焊机及其电源输入端的过压保护电路的制作方法

本实用新型涉及焊机供电保护技术领域，特别涉及一种焊机及其电源输入端的过压保护电路。

背景技术：

鉴于聚乙烯管道是目前市政行业中城市燃气输送管道、给排水管道使用的主要的管道类型，其在欧洲燃气行业占有了90％以上的市场，在我国近年来也得到了大幅度的增长，焊机越来越普遍用于作为聚乙烯管道管道连接设备，而焊接的供电电源一般为220V。但在实际工地使用中，工地的220V市电网络质量较差，其电压值可能超过220V，特别是，当工地没有220V市电时，常使用发电机给焊机供电，由于发电机发电本身存在不稳定的因素，所以发电机输出的220V电源并不稳定，有时输出电压值达到甚至超过380V，若此电压用于焊机供电，焊机将会因过压而损坏甚至报废。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中焊机因供电电源过压容易造成损坏甚至报废的缺陷，提供一种焊机及其电源输入端的过压保护电路。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本实用新型提供一种用于焊机电源输入端的过压保护电路，其特点是，所述过压保护电路包括过压检测电路、第一驱动电路和保护开关，所述过压检测电路包括电压取样电路、参考基准电路和第一电压比较电路，所述电压取样电路、所述参考基准电路与所述第一电压比较电路中相应的比较输入端电连接，所述第一电压比较电路的输出端与所述第一驱动电路的输入端电连接，所述第一驱动电路的输出端与所述保护开关的控制端电连接；

所述电压取样电路用于对所述供电电源进行直流取样后输出取样电压；

所述参考基准电路用于对所述供电电源进行稳压后输出第一基准电压；

所述第一电压比较电路用于将所述取样电压与所述第一基准电压进行比较，并在所述取样电压大于所述第一基准电压时向所述第一驱动电路输出第一驱动电压，在所述取样电压不大于所述第一基准电压时向所述第一驱动电路输出第二驱动电压；

所述第一驱动电路用于根据所述第一驱动电压输出第一开关信号，以及根据所述第二驱动电压输出第二开关信号；

所述保护开关用于在接收到所述第一开关信号时断开所述焊机的电源输入端与供电电源之间的连接，以及在接收到所述第二开关信号时导通所述焊机的电源输入端与所述供电电源之间的连接，所述供电电源用于向所述焊机提供工作电源。

较佳地，所述过压检测电路还包括第二电压比较电路；

所述参考基准电路还用于对所述供电电源稳压后输出第二基准电压；

所述第二电压比较电路用于将所述取样电压与所述第二基准电压比较后输出第一比较电压，所述第一比较电压与所述取样电压叠加后作为第二比较电压；

所述第一电压比较电路用于将所述第二比较电压与所述第一基准电压比较，并在所述第二比较电压大于所述第一基准电压时输出所述第一驱动电压，在所述第二比较电压不大于所述第一基准电压时输出所述第二驱动电压；

在所述取样电压大于所述第二基准电压时，所述第二电压比较电路输出所述第一比较电压以使所述第二比较电压大于所述第一基准电压，而在所述取样电压不大于所述第二基准电压时，所述第二电压比较电路输出所述第一比较电压以使所述第二比较电压小于所述第一基准电压。

较佳地，所述第一电压比较电路包括第一二极管和第一电压比较器，所述第二电压比较电路包括第二二极管和第二电压比较器；

所述第一二极管的阳极用于输入所述取样电压，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阴极连接后与所述第一电压比较器的负输入端连接，所述第一电压比较器的正输入端用于输入所述第一基准电压，所述第一电压比较器的输出端与所述第一驱动电路的输入端连接；

所述第二电压比较器的正输入端用于输入所述取样电压，所述第二电压比较器的负输入端用于输入所述第二基准电压，所述第二电压比较器的输出端与所述第二二极管的阳极连接。

较佳地，所述第二电压比较电路还包括第三二极管和第四二极管，所述第三二极管的阳极用于输入所述取样电压，所述第四二极管的阳极与所述第二电压比较器的输出端连接，所述第三二极管的阴极与所述第四二极管的阴极连接后与所述第二电压比较器的正输入端连接。

较佳地，所述电压取样电路包括降压变压器、整流桥、第一电阻和第二电阻，所述参考基准电路包括稳压电路、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻；

