专利名称：电流源，特别是焊接电流源的制作方法
电流源，特别是焊接电流源本发明涉及电流源，特别是涉及焊接电流源，具有谐振变换器， 所述谐振变换器具有时钟控制的电桥电路，所述电桥电路在输入端 连接到或能够连接到直流电源；以及谐振回路，其被设置在电桥电路 的输出端且具有变压器，并且所述谐振变换器经由变压器的次级侧， 连接到或能够连接到输出端负载电路，特别是焊接过程。EP 1 252 991 Bl描述了在介绍呈全电桥形式的电桥电路中规定的 类型的电流源。这个文件还描述了谐振回路的输出能够直接连接到负 载电路，以及能够省去提供变压器。在DE 44 11 227 Al中公开了具有谐振变换器以及呈半电桥形式 的电桥电路而没有变压器的另一电流源。已知在原理上，当在负载电路中要求高功率时并联连接变换器。 当使用所谓的正向偏置或阻塞变换器时这是可能的，因为这些变换器 允许时钟同步脉冲宽度调制而不会导致变换器之间功率的明显不均匀 的分布。每个变换器所传输的功率实际上仅取决于脉冲宽度调制的各 个脉沖宽度。相反地，在谐振变换器的情况下，传输的功率高度取决于谐振回 路的元件的尺寸。因此，当谐振变换器并联连接时，由于元件的不可 避免的变化，如果以相同的方式调制全部并联变换器，则只好预期并 联连接的变换器的非常不同的功率传输。因此这等效于这样的情形 其中在没有特殊测量的情况下，只有通过并联变换器的单独控制才能 够实现功率向多个并联谐振变换器的均匀分布。这等效于不希望有的 高度的控制费用。另外，在负载电路输入端的分开的输出端整流器必须与每个谐振变换器相关联，以便防止交流损耗。因此，本发明的目的首先是允许负载电路中的高功率，其次是在 导言中规定的类型的电流源中保持电路和控制所需的费用极低。根据本发明，这个目的通过以下实现提供至少两个谐振变换器， 它们在输入端串联或并联连接，并且各个变压器的次级侧完全或部分 串联地电连接。本发明基于以下思想提供为并联谐振变换器所共用的变压器次 级侧，以便并联谐振回路"固定地"彼此耦合，并且并联谐振变换器 实际上在它们的谐振振荡方面同步。因此，可以容易地以完全同步的方式对并联连接的谐振变换器的 电桥电路进行时钟控制，结果是，即使对于非常大的数目的并联谐振 变换器，也只需要和对于单个谐振变换器相同量的控制费用。进而，能够在变压器的次级侧为并联谐振变换器提供单个整流器。根据优选实施例，能够形成变压器次级侧的串联电路，使得整个 次级侧在每种情况下都串联地电连接。代替这个，还有可能的是，根据本发明的另外的优选实施例，在 所述变压器上提供次级侧中心抽头并且形成串联电路，使得在每种情 况下，谐振变换器的变压器的次级侧部分都与另一谐振变换器的变压 器的次级侧部分串联地直接电连接。根据特别优选的实施例，在变压器的次级侧上，公共并联电容与 谐振变换器相关联，以便谐振变换器作为并联谐振变换器或者作为串 并联谐振变换器并行工作。公共并联电容对全部谐振变舉器具有频率确定的影响，使得变换器的谐振振荡特别地高度同步。关于本发明的优选特征，此外对权利要求和附图的以下说明进行 参考，在它们的基础上更加详细地描述本发明的特别优选的实施例。不仅针对特征的明确描述或规定的组合请求保护，而且在原则上 还针对这些特征的任何预期的再组合请求保护。在附图中
图1示出了本发明的第一实施例的电路图，其中，两个并联谐振 变换器在输入端与DC电压源并联地连接；图2示出了与图1相比修改了的实施例，其中，并联谐振变换器 在输入端处与直流电流源串联连接；图3示出了对应于图1的布置，其具有多于两个的并联谐振变换器；图4示出了一实施例，其中，谐振变换器的输出端变压器的次级 侧具有中心抽头；图5示出了图4中图示的电路的修改； 图6示出了具有半电桥电路的第一变体； 图7示出了具有半电桥电路的另一变体；以及图8示出了根据图2的实施例的修改。根据图1，彼此并联连接的两个谐振变换器11和12连接到输出 接触+Vdc和一Vdc。