專利名稱：一種具有電壓減低裝置的焊割電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種具有電壓減低裝置的焊割電源技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種焊接、切割設(shè)備，尤其涉及一種焊割電源。
技術(shù)背景[0002]焊割電源，是一種為焊接電弧或者切割電弧提供電壓電流的電源裝置。[0003]由于焊接和切割的工藝要求的特殊性，往往要求焊割電源提供足夠高的焊接和切 割電壓，目前大量使用的焊割電源通電后，其在非焊接或切割作業(yè)的情況下均輸出足夠焊 接或者切割的電壓，這種高電壓已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出安全電壓36V，工作人員在進(jìn)行更換焊條或其 他可能接觸到電極的操作時(shí)容易觸電，對(duì)工作人員身體造成傷害。發(fā)明內(nèi)容[0004]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種在非焊接或切割作業(yè)時(shí)，將焊割電源輸出 電壓減低到安全電壓范圍內(nèi)，只有在焊接或切割作業(yè)時(shí)，才輸出足夠的焊接或切割電壓的 具有減低電壓裝置的焊割電源。[0005]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的[0006]一種具有電壓減低裝置的焊割電源，包括順序連接的輸入濾波電路，以下稱為輸 入EMC電路、一次側(cè)整流濾波電路、逆變電路、隔離變壓器、二次側(cè)整流濾波電路以及主控 制板電路，該主控制板電路還與逆變電路聯(lián)通，還設(shè)有電壓減低控制電路，以下稱為VRD控 制電路，該VRD控制電路和二次整流濾波電路雙向聯(lián)通，并與主控制板電路聯(lián)通。[0007]所述VRD控制電路由集成電路U3，電阻R33、R35、R40,電容C21，二極管D15和穩(wěn) 壓二極管ZD2連接構(gòu)成。[0008]所述輸入EMC電路由電源開(kāi)關(guān)Si，差模濾波電容以8和C33，共模濾波電容C29， C30，C31，C32以及共模濾波電感Ll組成。[0009]所述一次側(cè)整流濾波電路由整流橋BRl和電容C35，C36, C39和電阻R42組成。[0010]所述逆變電路由四組絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)電力開(kāi)關(guān)器件Ql，Q2，Q3，Q4橋接而成。[0011]所述隔離變壓電路由中頻變壓器T5組成。[0012]所述中頻變壓器T5具有一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組。[0013]所述二次側(cè)整流濾波電路5由快恢復(fù)整流二極管D16，D17濾波電感L2以及阻容 吸收電阻R51，R52和阻容吸收C42，C43等組成。[0014]所述主控制板電路由PWM脈寬調(diào)制電路，隔離驅(qū)動(dòng)電路，電流給定和電流反饋電 路，過(guò)流保護(hù)電路，欠壓保護(hù)電路以及輔助電路構(gòu)成。[0015]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果[0016]本實(shí)用新型提供的一種具有電壓減壓裝置的焊割電源，采用獨(dú)特的VRD裝置，在 非焊接或切割作業(yè)時(shí)，將焊割電源輸出電壓減低到安全電壓范圍內(nèi)，只有在焊接或切割作 業(yè)時(shí)，才輸出足夠的焊接或切割電壓，能保證操作者既能正常進(jìn)行焊接或切割工作，又使得 在更換焊條或其他需要接觸電極的操作時(shí)，焊割電源輸出的是很低的，很安全電壓，防止工作人員在操作時(shí)發(fā)生觸電的危險(xiǎn)，確保工作人員的安全，排除現(xiàn)有焊割電源存在的安全隱患。[0017]
[0018]圖1.本實(shí)用新型的電路方框圖。[0019]圖2.本實(shí)用新型的主回路電路原理圖。[0020]圖3.本實(shí)用新型的主控制板電氣原理圖。[0021]具體實(shí)施方式