所述降压变压器的初级线圈的一端与所述供电电源的第一母线连接，所述降压变压器的初级线圈的另一端与所述供电电源的第二母线连接，所述降压变压器的次级线圈与所述整流桥的输入端连接，所述整流桥的输出正端分别与所述第一电阻的一端、所述稳压电路的输入端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接后输出所述取样电压，所述整流桥的输出负端分别与所述第二电阻的另一端、所述稳压电路的参考地连接后作为电源地；

所述稳压电路的输出端与所述第三电阻的一端、所述第五电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端连接后输出所述第一基准电压，所述第五电阻的另一端与所述第六电阻的一端连接后输出所述第二基准电压，所述第四电阻的另一端、所述第六电阻的另一端连接所述电源地。

较佳地，所述参考基准电路还包括第七电阻、第八电阻、第九电阻和第十电阻；

所述第一二极管的阴极还与所述第七电阻的一端、所述第八电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端与所述稳压电路的输出端连接，所述第八电阻的另一端连接所述电源地；

所述第三二极管的阴极还与所述第九电阻的一端、所述第十电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端与所述稳压电路的输出端连接，所述第十电阻的另一端连接所述电源地。

较佳地，所述保护开关包括继电器，所述第一驱动电路包括第一开关晶体管和第十一电阻，所述第十一电阻的一端与所述第一电压比较器的输出端连接，所述第十一电阻的另一端与所述第一开关晶体管的基极连接，所述第一开关晶体管的发射极连接所述电源地，所述第一开关晶体管的集电极与所述继电器的控制输入端的一端连接，所述继电器的控制输入端的另一端与所述整流桥的输出正端连接，所述焊机的电源输入端通过所述继电器的常开触点与所述供电电源连接。

较佳地，所述用于焊机电源输入端的过压保护电路还包括第二驱动电路和报警电路，所述第二驱动电路的输入端与所述第二电压比较器的输出端连接，所述第二驱动电路的输出端与所述报警电路连接以使所述报警电路在所述取样电压大于所述第二基准电压时发出警报。

较佳地，所述第二驱动电路包括第十二电阻和第二开关晶体管，所述报警电路包括蜂鸣器，所述第十二电阻的一端与所述第二电压比较器的输出端连接，所述第十二电阻的另一端与所述第二开关晶体管的基极连接，所述第二开关晶体管的发射极连接所述电源地，所述蜂鸣器的正输入端与所述稳压电路的输出端连接，所述蜂鸣器的负输入端与所述第二开关晶体管的集电极极连接。

本实用新型还提供一种焊机，其特点是，包括前述中任一项所述的用于焊机电源输入端的过压保护电路。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型通过过压检测电路实时检测焊机的供电电源的电压值是否过压，并在过压时驱动电路及时控制保护开关处于关断状态，进而切断供电电源向焊机供电的通路，而在未过压时控制电路控制保护开关处于导通状态，进而接通供电电源向焊机供电的通路，所以本实用新型能及时、可靠地让供电电源向焊机提供可靠的工作电源，确保焊机不会因过压而损坏。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的用于焊机电源输入端的过压保护电路的组成示意图。

图2为本实用新型的实施例2的用于焊机电源输入端的过压保护电路的电路图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

如图1所示，本实施例涉及的用于焊机电源输入端的过压保护电路，过压保护电路1包括过压检测电路11、第一驱动电路12和保护开关13，过压检测电路11包括电压取样电路111、参考基准电路112和第一电压比较电路113。其中，电压取样电路111、参考基准电路112与第一电压比较电路113中相应的比较输入端电连接，第一电压比较电路113的输出端与第一驱动电路12的输入端电连接，第一驱动电路12的输出端与保护开关13的控制端电连接；电压取样电路111用于对供电电源2进行直流取样后输出取样电压Vsamp；参考基准电路112用于对供电电源2进行稳压后输出第一基准电压Vref1；第一电压比较电路113用于将取样电压Vsamp与第一基准电压Vref1进行比较，并在取样电压Vsamp大于第一基准电压Vref1时向第一驱动电路12输出第一驱动电压，在取样电压Vsamp不大于第一基准电压Vref1时向第一驱动电路12输出第二驱动电压；第一驱动电路12用于根据所述第一驱动电压输出第一开关信号，以及根据所述第二驱动电压输出第二开关信号；保护开关13用于在接收到所述第一开关信号时断开焊机3的电源输入端与供电电源2之间的连接，以及在接收到所述第二开关信号时导通焊机3的电源输入端与供电电源2之间的连接，供电电源2用于向焊机3提供工作电源。本领域的技术人员应当理解，本实施例中，所述第一驱动电压和所述第二驱动电压的电压形式应根据第一驱动电路12的需要而设定；同样，所述第一开关信号和所述第二开关信号的信号形式，应由所述保护开关对控制信号的需求而设定。

