专利名称：一种微型电弧焊机电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对金属进行融接的焊接电源装置，尤其是一种能适用于家庭使用新型的微型电弧焊机的电路。
背景技术：
焊接电源的制造已有100多年的发展历史，进入20世纪60年代之后，硅整流元件、大功率晶体管(GTR)、场效应管(M0SFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等器件的相继出现，集成电路技术和控制技术的发展，为电子焊接电源的发展提供了更广阔的空间，其中最引人注目的是逆变焊接电源。但是，目前现有的逆变焊接电源电路过于简单，且其控制回路和焊接回路是连在一起的，这样就必须提高电路中元器件的耐压等级，使其成本提高，而且存在安全隐患。同时，此种电路结构的输出电流也不很稳定，大大影响了电弧焊机工作时整机的可靠性。鉴于上述情况，有必要对现有的小型电弧焊机的电路结构进行改进调整。
发明内容本实用新型的目的是解决现有技术中所存在的上述问题，提供一种新型的微型电弧焊机电路。本实用新型是这样实现的一种新型的微型电弧焊机电路，包括电路输入端和输出端，其特征在于所述电路输入端与隔离采样模块的输入端连接，隔离采样模块的输出端与比较模块第一输入端连接，比较模块的第二输入端接有给定电位块，该比较模块的输出端与控制模块的第一输入端连接，控制模块的输出端与驱动模块的输入端连接，驱动模块的输出端与逆变电路的输入端连接、逆变电路的第一输出端与电路输出端连接；电路输出端与保护电路模块的输入端连接，保护电路模块的输出端与控制模块的第二输入端连接；该逆变电路的第二输出端与取样模块的输入端连接，取样模块的输出端与整流模块的输入端连接，整流模块的输出端与比较模块的第三输入端连接。所述隔离采样模块包括一集成线性霍尔电路IC4，比较模块包括第一比较器和第二比较器，控制模块包括一脉冲宽度调制电路IC1，所述电路输入端与集成线性霍尔电路 IC4的输入端连接，该集成线性霍尔电路IC4的输出端与第一比较器的第一输入端连接，该第一比较器的第二输入端与一给定电位块连接，第一比较器的输出端与第二比较器的第一输入端连接，第二比较器的输出端与脉冲宽度调制电路ICl的ER端连接，脉冲宽度调制电路ICl的输出端与驱动模块相连，该驱动模块与第一脉冲变压器Bl的初级连接，第一脉冲变压器Bl的次级与逆变电路的输入端连接，该逆变电路的第一输出端与非晶主变B2初级连接，非晶主变B2的次级与电路输出端连接。所述取样模块包括一电流互感器CT和整流电路DF，所述逆变电路的第二输出端与电流互感器CT的输入端连接，电流互感器CT的输出端与整流电路DF的输入端连接，该整流电路DF的输出端与比较模块中第二比较器的第二输入端连接。所述驱动模块包括MOS集成电路IC2和IC3，脉冲宽度调制电路ICl的输出端分别并接有MOS集成电路IC2和IC3的输入端，MOS集成电路IC2和IC3的输出端之间串联有第一脉冲变压器Bl的初级。所述逆变电路由4个IGBT绝缘栅双极晶体管IGBTl、IGBT2、IGBT3和IGBT4组成全桥式电路，IGBTl和IGBT2组成一桥臂，IGBT3和IGBT4组成另一桥臂，两桥臂之间串有非晶主变B2的初级，IGBTl (IGBT3)的集电极接正电压，其发射极接IGBT2 (IGBT4)的集电极，IGBT2的发射极与电流互感器CT的输入端正向连接，IGBT4的发射极与电流互感器CT 的输入端反向连接。所述保护电路模块包括一线性光耦电路IC5，所述电路输出端与该线性光耦电路 IC5的输入端连接，该线性光耦电路IC5的输出端与控制模块的第二输入端连接。在脉冲宽度调制电路ICl的CS端并接有一欠压保护电路和第二比较器的第二输入端。本实用新型的优点确保焊接系统快速响应并可靠运行，采用了电压、电流隔离取样的方法，切断了控制回路和焊接回路电的联系，实现对焊接过程中输出端的短路及过载的保护，降低元器件的耐压等级，进一步提高了装置的安全系数。