[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型提供的一種具有VRD裝置的焊割電源，包括按設(shè)備的電功 率流向而順序連接的輸入EMC電路、一次側(cè)整流濾波電路、逆變電路、隔離變壓器和二次 側(cè)整流濾波電路，弱電部分的VRD控制電路、主控制板電路等，其中主控制電路還與逆變電 路聯(lián)通，并且，VRD控制電路和二次整流濾波電路雙向聯(lián)通，同時(shí)與主控制板電路聯(lián)通。[0023]如圖2所示，主回路電路包括如下電路[0024]輸入EMC電路1由電源開(kāi)關(guān)Si，差模濾波電容以8和C33，共模濾波電容C29，C30， C31,C32以及共模濾波電感Ll組成。電網(wǎng)干擾信號(hào)通過(guò)上述濾波器的濾除，使得本焊割電 源免受外界電磁干擾，提高穩(wěn)定性；同樣，本焊割電源產(chǎn)生的電磁干擾信號(hào)會(huì)也會(huì)被上述濾 波器濾除，使得本焊割電源不會(huì)對(duì)外界產(chǎn)生電磁干擾，提高其他設(shè)備的穩(wěn)定性。[0025]一次側(cè)整流濾波電路2由整流橋BRl和電容C35，C36, C39和電阻R42組成。送入 焊割電源內(nèi)的交流電壓電流通過(guò)整流橋BRl整流成直流電壓電流，經(jīng)過(guò)電容C35，C36, C39 等濾波后送往逆變器3。其中電阻R42是泄放電阻，在關(guān)機(jī)時(shí)泄放掉電容C35，C36，C39里 的電荷以保證安全。[0026]逆變電路3由四組絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)電力開(kāi)關(guān)器件Ql，Q2，Q3，Q4橋接而成，R43、R44、 R50、R49分別為四組絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)電力開(kāi)關(guān)器件的柵極串聯(lián)驅(qū)動(dòng)電阻。而R46和C37 ；R45 和C38 ；R47和C40 ；R48和C41分別為四組絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)電力開(kāi)關(guān)器件兩極(對(duì)于MOSFET器 件為D和S極，對(duì)于IGBT器件為C和E極，對(duì)于MCT器件為A和K極)并聯(lián)的阻容吸收電路。[0027]主控制板電路插座Al和A2輸出的四路PWM信號(hào)分別有序的送到四組絕緣柵場(chǎng)效 應(yīng)電力開(kāi)關(guān)器件Ql, Q2，Q3，Q4上，讓其按Ql和Q4 ；Q2和Q3分別同時(shí)導(dǎo)通，而Ql和Q2 ；Q3 和Q4相位相差180ο導(dǎo)通。這樣的交替導(dǎo)通，就會(huì)將直流電壓電流逆變成中頻交流方波電 壓電流，該中頻交流方波電壓電流送至隔離變壓器Τ5的一次側(cè)。[0028]隔離變壓電路4由具有一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組的中頻變壓器Τ5擔(dān)當(dāng)，隔離變 壓器Τ5 —次側(cè)一頭接逆變橋的橋臂中點(diǎn)，另一頭穿過(guò)一次側(cè)電流互感器Τ4后接逆變橋的 橋臂另一中點(diǎn)；其二次側(cè)接到二次側(cè)整流濾波電路5，二次側(cè)整流濾波電路5為一具有中心 抽頭的全波整流電路。一次側(cè)繞組和二次繞組是通過(guò)絕緣材料安全絕緣的。[0029]二次側(cè)整流濾波電路5由快恢復(fù)整流二極管D16，D17濾波電感L2以及阻容吸收 電阻R51，R52和阻容吸收C42，C43等組成。[0030]VRD控制電路由集成電路U3，和電阻R33，R35，R40，電容C21，二極管D15和穩(wěn)壓二 極管ZD2組成。[0031]主控制板電路7由PWM脈寬調(diào)制電路，隔離驅(qū)動(dòng)電路，電流給定和電流反饋電路， 過(guò)流保護(hù)電路，欠壓保護(hù)電路以及相應(yīng)的輔助電路等構(gòu)成。[0032]如圖3所示，主控制板電路電源系統(tǒng)包括如下電路[0033]1.從變壓器T3 (圖二所示)次級(jí)雙27V繞組通過(guò)插座A3引進(jìn)主控制板，通過(guò)整 流二極管D11，D12，D13，D14整流后C22，C23濾波，再經(jīng)過(guò)三端穩(wěn)壓集成電路U7 (LM7824)， U5 (LM7815)，U6 (LM7805)和 U4 (LM7915)穩(wěn)壓。分別輸出 +24V, +15V, +5V, -15V 直流電壓， 這組電壓為主控制板電流反饋和PWM調(diào)制等電路以及數(shù)字電流表供電。[0034]2.電阻R37，R38和C19組成焊割電流顯示電路。[0035]3.由集成電路U2D，電流調(diào)節(jié)電位器RT2，RT3，以及電位器RT1，電阻RiM和電阻 R36組成電流給定電路，C20和R39組成電流反饋電路。集成電路U2C和電阻R31，R32穩(wěn)壓 二極管ZDl，電容C18等組成誤差放大器，二極管D8和電阻R30，R29電容C17等組成誤差 信號(hào)鉗位、衰減和濾波電路。[0036]4.