每个谐振变换器11和12在输入端具有时钟控制 的电桥电路1或2，其将直流电流源的输入端直流电压变换成输出端交 流电压，该输出端交流电压的频率对应于时钟频率。为了防止交流电 流或电压能够耦合返回到电桥电路1和2的输入端，两个电桥电路1 和2的输入端在每种情况下都经由具有高电容的电容器3，例如经由电 解电容器来相互连接。包括电感Ls、高频变压器Trl或Tr2的初级侧和串联电容Cs的串 联电路在每种情况下都被设置在电桥电路1和2的输出端之间。变压 器Trl和Tr2的次级侧彼此串联电连接，并且与并联电容Cp并联连接， 所述并联电容Cp为两个谐振变换器11和12所共用。电感Ls也能够 由变压器Trl或Tr2的集成的漏电感形成。为两个谐振变换器11和12所共用的整流器电路4被相对于变压 器Trl和Tr2设置在次级侧，并且提供电负载电路，例如焊接过程，其 在图1中被图示为等效电路图，换言之即包括电感L和负载电阻器R贞 s的串联电路被与并联电容Cp并联地设置。由于变压器Trl和Tr2的次级侧的串联电路，谐振变换器11和12 彼此强耦合，并且在振荡方面彼此同步，这是因为并联谐振电容器Cp 经由变压器Trl和Tr2的串联连接的次级绕组，作用于变压器Trl和 Tr2的输入端的单独谐振回路。根据本发明，由于并联电容Cp与变压器Td和Tr2的串联连接的 次级侧并联连接，所以所述并联电容是用于两个谐振变换器11和12 的谐振频率的确定元件。不管电感Ls的值和电容Cs的值的不可避免 的变化，如果以同步的方式对电桥电路1和2进行时钟控制，实际上 在电桥电路1和2的输出之间产生了相等和同相的电流或相等和同相 的电压。根据本发明提供的并且在用于时钟控制的低控制费用方面期望的 恰恰就是电桥电路1和2的这种同步的时钟控制。结果，当以同步的 方式对谐振变换器11和12的电桥电路1和2进行时钟控制时，所述 谐振变换器因此每个贡献近似一半的被提供给负载电路的功率。在图1的例子中，谐振变换器11和12每个都呈串并联谐振变换 器的形式，每个变换器11或12具有电容Cs，该电容Cs与它的电感Ls串联连接，并且还有并联电容Cp，该并联电容Cp为两个变换器所共用。当脱离示出的图示时，变换器11和12也可以呈并联谐振变换器 的形式。在这种情况下，电容Cs被省去。公共并联电容Cp在原则上能够被省去，如果串联电容Cs存在的 话，并且谐振变换器因此呈串联谐振变换器的形式。当以同步的方式 对电桥电路1和2进行时钟控制时，变压器Trl和Tr2的为变换器所共 用的次级侧自动地确保变换器的充分同步振荡。另外由公共并联电容 器Cp改善振荡的同步。图2的布置与根据图1的布置不同之处仅在于，变换器11和12的电桥电路1和2的输入端在直流源的触点+VDC和一VDc之间串联连接。如果到电桥电路1和2的输入电压趋向于为直流源的触点之间的 电压大小的一半，则这种类型的电路是便利的。图3然后示出了多于两个的谐振变换器11和12至Kn，它们具有 变压器Trl至Tm的公共次级侧，并且公共并联电容Cp并行工作，而 且能够连接到在负载电路L、 R负载的输入端的公共整流器4。在这种情况下，相关联的电桥电路1和2至n能够如图3所示在 输入端并联连接，类似于图l中的布置。然而，原则上还可以提供根据图2的输入端串联电路。 串联电容Cs也可以被省去。如果串联电容Cs存在，则公共并联电容Cp原则上可以被省去， 因为变压器Trl至Tra的次级侧的串联电路自动实现变换器11、 12至Kn的充分同步。然而，并联电容关于特别良好的同步是有益的。图4和5作为例子示出了两个实施例，其中，变压器Trl和Tr2 的次级侧提供有中心抽头。变压器Trl和Tr2的次级侧部分绕组因此能 够以不同的方式串联连接。在图1至5中，假定电桥电路1和2至Kn呈全电桥的形式。图6然后示出电桥电路1和2也能够呈半电桥的形式，串联电容 Cs由具有电容Cs/2的两个电容器形成。谐振变换器11和12再次形成串并联变换器，其与公共并联电容 Cp相结合，该公共并联电容Cp与变压器Trl和Tr2的串联连接的次 级侧并联连接。