图1为本实用新型的框图。图2为本实用新型的电路图。
以下结合附图和实施例对本实用新型作详细说明。具体实施方法图1中，一种新型的微型电弧焊机电路，包括电路输入端1和输出端8，其特征在于所述电路输入端1与隔离采样模块2的输入端连接，隔离采样模块2的输出端与比较模块3第一输入端连接，比较模块3的第二输入端接有给定电位块4，该比较模块3的输出端与控制模块5的第一输入端连接，控制模块5的输出端与驱动模块6的输入端连接，驱动模块6的输出端与逆变电路7的输入端连接、逆变电路7的第一输出端与电路输出端8连接； 电路输出端8与保护电路模块9的输入端连接，保护电路模块9的输出端与控制模块5的第二输入端连接；该逆变电路7的第二输出端与取样模块10的输入端连接，取样模块10的输出端与整流模块11的输入端连接，整流模块11的输出端与比较模块3的第三输入端连接。图2中，可以看出整个电路结构包括有两个反馈电路(第一环路负反馈和第二环路负反馈)和一保护电路。第一环路负反馈包括电路输入端、隔离采样模块、比较模块、控制模块、驱动模块、 逆变电路、电路输出端，所述隔离采样模块包括一集成线性霍尔电路IC4，比较模块包括第一比较器和第二比较器，控制模块包括一脉冲宽度调制电路ICl，所述电路输入端与集成线性霍尔电路IC4的输入端连接，该集成线性霍尔电路IC4的输出端与第一比较器的第一输入端连接，该第一比较器的第二输入端与一给定电位块连接，第一比较器的输出端与第二比较器的第一输入端连接，第二比较器的输出端与脉冲宽度调制电路ICl的ER端连接，脉冲宽度调制电路ICl的输出端与驱动模块相连，该驱动模块与第一脉冲变压器Bl的初级连接，第一脉冲变压器Bl的次级与逆变电路的输入端连接，该逆变电路的第一输出端与非晶主变B2初级连接，非晶主变B2的次级与电路输出端连接。第二环路负反馈包括驱动模块、逆变电路、取样模块、整流模块、比较模块、控制模块。所述取样模块包括一电流互感器CT和整流电路DF，所述逆变电路的第二输出端与电流互感器CT的输入端连接，电流互感器CT的输出端与整流电路DF的输入端连接，该整流电路DF的输出端与比较模块中第二比较器的第二输入端连接。所述驱动模块包括MOS集成电路IC2和IC3，脉冲宽度调制电路ICl的输出端分别并接有MOS集成电路IC2和IC3的输入端，MOS集成电路IC2和IC3的输出端之间串联有第一脉冲变压器Bl的初级。所述逆变电路由4个IGBT绝缘栅双极晶体管IGBTl、IGBT2、IGBT3和IGBT4组成全桥式电路，IGBTl和IGBT2组成一桥臂，IGBT3和IGB1M组成另一桥臂，每个IGBT的基级对发射极都分别连接有第一脉冲变压器Bl的次级绕组，IGBTl (IGBT4)和IGBT2 (IGBT3) 工作时互为反相；IGBTl (IGBTZ^niGB1M (IGBT3)工作时同相。两桥臂之间串有非晶主变 B2的初级，IGBTl (IGBT3)的集电极接正电压，其发射极接IGBT2 (IGB1M)的集电极，IGBT2 的发射极与电流互感器CT的输入端正向连接，IGBT4的发射极与电流互感器CT的输入端反向连接。所述保护电路模块包括一线性光耦电路IC5，所述电路输出端与该线性光耦电路 IC5的输入端连接，该线性光耦电路IC5的输出端与该脉冲宽度调制电路ICl的第二输入端连接。在脉冲宽度调制电路ICl的CS端并接有一欠压保护电路和第二比较器的第二输入端。