集成電路Ul，U2A和U2B組成了欠壓保護(hù)和電流型PWM電路，其中，集成電路 U2A及其周圍元件組成欠壓保護(hù)電路，集成電路U2B及其周圍電路組成斜波補(bǔ)償電路，快恢 復(fù)二極管D3，D4，D9，DlO和采樣電阻R22以及高頻濾波電容C14等組成逆變電路一次側(cè)中 頻交流電流波形采樣、整流、高頻濾波電路。[0037]5. MOSFET管Ml，M2，M3，M4和其對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電阻R8，R21，R9，R23，脈沖變壓器T1， T2組成脈沖放大和隔離電路，由快恢復(fù)二極管D2，D5，D6，D7 ；電容C5，C6，C15，C16 ；電阻 RIO, Rll, R12，R24，R25，R26，R27，R28等組成驅(qū)動(dòng)脈沖脈沖上升沿下降沿整形處理電路。[0038]6.由集成電路仍，和電阻1 33，1 35，1 40，電容021，二極管015和穩(wěn)壓二極管202 組成VRD控制電路。[0039]為了更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型 做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，以下的描述僅是示范性和解釋性的，不應(yīng)對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍有任 何的限制作用。[0040]實(shí)施例[0041]一.電流給定和反饋以及PWM調(diào)制和輸出的實(shí)現(xiàn)[0042]如圖2、圖3所示，由RT2和RT3給出的焊割電流給定信號(hào)一路經(jīng)過(guò)集成電路U2D 反相放大后，變成負(fù)的電流給定電壓信號(hào)；另一路通過(guò)電阻R37，R38分壓，電容C19濾波后 送到數(shù)字顯示表DGMl上，作為焊割電流的顯示。插座A6外連接的分流器取到的是正的電 流反饋電壓信號(hào)。電流給定電壓信號(hào)通過(guò)R34和RTl，電流反饋電壓信號(hào)通過(guò)R39在誤差比 較點(diǎn)B點(diǎn)進(jìn)行比較，其結(jié)果通過(guò)集成電路U2C等組成的PI調(diào)節(jié)器處理后通過(guò)R30送到Ul 的5腳。[0043]由電流互感器T4采樣的一次側(cè)逆變電流信號(hào)經(jīng)過(guò)快恢復(fù)二極管D3，D4，D9，DlO整 流，經(jīng)采樣電阻R22以及高頻濾波電容C14后得到，反應(yīng)一次測(cè)電流大小的直流脈沖電壓信 號(hào)，此信號(hào)一路由R7送至Ul的16腳，構(gòu)成過(guò)流保護(hù)電路。當(dāng)一次側(cè)逆變電流異常增大Ul 的16腳會(huì)得到一個(gè)較高電壓，Ul內(nèi)部立即封鎖脈沖信號(hào)，使電源停止輸出。另一路經(jīng)R18 送到Ul的4腳，同時(shí)U2B將Ul的8腳的鋸齒波信號(hào)射隨后通過(guò)R13，R14，C7，C9組成的阻 容網(wǎng)絡(luò)后，也送到Ul的4腳，用來(lái)為一次測(cè)電流的直流脈沖電壓信號(hào)作斜波補(bǔ)償。兩信號(hào) 合成后與Ul的5腳送來(lái)的誤差信號(hào)在Ul內(nèi)部進(jìn)行比較，得到PWM信號(hào)，通過(guò)死區(qū)形成，分 頻鎖相后從Ul的14腳和11腳輸出相位相差1800，且具有一定死區(qū)時(shí)間的PWM信號(hào)。[0044]二.焊割電源超溫保護(hù)電路的實(shí)現(xiàn)[0045]如圖2所示，焊割電源采用的絕緣柵型電力開(kāi)關(guān)半導(dǎo)體工作時(shí)都會(huì)產(chǎn)生熱損耗， 會(huì)使半導(dǎo)體自身和其散熱器的溫度升高，而半導(dǎo)體的工作溫度有一定范圍，超出范圍會(huì)損 壞半導(dǎo)體器件。插座A7外連接一只常開(kāi)溫度繼電器TS1。當(dāng)溫度正常時(shí)，溫度繼電器TSl 是斷開(kāi)的A點(diǎn)電位不受影響，可正常焊割；當(dāng)溫度超高時(shí)，溫度繼電器TSl閉合，A點(diǎn)被接 地，電位變?yōu)榱愫父铍娫赐Ｖ馆敵?，從而起到過(guò)熱保護(hù)的效果。溫度繼電器TSl安放在絕緣 柵場(chǎng)效應(yīng)電力開(kāi)關(guān)器件Ql，Q2，Q3，Q4所在的散熱器最熱處的表面上。[0046]三.電壓減低裝置VRD的實(shí)現(xiàn)[0047]如圖3所示，VRD控制電路由集成電路U3，電阻R33，R35，電容C21，穩(wěn)壓二極管ZD2 和二極管D15組成。