具体实施中，可采用单只开关比如单刀单掷开关(如图中的常开单刀单掷开关)作为保护开关13，这时将焊机3的电源输入端的其中一输入母线(如图中的Lin1)通过保护开关13与供电电源2的一母线(如图中的L1)连接，而焊机3的电源输入端的另一输入母线(如图中的Lin2)通过过压保护电路1中的导线直接与供电电源2的另一母线(如图中的L2)连接形成回路。

这样，在使用时，焊机3的电源输入端可通过过压保护电路1与供电电源2连接，当供电电源2出现过压时，保护开关13将不导通，从而切断了供电电源2向焊机3的电源输入端提供电源的回路。

本实施例中，还通过在过压检测电路11中再增加一路电压比较电路，来进一步提高过压保护电路1的工作稳定性和可靠性。

具体地，过压检测电路11还包括第二电压比较电路114，参考基准电路112还用于对供电电源2稳压后输出第二基准电压Vref2，第二电压比较电路114用于将取样电压Vsamp与第二基准电压Vref2比较后输出第一比较电压V1，这样第一比较电压V1与取样电压Vsamp叠加后作为第二比较电压V2，这时第一电压比较电路113就用于将第二比较电压V2与第一基准电压Vref1比较，并在第二比较电压V2大于第一基准电压Vref1时输出所述第一驱动电压，在第二比较电压V2不大于第一基准电压Vref1时输出所述第二驱动电压；还有，在取样电压Vsamp大于第二基准电压Vref2时，第二电压比较电路114输出第一比较电压V1以使第二比较电压V2大于第一基准电压Vref1，保证了第一电压比较电路113能够稳定地、可靠地输出所述第一驱动电压，这样第一驱动电路12就能稳定地输出所述第一开关信号，保护开关13就能在所述第一开关信号的控制下稳定地、可靠地断开焊机3的电源输入端与供电电源2之间的连接，而在取样电压Vsamp不大于第二基准电压V2时，第二电压比较电路114输出第一比较电压V1以使第二比较电压V2小于第一基准电压Vref1，保证了第一电压比较电路113能够稳定地、可靠地输出所述第二驱动电压，这样第一驱动电路12就能稳定地输出所述第二开关信号，保护开关13就能在所述第二开关信号的控制下稳定地、可靠地导通焊机3的电源输入端与供电电源2之间的连接。

本实施中，第一电压比较电路113和第二电压比较电路114的核心电路均采用电压比较器电路形式。

具体地，第一电压比较电路113包括第一二极管D1和第一电压比较器U1，第二电压比较电路114包括第二二极管D2和第二电压比较器U2。这时，第一二极管D1的阳极用于输入取样电压Vsamp，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阴极连接后与第一电压比较器U1的负输入端连接，第一电压比较器U1的正输入端用于输入第一基准电压Vref1，第一电压比较器U1的输出端与第一驱动电路12的输入端连接；第二电压比较器U2的正输入端用于输入取样电压Vsamp，第二电压比较器U2的负输入端用于输入第二基准电压Vref2，第二电压比较器U2的输出端与第二二极管D2的阳极连接，这样第二电压比较器U2的输出端输出的第一比较电压V1第二二极管D2隔离，取样电压Vsamp经第一二极管D1隔离，然后相叠加后形成第二比较电压V2，这样，第一电压比较器U1就用于对第一基准电压Vref1与第二比较电压V2进行比较。

本实施例中，为了在供电电源2出现过压时实现更可靠的过压保护，还通过将第二电压比较器U2的输出结果反馈至其正输入端，这样当取样电压Vsamp大于第二基准电压Vref2时，第二电压比较器U2将输出高电位的第一比较电压V1，该高电位的第一比较电压V1反馈至第二电压比较器U2的正输入端后，即该高电位的第一比较电压V1与取样电压Vsamp叠加后进入第二电压比较器U2的正输入端，由于此时取样电压Vsamp已大于第二基准电压Vref2，这时第二电压比较器U2将更稳定地输出该高电位的第一比较电压V1，这样该高电位的第一比较电压V1再与取样电压Vsamp叠加后进入到第一电压比较器U1的负输入端，使得叠加得到的第二比较电压V2将更稳定、更可靠地大于第一基准电压Vref1，从而第一电压比较器U1将更稳定、更可靠地输出所述第一驱动电压，最终实现更稳定、更可靠的过压保护。具体地，第二电压比较电路114还包括第三二极管D3和第四二极管D4，第三二极管D3的阳极用于输入取样电压Vsamp，第四二极管D4的阳极与第二电压比较器U2的输出端连接，第三二极管D3的阴极与第四二极管D4的阴极连接后与第二电压比较器U2的正输入端连接。

