專利名稱：一種逆變焊機電力半導(dǎo)體超溫保護電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及逆變式電焊機領(lǐng)域；尤其涉及逆變焊機電力半導(dǎo)體超溫保護領(lǐng) 域
背景技術(shù)：
目前逆變焊機的逆變采用的電力半導(dǎo)體在工作中都會因損耗而發(fā)熱，造成電力半 導(dǎo)體溫度升高，這個溫升是有限度的，過高的溫升會損壞電力半導(dǎo)體。所以，逆變式電焊機 都無一例外的采用了溫度保護措施。通用的溫度保護措施是用一個溫度繼電器來檢測電力半導(dǎo)體的溫度，當(dāng)溫度達 到規(guī)定值時，溫度繼電器動作(斷開或者閉合)，這個動作將通過控制電路板的邏輯電路將 電焊機電流電壓給定關(guān)掉，使焊機停止輸出功率，電力半導(dǎo)體就停止工作，最終使電力半導(dǎo) 體的溫度降低。當(dāng)?shù)陀谝?guī)定值時，溫度繼電器又恢復(fù)原狀，控制電路板的邏輯電路將電焊機 電流電壓給定打開，使焊機又輸出功率。這樣，就保證了電焊機里的電力半導(dǎo)體器件不會因 為過熱或超溫而損壞。上述溫度繼電器雖然能起到超溫保護的作用，但尚有兩大缺點存在1.目前的溫度繼電器動作溫度誤差過大，一般不能低于正負5攝氏度，嚴重影響 最終產(chǎn)品的一致性。2.目前使用的溫度繼電器均工作于開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)溫度達到保護設(shè)定值時，突然停 止輸出，電力半導(dǎo)體被迅速冷卻，如此反復(fù)，電力半導(dǎo)體器件壽命會大減。另外，電焊機在焊接過程中因電力半導(dǎo)體器件溫度達到保護設(shè)定值時，突然停止 輸出，焊接電弧突然熄滅，焊接操作者沒有時間做處理，會對焊縫產(chǎn)生很大的影響，增加不 合格品的概率。
發(fā)明內(nèi)容針對以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型提供一種新型逆變焊機電力半導(dǎo)體超 溫保護電路，該逆變焊機電力半導(dǎo)體超溫保護電路能使電力半導(dǎo)體器件在溫度升高時有區(qū) 別的逐步降低工作負荷，從而保護電力半導(dǎo)體器件，同時提高合格產(chǎn)品概率。本實用新型的技術(shù)方案本實用新型采用負溫度系數(shù)的溫敏電阻(NTC器件)連續(xù)的監(jiān)測溫度，并把溫度量 轉(zhuǎn)化成電壓量，用比較器結(jié)合分壓電阻分段降低直至關(guān)斷電流給定電壓，使電力半導(dǎo)體器 件在溫度升高時有區(qū)別的逐步降低工作負荷，其電路包括分壓電路、由可自動翻轉(zhuǎn)的電壓 比較器組成的電壓比較器陣、給定衰減電路、誤差比較點以及微積分控制調(diào)節(jié)器(PID)。所 述分壓電路由NTC (負溫度系數(shù)熱敏電阻)、電阻和基準穩(wěn)壓電源構(gòu)成，電壓比較器陣由電壓 比較器組成，負溫度系數(shù)熱敏電阻做成溫度探頭直接和電力半導(dǎo)體的散熱板緊密接觸。其中，所述逆變焊機的電力半導(dǎo)體散熱板溫度變化引起所述負溫度系數(shù)熱敏電阻 阻值變化繼而導(dǎo)致所述分壓電路電壓發(fā)生變化，分壓電路將變化后的電壓送到所述電壓比較器陣并引起電壓比較器陣中的電壓比較器翻轉(zhuǎn)，并通過所述給定衰減電路按比例衰減其 電流給定電壓，衰減后得到的電流給定電壓送到所述誤差比較點，同時，電流反饋電壓信號 也送至誤差比較點進行比較，經(jīng)比較后的誤差電壓通過所述微積分控制調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)處理， 控制電焊機輸出電流。本實用新型所述的逆變焊機電力半導(dǎo)體超溫保護電路的優(yōu)點及有益效果本實用新型屏蔽了傳統(tǒng)超溫保護方法帶來的弊端1.溫度分段檢測，分段降低輸出電流，既有效保護了電力半導(dǎo)體器件不過熱損壞， 也讓電力半導(dǎo)體器件不處于溫度劇烈變化的環(huán)境，減小膨脹系數(shù)的差別帶來的應(yīng)力，延長 電力半導(dǎo)體器件使用壽命。2.電焊機在焊接過程中溫度升高時，分段逐步降低電流，既分段逐步降低電力半 導(dǎo)體器件的負荷，有效保護了電力半導(dǎo)體器件，又不會因溫度保護功能而影響焊接質(zhì)量。