除常规欠压保护电路外，本装置利用IC5线性光耦对输出电压进行隔离取样，信号送入ICl对焊接时输出端短路进行电路保护，另外，ICl以IC5送出的电压信号为基准实施对输出功率的限制和适时增加焊接推力。本实施例中所提到的元器件为现有技术，都采用市售产品。脉冲宽度调制电路 ICl :SG3846，M0S集成电路IC2和IC3 :A04606，集成线性霍尔电路IC4 :ACS758，线性光耦电路IC5 :TIL300,电流互感器CT JYCT18，整流电路DF :1N4148*4，所以元器件的具体功能、 结构图在此不再赘述。第一环路负反馈利用IC4集成线性霍尔电路对输出焊接电流进行隔离取样，保证了焊接回路与控制回路的电气隔离。IC4输入端接入焊接电流作为第一环路负反馈信号，经电磁隔离后把电流信号转换成电压信号，与焊接电流给定电位在比较器1中进行比较，差动输出作为比较器2的给定信号。当给定电位增加时，比较器1差动输出增加，比较器2给定增加，它的差动输出也增加，ICl脉冲宽度调制控制电路输出U0T1，0UT2脉冲宽度增加， 经MOS集成电路IC2、IC3 ；脉冲变压器Bl送入IGBT的脉冲宽度也增加，致使IGBT和非晶主变B2导通时间增加，系统输出电流增加。而输出电流的增加，负反馈信号也要相应增加， 以致抵消了部分比较器1的差动输出。反之，给定电位下降时，负反馈信号也要相应减少。 由于这种负反馈电路的作用，使整个电路的电流输出得到了稳定。第二环路负反馈由接入IGBT2和IGBT4发射极回路的电流互感器CT对IGBT工作电流进行正反向采样，电流互感器CT的输出端与一整流电路DF的输入端连接，该整流电路 DF的输出端与第二比较器的第二输入端连接。经CT取样后的交流，信号由DF整流成电压信号与比较器1送来的差动信号在比较器2中进行比较，差动输出控制ICl脉冲宽度调制电路的输出U0T1，0UT2的脉冲宽度。比较器1送来的差动信号，即给定电流信号的增加，比较器2的差动输出增加，ICl脉冲宽度调制控制电路输出U0T1，0UT2脉冲宽度增加，经MOS 集成电路IC2、IC3 ；脉冲变压器Bl送入IGBT的脉冲宽度也增加，致使IGBT和非晶主变B2 导通时间增加，系统输出电流增加。而输出电流的增加，CT取样的负反馈信号也要相应增加，以致抵消了部分比较器2的差动输出。反之，给定电位下降时，负反馈信号也要相应减少。这种负反馈作用的结果进一步稳定了输出电流。IGBT2、IGBT3导通时，CT原边通过正向电流；IGBT1、IGBT4导通时，CT原边通过反向电流；取样后反馈信号一方面能逐个控制脉冲占空比，而使主变无需串接抗饱和高压大电流隔直电容；另一方面在IGBT1、IGBT2或IGBT3、IGBT4可能直通时通过ICl片选端CS瞬时关断脉冲输出，从而有效地保护主电路的安全逆变。以上仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。综上所述，电路因采用了双重电流负反馈，以及CT对IGBT工作电流的正反向取样，焊接系统快速响应并可靠运行；因采用了电压、电流隔离取样的方法，切断了控制回路和焊接回路电的联系，降低了脉冲变压器Bl的耐压等级，进一步提高了装置的安全系数。 同时，诸多包括MOS集成电路IC1、IC2，脉冲变压器Bl等元器件在内的小体积器件的采用， 减小了电弧焊机的体积。