实施例2

如图2所示，本实施例涉及的用于焊机电源输入端的过压保护电路，是在实施例1的基础上，为实现对交流电的供电电源2进行直流取样和取样后进行比较，电压取样电路111首先对供电电源2进行降压和整流，然后通过电阻分压获取出取样电压Vsamp，以及参考基准电路112经稳压后再通过基准电压生成电路来输出第一基准电压Vref1和第二基准电压Vref2，这里基准电压生成电路采用电阻分压电路形式，不仅输出的第一基准电压Vref1和第二基准电压Vref2能满足电路性能要求，也简化了电路设计和降低了电路成本，而且第一基准电压Vref1和第二基准电压Vref2可通过调整分压电阻的阻值来灵活设置。

具体地，电压取样电路111包括降压变压器T1、整流桥BR1、第一电阻R1和第二电阻R2，参考基准电路112包括稳压电路1121、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，降压变压器T1的初级线圈的一端与供电电源2的第一母线L1连接，降压变压器T1的初级线圈的另一端与供电电源2的第二母线L2连接，降压变压器T1的次级线圈与整流桥BR1的输入端连接，整流桥BR1的输出正端分别与第一电阻R1的一端、稳压电路1121的输入端连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端连接后输出取样电压Vsamp，整流桥BR1的输出负端分别与第二电阻R2的另一端、稳压电路1121的参考地连接后作为电源地；稳压电路1121的输出端与第三电阻R3的一端、第五电阻R5的一端连接，第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端连接后输出第一基准电压Vref1，第五电阻R5的另一端与第六电阻R6的一端连接后输出第二基准电压Vref2，第四电阻R4的另一端、第六电阻R6的另一端连接所述电源地。

具体实施时，稳压电路1121可优选线性稳压器U3，且线性稳压器U3优选LM7810，这时线性稳压器U3的输入端Vin连接到整流桥BR1的正输出端，线性稳压器U3的参考端GND连接到所述电源地，即整流桥BR1的负输出端，线性稳压器U3的输出端Vo输出10V电压，该10V电压用于第一电压比较器U1和第二电压比较器U2的供电以及用于第三电阻R3与第四电阻R4分压输出第一基准电压Vref1，用于第五电阻R5与第六电阻R6分压输出第二基准电压Vref2。另外，线性稳压器U3的输入端Vin接有电容器C1进行输入滤波、输出端Vo接有电容器C2进行输出滤波，以提高稳压性能；电阻R4两端还并联有电容器C3进一步对输出的第一基准电压Vref1进行滤波。

还有，第一电压比较器U1的正输入端一般串接电阻(如图中的电阻R13)后再输入第一基准电压Vref1，第一电压比较器U1的负输入端也串接电阻(如图中的电阻R14)再输入第二比较电压V2，且电阻R13和电阻R14选用电阻值相同的电阻。同样，第二电压比较器U2的正输入端串接电阻(如图中的电阻R15)、负输入端串接电阻(如图中的电阻R16)，且电阻R15和电阻R16选用电阻值相同的电阻。

以及，优选双比较器集成电路，这样第一电压比较器U1和第二电压比较器U2均集成在该双比较器集成电路中，从而简化了比较器外围电路设计，且该双比较器集成电路的供电由稳压电路1121提供，即该双比较器集成电路的电源正端(如图中的第一电压比较器U1的V+)连接到稳压电路1121的输出端，该双比较器集成电路的电源负端(如图中的第一电压比较器U1的V-)连接到所述电源地。

本实施例中，在进行电压比较前，还通过参考基准电路112对输入到比较电路中的取样电压Vsamp进行直流偏置，以提高过压保护中参数设置的灵活性，也提高了过压保护的稳定性和可靠性。

具体地，参考基准电路112还包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10。其中，第一二极管D1的阴极还与第七电阻R7的一端、第八电阻R8的一端连接，第七电阻R7的另一端与稳压电路1121的输出端(即线性稳压器U3的输出端Vo)连接，第八电阻R8的另一端连接所述电源地；第三二极管的阴极还与第九电阻R9的一端、第十电阻R10的一端连接，第九电阻R9的另一端与稳压电路1121的输出端(即线性稳压器U3的输出端Vo)连接，第十电阻R10的另一端连接所述电源地。