圖1.逆變焊機電力半導(dǎo)體超溫保護方法電路框圖。圖2.為實施例提供的逆變焊機電力半導(dǎo)體超溫保護方法電路圖。
具體實施方式
本實用新型采用負溫度系數(shù)的溫敏電阻(NTC器件)連續(xù)的監(jiān)測溫度，并把溫度量 轉(zhuǎn)化成電壓量，用比較器結(jié)合分壓電阻分段降低直至關(guān)斷電流給定電壓，使電力半導(dǎo)體器 件在溫度升高時有區(qū)別的逐步降低工作負荷，其電路包括分壓電路、由可自動翻轉(zhuǎn)的電壓 比較器組成的電壓比較器陣、給定衰減電路、誤差比較點以及微積分控制調(diào)節(jié)器(PID)。所 述分壓電路由NTC (負溫度系數(shù)熱敏電阻)、電阻和基準穩(wěn)壓電源構(gòu)成，電壓比較器陣由電壓 比較器組成，負溫度系數(shù)熱敏電阻做成溫度探頭直接和電力半導(dǎo)體的散熱板緊密接觸。為了更充分理解本實用新型的技術(shù)特征，
以下結(jié)合附圖對本實用新型的內(nèi)容進行 描述，以下的描述僅是示范性和解釋性的，不應(yīng)對本實用新型的保護范圍有任何的限制作 用。實施例本實用新型所述的逆變焊機電力半導(dǎo)體超溫保護電路原理如圖1所示，NTC器件 1，電阻2和基準穩(wěn)壓電源VRE5構(gòu)成分壓電路，NTC器件1做成溫度探頭直接和電力半導(dǎo)體 的散熱板緊密接觸。電力半導(dǎo)體散熱板溫度不同，會在NTC器件1和電阻2的連接點上產(chǎn) 生不同的，代表電力半導(dǎo)體溫度的電壓，溫度越高此電壓就越高。此電壓送到由電壓比較器 3，電壓比較器4，電壓比較器5和電壓比較器6組成的電壓比較器陣。電壓比較器陣中的每一個比較器會在設(shè)定的基準電壓VRE1，VRE2，VRE3，VRE4上 發(fā)生翻轉(zhuǎn)，并分別通過電阻7，電阻8，電阻9和電阻10組等成的給定衰減電路按比例衰減 電流給定電壓，以便減小電焊機輸出電流，甚至把電焊機輸出電流減到零。電阻12把衰減后的電流給定電壓送到誤差比較點，同時，電流反饋電壓信號VEl 也通過電阻11送至誤差比較點，比較后的誤差電壓通過PID調(diào)節(jié)器14調(diào)節(jié)處理，用去控制 電焊機輸出電流。當(dāng)電焊機在人為設(shè)定焊接電流值上進行焊接工作時，若電力半導(dǎo)體溫度較低，NTC器件1和電阻2分壓后的電壓較低，比較器均不翻轉(zhuǎn)，電流給定電壓VRE6沒被衰減，電焊機 輸出電流保持人為設(shè)定焊接電流值。若某種原因使得電力半導(dǎo)體器件溫度升高，此時NTC器件1和電阻2分壓后的電 壓高于VRE1，比較器3翻轉(zhuǎn)，電阻7右端接地，電流給定電壓VRE6被電阻10和電阻7組成 的分壓電路分壓衰減，電焊機輸出電流略小于人為設(shè)定焊接電流值。若電力半導(dǎo)體器件溫度再高一點，此時NTC器件1和電阻2分壓后的電壓高于 VRE2,比較器4也翻轉(zhuǎn)，電阻8右端也接地，電流給定電壓VRE6被電阻10和電阻7以及電 阻8組成的分壓電路分壓衰減，電焊機輸出電流進一步小于人為設(shè)定焊接電流值。若電力半導(dǎo)體器件溫度繼續(xù)再高一點，此時NTC器件1和電阻2分壓后的電壓高 于VRE3，比較器5也翻轉(zhuǎn)，電阻9右端也接地，電流給定電壓VRE6被電阻10和電阻7和電 阻8以及電阻9組成的分壓電路分壓衰減，電焊機輸出電流再進一步小于人為設(shè)定焊接電 流值。當(dāng)電力半導(dǎo)體器件溫度已經(jīng)達到工作溫度的極限時，此時NTC器件1和電阻2分 壓后的電壓高于VRE4，比較器6翻轉(zhuǎn)，電阻10下端也接地，電流給定電壓VRE6比較器6衰 減至零，電焊機輸出電流為零，電焊機處于休眠狀態(tài)?？梢钥闯?，以上方法實際上是根據(jù)電焊機里電力半導(dǎo)體器件溫度升高的情況適當(dāng) 降 低電焊機輸出電流的方法。每個溫度設(shè)定值和每段電流衰減值均可以根據(jù)具體機型而合理設(shè)定。如圖2所示Ul-l，Ul-2，Ul-3，Ul-4是用運算放大器構(gòu)成的電壓比價器；VI， V2, V3, V4是設(shè)定的固定比較電壓。R10，R11，R12是電流給定衰減電阻；Radl是電流給定電 位器；C是電流反饋電壓輸入點；D是電流給定電壓和電流反饋電壓比較點，該點信號是送 到PID調(diào)節(jié)器作調(diào)節(jié)和放大的誤差信號。