输出正端接通。由逆变输出的电流也 经过了变压器和四倍压整流电路，变为高频高压电流。然后放电嘴F1因高压击 穿空气放电，此时相当于变压器T3、电容C43短路，这时电容C43和变压器T3 产生高频振荡。由于输出能量的不断补充，使得每隔一定时间，变压器T3、电 容C43便产生高频振荡电流，并通过变压器T3次级输出到输出端，切割枪的极 针和喷嘴间产生电弧。当枪嘴和工件接触开始切割时，维弧电弧引燃切割电弧， 输出端便有电流产生，输出电压降得很低，继电器(REL1， REL2)随即断开， 高压高频和维弧都被切断。
如图3所示，本实用新型设有PCB板和F形散热片，所述控制电路7、隔离 驱动电路8和逆变电路3制作在上PCB板9上，所述隔离降压电路4和二次整 流滤波电路5制作在中PCB板10上，上PCB板9安装于两组F形散热片(ll、 12)顶面，如箭头13所示；中PCB板lO安装于两组F形散热片(ll、 12)底面， 如箭头14所示；左右两组F形散热片相对安装且构成下部风道15，中PCB板 10上的电子电路元件位于该下部风道15内。EMC电路1、输入整流滤波电路2、 高频维弧电路6安装于整机底板(图中未画)上。整机结构经这样优化组合后， 体积小散热性好，组装维修方便。为增大输出功率采用两个相同的上述结构单 元并联后输出，便实现了双逆变大功率的切割机。
根据本实用新型图2、图3组装的逆变式等离子切割机，测试结果达到如下 技术要求1.额定输入功率15KW; 2.额定输入电流40A; 3.额定输出电压120V; 4.输出电流调节20A 100A; 5.负载持续率60%; 6.空载电压270V; 7.空载损耗 100W; 8.效率85%; 9.功率因数0.93。
权利要求1. 一种大功率MOSFET逆变式等离子切割机，包括顺序连接的EMC电路、输入整流滤波电路、逆变电路、隔离降压电路、二次整流滤波电路、控制电路、隔离驱动电路，且隔离驱动电路与逆变电路相连，其特征在于，设有高频维弧电路，该高频维弧电路与二次整流滤波电路双向联通。
2. 根据权利要求1所述的大功率M0SFET逆变式等离子切割机,其特征在于， 该高频维弧电路由继电器(REL1， REL2)及周围电路连接构成。
3. 根据权利要求1所述的大功率M0SFET逆变式等离子切割机,其特征在于， 设有手开关控制电路，该手开关控制电路由手开关(S4, S5)、三极管(Q2， Q3)、 场效应管VT9、电磁阀V2及周围电路连接构成。
4. 根据权利要求1所述的大功率M0SFET逆变式等离子切割机，其特征在于， 设有PCB板和F形散热片，所述控制电路、隔离驱动电路和逆变电路制作在上 PCB板上，所述隔离降压电路和二次整流滤波电路制作在中PCB板上，上PCB板 安装于两组F形散热片顶面，中PCB板安装于两组F形散热片底面，左右两组F 形散热片相对安装且构成下部风道，中PCB板上的电子电路元件位于该下部风 道内。
专利摘要一种能够满足欧洲CE标准检测要求、性能稳定、负载持续率高的大功率MOSFET逆变式等离子切割机。包括顺序连接的EMC电路、输入整流滤波电路、逆变电路、隔离降压电路、二次整流滤波电路、控制电路、隔离驱动电路，且隔离驱动电路与逆变电路相连，特别是设有高频维弧电路，该高频维弧电路与二次整流滤波电路双向联通。该高频维弧电路由继电器及周围电路连接构成。设有手开关控制电路，设有PCB板和F形散热片使主机形成风道结构。作为焊接设备广泛用于工农业。
文档编号B23K10/00GK201249327SQ200820111318
公开日2009年6月3日 申请日期2008年4月15日 优先权日2008年4月15日
发明者徐爱平 申请人:深圳市佳士科技发展有限公司