当以同步的方式对半电桥1和2进行时钟控制时，并联电容Cp 能够被可选地省去，因为变压器Trl和Tr2的次级侧的串联电路确保了 谐振变换器11和12的充分同步。然而，并联电容Cp的提供关于特别 高度地同步极其有益。在输入端，电桥电路1和2能够以与在图1和2中作为例子图示 的相同的方式与DC电压源并联或串联连接。用于并联连接具有输入端半电桥电路1和2的两个并联谐振变换 器ll和12的进一歩的可能方案示出在图7中。这里，除了变压器Trl 和Tr2的次级侧之外，初级侧也串联连接。用这种方式，谐振变换器 11和12电气地形成单个的"大"谐振变换器，半电桥1和2—起像全 电桥一样工作。为了彼此独立地单独使用图7的谐振变换器11和12，必须提供转换或变换布置，其允许谐振变换器11的变压器Td的或谐振变换器12的变压器Tr2的初级侧的终端(该终端在每种情况下都连接到图7 中的并联谐振变换器)连接在两个电容之间，所述两个电容串联连接 在各个电桥电路1或2的输入之间。与图示了具有两个模块或电桥电路1、 2的电路的图2形成对照， 图8示出了具有n个模块/电桥电路的相应电路。
权利要求
1.电流源，特别是焊接电流源，具有谐振变换器(11，12)，所述谐振变换器(11，12)具有时钟控制的电桥电路(1，2，n)，所述时钟控制的电桥电路在输入端连接到或能够连接到直流电流源；以及谐振回路，所述谐振回路被设置在所述电桥电路的输出端且具有变压器(Tr1，Tr2，Trn)，并且所述谐振变换器经由所述变压器的次级侧，连接到或能够连接到输出端负载电路，特别是焊接过程(L，R负载)，其特征在于，提供至少两个谐振变换器(11，12，Kn)，所述谐振变换器在输入端串联或并联连接或者能够串联或并联连接，并且所述各个变压器的次级侧整体或部分地串联电连接。
2. 根据权利要求1所述的电流源，其特征在于，所述变压器(Trl， Tr2， Tm)的整个次级侧在每种情况下都串联连接。
3. 根据权利要求1所述的电流源，其特征在于，所述变压器(Trl， Tr2， Trn)具有次级侧中心抽头，并且在每种情况下，每个变压器的次 级侧部分都与另一谐振变换器的变压器的次级侧部分串联地直接电连 接。
4. 根据权利要求1至3中的一项所述的电流源，其特征在于，为 全部所述谐振变换器(11， 12， Kn)所共用的整流器(4)被设置在所 述负载电路(L， Rft载)的输入端。
5. 根据权利要求1至4中的一项所述的电流源，其特征在于，具 有高电容的电容器(3)被设置在所述电桥电路(1， 2， n)的所述输 入之间。
6. 根据权利要求1至5中的一项所述的电流源，其特征在于，所 述电桥电路(1， 2， n)呈全电桥的形式。
7. 根据权利要求1至5中的一项所述的电流源，其特征在于，所述电桥电路(1， 2， n)呈半电桥的形式。
8. 根据权利要求1至7中的一项所述的电流源，其特征在于，每 个谐振变换器(11, 12， Kn)具有它自己的串联电容(Cs)，所述串 联电容(Cs)串联地电连接到所述各个谐振变换器的所述变压器(Trl， Tr2， Trn)的初级侧。
9. 根据权利要求1至8中的一项所述的电流源，其特征在于，所 述谐振变换器(11， 12， Kn)具有公共并联电容(Cp)，所述并联电 容与串联连接的所述变压器(Trl， Tr2， Trn)的所述次级侧或次级侧 部分并联地电连接。
全文摘要
根据本发明，向在每种情况下都经由变压器(Tr1，Tr2)连接到或能够连接到负载电路的并联谐振变换器(11，12)提供变压器的次级侧的公共串联电路。因此，不管频率确定元件的变化，当以同步的方式对谐振变换器的电桥电路进行时钟控制时，对于所有的谐振变换器都可以向输出侧负载电路提供近似相等的功率。
文档编号H02M3/335GK101238632SQ200680028550
公开日2008年8月6日 申请日期2006年7月31日 优先权日2005年8月2日
发明者赫伯特·艾格纳 申请人:洛尔希焊接技术有限公司