當(dāng)電焊機在人為設(shè)定焊接電流值上進行焊接工作時，若電力半導(dǎo)體溫度較低，RTl 和Rl分壓后的A點電壓較低，Ul-1，Ul-2, Ul-3, U1-4等運算放大器構(gòu)成的電壓比價器輸出 為高，Dl, D2, D3, D4等二極管截止，電流給定B點電壓不被衰減，電焊機輸出電流保持人為 設(shè)定焊接電流值。若電力半導(dǎo)體溫度變高，RTl和Rl分壓后的A點電壓大于基準電壓V1，U1_1輸出 為低(Ul-2，Ul-3, U1-4輸出任然為高)，Dl導(dǎo)通(D2，D3, D4任然截止)，電流給定B點電壓衰 減到R13/R10，電焊機輸出電流降低。若電力半導(dǎo)體溫度繼續(xù)變高，RTl和Rl分壓后的A點電壓大于基準電壓Vl和V2， Ul-I和U1-2輸出為低(Ul-3，U1-4輸出任然為高)，Dl和D2導(dǎo)通(D3，D4任然截止)，電流給 定B點電壓衰減到R13/(R10//R12)，電焊機輸出電流進一步降低。同樣的若電力半導(dǎo)體溫度繼續(xù)變高，RTl和Rl分壓后的A點電壓大于基準電壓 VI，V2和V3，Ul-1，U1-2和U1-3輸出為低(U1-4輸出任然為高)，Dl, D2和D3導(dǎo)通(D4任 然截止)，電流給定B點電壓衰減到R13/(R10//R11//R12)，電焊機輸出電流再進一步降低。極限情況若電力半導(dǎo)體溫度高到了可能受到損害的溫度時，RTl和Rl分壓后的A 點電壓大于基準電壓VI，V2，V3和V4，Ul-1，U1-2，U1-3和U1-4輸出全為低，Dl，D2，D3和 D4全部導(dǎo)通。其中D4的導(dǎo)通使得電流給定B點電壓衰減零，電焊機輸出電流降低到零，電 力半導(dǎo)體器件停止工作，得到了有效的保護。
權(quán)利要求一種逆變焊機電力半導(dǎo)體超溫保護電路，其特征在于，包括負溫度系數(shù)熱敏電阻，分壓電路，由可自動翻轉(zhuǎn)的電壓比較器組成的電壓比較器陣，給定衰減電路，誤差比較點以及微積分控制調(diào)節(jié)器；其中，所述逆變焊機的電力半導(dǎo)體散熱板溫度變化引起所述負溫度系數(shù)熱敏電阻阻值變化繼而導(dǎo)致所述分壓電路電壓發(fā)生變化，分壓電路將變化后的電壓送到所述電壓比較器陣并引起電壓比較器陣中的電壓比較器翻轉(zhuǎn)，并通過所述給定衰減電路按比例衰減其電流給定電壓，衰減后得到的電流給定電壓送到所述誤差比較點，同時，電流反饋電壓信號也送至誤差比較點進行比較，經(jīng)比較后的誤差電壓通過所述微積分控制調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)處理，控制電焊機輸出電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變焊機電力半導(dǎo)體超溫保護電路，其特征在于所述分壓 電路由負溫度系數(shù)熱敏電阻、電阻和基準穩(wěn)壓電源構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變焊機電力半導(dǎo)體超溫保護電路，其特征在于所述負溫 度系數(shù)熱敏電阻做成溫度探頭直接和電力半導(dǎo)體的散熱板緊密接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變焊機電力半導(dǎo)體超溫保護電路，其特征在于所述電壓 比較器在設(shè)定的基準電壓上翻轉(zhuǎn)。
專利摘要本實用新型公開了一種逆變焊機電力半導(dǎo)體超溫保護電路，采用負溫度系數(shù)的溫敏電阻連續(xù)的監(jiān)測溫度，并把溫度量轉(zhuǎn)化成電壓量，用比較器結(jié)合分壓電阻分段降低直至關(guān)斷電流給定電壓，使電力半導(dǎo)體器件在溫度升高時有區(qū)別的逐步降低工作負荷。本實用新型屏蔽了傳統(tǒng)超溫保護帶來的弊端，能夠有效保護了電力半導(dǎo)體器件，延長電力半導(dǎo)體器件使用壽命，也不會因溫度保護功能而影響焊接質(zhì)量而導(dǎo)致產(chǎn)品的一致性以及合格率降低。
文檔編號B23K9/10GK201702494SQ20102028956
公開日2011年1月12日 申請日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者楊振文 申請人:深圳市華意隆實業(yè)發(fā)展有限公司