权利要求1.一种微型电弧焊机电路，包括电路输入端和输出端，其特征在于所述电路输入端与隔离采样模块的输入端连接，隔离采样模块的输出端与比较模块第一输入端连接，比较模块的第二输入端接有给定电位块，该比较模块的输出端与控制模块的第一输入端连接， 控制模块的输出端与驱动模块的输入端连接，驱动模块的输出端与逆变电路的输入端连接，逆变电路的第一输出端与电路输出端连接；电路输出端与保护电路模块的输入端连接， 保护电路模块的输出端与控制模块的第二输入端连接；该逆变电路的第二输出端与取样模块的输入端连接，取样模块的输出端与整流模块的输入端连接，整流模块的输出端与比较模块的第三输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种微型电弧焊机电路，其特征在于所述隔离采样模块包括一集成线性霍尔电路IC4，比较模块包括第一比较器和第二比较器，控制模块包括一脉冲宽度调制电路IC1，所述电路输入端与集成线性霍尔电路IC4的输入端连接，该集成线性霍尔电路IC4的输出端与第一比较器的第一输入端连接，该第一比较器的第二输入端与一给定电位块连接，第一比较器的输出端与第二比较器的第一输入端连接，第二比较器的输出端与脉冲宽度调制电路ICl的ER端连接，脉冲宽度调制电路ICl的输出端与驱动模块相连，该驱动模块与第一脉冲变压器Bl的初级连接，第一脉冲变压器Bl的次级与逆变电路的输入端连接，该逆变电路的第一输出端与非晶主变B2初级连接，非晶主变B2的次级与电路输出端连接。
3.根据权利要求1所述的一种微型电弧焊机电路，其特征在于所述取样模块包括一电流互感器CT和整流电路DF，所述逆变电路的第二输出端与电流互感器CT的输入端连接， 电流互感器CT的输出端与整流电路DF的输入端连接，该整流电路DF的输出端与比较模块中第二比较器的第二输入端连接。
4.根据权利要求2所述的一种微型电弧焊机电路，其特征在于所述驱动模块包括MOS 集成电路IC2和IC3，脉冲宽度调制电路ICl的输出端分别并接有MOS集成电路IC2和IC3 的输入端，MOS集成电路IC2和IC3的输出端之间串联有第一脉冲变压器Bl的初级。
5.根据权利要求2所述的一种微型电弧焊机电路，其特征在于所述逆变电路由4个 IGBT绝缘栅双极晶体管IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4组成全桥式电路，IGBTl和IGBT2 组成一桥臂，IGBT3和IGBT4组成另一桥臂，两桥臂之间串有非晶变压器B2的初级，IGBTl (IGBT3)的集电极接正电压，其发射极接IGBT2 (IGBT4)的集电极，IGBT2的发射极与电流互感器CT的输入端正向连接，IGBT4的发射极与电流互感器CT的输入端反向连接。
6.根据权利要求1所述的一种微型电弧焊机电路，其特征在于所述保护电路模块包括一线性光耦电路IC5，所述电路输出端与该线性光耦电路IC5的输入端连接，该线性光耦电路IC5的输出端与脉冲宽度调制电路ICl的第二输入端连接。
7.根据权利要求2所述的一种微型电弧焊机电路，其特征在于在脉冲宽度调制电路 ICl的CS端并接有一欠压保护电路和第二比较器的第二输入端。
专利摘要本实用新型涉及一种新型的微型电弧焊机电路，包括电路输入端和输出端，其特征在于还包括隔离采样模块、比较模块、给定电位块、控制模块、驱动模块、逆变电路、取样模块、整流模块、保护模块。本实用新型的优点确保焊接系统快速响应并可靠运行，采用了电压、电流隔离取样的方法，切断了控制回路和焊接回路电的联系，实现对焊接过程中输出端的短路及过载的保护，降低元器件的耐压等级，进一步提高了装置的安全系数。
文档编号B23K9/10GK202028855SQ20102069268
公开日2011年11月9日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者徐永忠 申请人:上海诺威尔焊接设备制造有限公司, 吴尊择