本实施例中，采用继电器作为保护开关13，相应地，采用晶体管作为驱动电路来驱动继电器工作，既简化了电路设计，也降低了电路成本。具体地，保护开关13包括继电器K1，第一驱动电路12包括第一开关晶体管Q1和第十一电阻R11，第十一电阻R11的一端与第一电压比较器U1的输出端连接，第十一电阻R11的另一端与第一开关晶体管Q1的基极连接，第一开关晶体管Q1的发射极连接所述电源地，第一开关晶体管Q1的集电极与继电器K1的控制输入端的一端连接，继电器K1的控制输入端的另一端与整流桥BR1的输出正端连接，这样焊机3的电源输入端通过继电器K1的常开触点与供电电源2连接。这里，继电器K1优选固体继电器，且焊机3的电源输入端的一输入母线(如图中的Lin1)通过固体继电器与供电电源2的一母线(如图中的L1)连接，而焊机3的电源输入端的另一输入母线(如图中的Lin2)通过过压保护电路1直接与供电电源2的另一母线(如图中的L2)连接构成回路。当然，继电器K1的控制输入端的两端并联二极管(如图中的二极管D5)来吸收继电器K1产生的尖峰。

本实施例中，还采用报警电路在出现过压时及时发出警报，以便于现场人员及时了解过压保护情况。具体地，过压保护电路1还包括第二驱动电路14和报警电路15，第二驱动电路14的输入端与第二电压比较器U2的输出端连接，第二驱动电路14的输出端与报警电路15连接以使报警电路15在取样电压Vsamp大于第二基准电压Vref2时发出警报。

具体实施时，第二驱动电路14采用第一驱动电路12的电路形式，报警电路15采用小体积的蜂鸣器，即第二驱动电路14包括第十二电阻R12和第二开关晶体管Q2，报警电路15包括蜂鸣器BZ，第十二电阻R12的一端与第二电压比较器U2的输出端连接，第十二电阻R12的另一端与第二开关晶体管Q2的基极连接，第二开关晶体管Q2的发射极连接所述电源地，蜂鸣器BZ的正输入端与稳压电路1121的输出端连接，蜂鸣器BZ的负输入端与第二开关晶体管Q2的集电极极连接。另外，采用二极管D6隔离蜂鸣器BZ的供电，二极管D7吸收蜂鸣器BZ产生的尖峰电压，具体连接不再赘述。

具体实施时，过压保护电路1中还包括保险丝FU，这样供电电源2(如图中的供电电源2的一母线L1)通过保险丝FU后再与电压取样电路11、焊机3的电源输入端(如图中的焊机3的电源输入端的一母线Lin1)连接。

为便于本领域的技术人员理解和实施本实用新型，这里给出电路中各器件的主要参数。其中，降压变压器T1的匝数比(初级线圈的匝数与次级线圈的匝数之比)优选19:1，整流桥BR1可选用二极管桥堆也可以有四只整流二极管组成，电阻R1的阻值优选10kΩ，电阻R2的阻值优选5.1kΩ；线性稳压器U3优选LM7810，电容器C1优选1000μF/50V的极性电容器，电容器C2优选47μF/50V的极性电容器，电容器C3优选100μF/50V的极性电容器；串接于电压比较器输入端的电阻(图中的电阻R13～R16)的阻值优选10kΩ；由第三电阻R3和第四电阻R4分压生成的第一基准电压Vref1与由第五电阻R5和第六电阻R6分压生成的第二基准电压Vref2采用相同值，且第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6的阻值均优选10kΩ；第七电阻R7、第九电阻R9、第十一电阻R11、第十二电阻R12的阻值均优选10kΩ，第八电阻R8、第十电阻R10的阻值均优选6.8kΩ，第一电压比较器U1和第二电压比较器U2集成在双比较器集成电路中；继电器K1优选小型高功率继电器，规格为JQX-102F；保险丝FU的额定电流为15A。

鉴于本实施例中，所选用的器件体积小、集成度高，所以过压保护电路1体积小、重量轻，无需多余操作，非常方便现场操作人员携带和使用。

实施例3

本实施例涉及一种焊机，所述焊机包括前述实施例1或实施例2中所述的用于焊机电源输入端的过压保护电路，其中过压保护电路1可嵌入或者集成在所述焊机中，从而所述焊机可直接与外部的供电电源连接。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。