開(kāi)關(guān)S2是VRD選擇開(kāi)關(guān)，LEDl為VRD顯示燈。[0048]當(dāng)VRD選擇開(kāi)關(guān)Sl斷開(kāi)時(shí)，+24V直流電壓不能送到C點(diǎn)，同時(shí)VRD顯示燈LEDl不 亮，集成電路U3截止，A點(diǎn)電位不受影響，焊割機(jī)一直處于輸出狀態(tài)。[0049]當(dāng)VRD選擇開(kāi)關(guān)Sl閉合時(shí)，+24V直流電壓送到C點(diǎn)，同時(shí)VRD顯示燈LEDl點(diǎn)亮， 表明VRD功能已啟動(dòng)。[0050]這時(shí)若沒(méi)有進(jìn)行焊割工作，+24V電壓經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)Sl加到C點(diǎn)，電流流向是一路 +24V —開(kāi)關(guān)Si — R33 — R40 — D15 —焊割電源輸出正端P ；另一路+MV —開(kāi)關(guān) Si — R33 —集成電路U3的1腳和2腳一穩(wěn)壓二極管ZD2 —主控制電路板電源地。此 時(shí)，電容器C21很快就通過(guò)限流電阻R35被充滿電荷，電容C21兩端就有了電壓。于是集成 電路U3的一次側(cè)就有電流流過(guò)，其內(nèi)部的發(fā)光二極管發(fā)光，使得其內(nèi)部光耦三極管受光， 所以集成電路U3的3腳和4腳飽和導(dǎo)通，將A點(diǎn)電位拉至接近于零電平，PWM停止輸出，焊 割電源的逆變電路停止工作。主功率回路沒(méi)有能量傳送，二次整流電路沒(méi)有電流電壓輸出。 但由于穩(wěn)壓二極管ZD2的作用，在焊割電源輸出端會(huì)輸出一個(gè)電壓和穩(wěn)壓二極管ZD2的穩(wěn) 壓值相等的電壓，一般的，ZD2可選取12V-20V的穩(wěn)壓二極管，這樣，焊割電源輸出的電就是 安全電壓(小于36V)，操作者接觸電極是安全的，可以進(jìn)行諸如更換焊條，更換割嘴等等必 須和帶電電極接觸的操作。[0051 ] 當(dāng)操作者焊割時(shí)，會(huì)將焊條或割嘴和工件短路，此時(shí)二極管D15的K極和焊割電源 輸出負(fù)極短路，通過(guò)二極管D15和電阻R40的作用，使得集成電路U3的1腳電位被拉低，穩(wěn) 壓二極管ZD2截止，集成電路U3內(nèi)部發(fā)光二極管不發(fā)光，內(nèi)部光耦三極管不受光，集成電路 U3的3腳和4腳截止，A點(diǎn)電位不再受集成電路U3的影響，PWM輸出脈沖，焊割電源就會(huì) 按照設(shè)定的電流給定輸出相應(yīng)的焊割電流，這樣在焊割電源二次側(cè)整流二極管后面，輸出 電抗器L2前面具有了底值為零的脈沖電壓，該電壓通過(guò)插座A6，送至二極管D15的K極，脈 沖為高時(shí)，D15截止，但脈沖為低時(shí)，二極管D15就會(huì)導(dǎo)通。二極管D15截止時(shí)，電容器C21 會(huì)通過(guò)和其串聯(lián)的限流電阻R35對(duì)電阻R33放電；二極管D15道通時(shí)又會(huì)通過(guò)電阻R40和 限流電阻R35繼續(xù)為電容器C21補(bǔ)充電，選電阻R40遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于R33，使得充電電荷遠(yuǎn)大于放 電電荷，于是電容器C21上的電壓一直保持著，集成電路U3的1腳和2腳一直會(huì)沒(méi)有電流 流過(guò)，因此A點(diǎn)電位一直不會(huì)受到集成電路U3的影響，焊割電源正常工作，正常輸出。 當(dāng)操作者停止焊割時(shí)，會(huì)將焊條或割嘴拉開(kāi)遠(yuǎn)離工件，此時(shí)二極管D15的K極懸 空。二極管D15和電阻R40不會(huì)有電流流過(guò)，于是對(duì)電容器C21的充電結(jié)束，而電容器C21 通過(guò)和其串聯(lián)的限流電阻R35對(duì)電阻R33放電過(guò)程卻一直進(jìn)行著，一段時(shí)間后，因電容器 C21的放電，集成電路U3的1腳電位逐漸上升，最后使得穩(wěn)壓二極管ZD2導(dǎo)通，集成電路U3內(nèi)部的發(fā)光二極管發(fā)光，使得其內(nèi)部光耦三極管受光，集成電路U3的3腳和4腳再次導(dǎo)通， 將A點(diǎn)電位拉低，使PWM停止輸出，焊割電源主功率停止輸出。此后，在焊割電源輸出端又 會(huì)只有由穩(wěn)壓二極管ZD2決定的安全電壓(12V-20V)。電容器C21和電阻R33決定了放電 時(shí)間，也就是決定了焊割操作結(jié)束后，輸出焊割高電壓的保持時(shí)間。操作者可以在這個(gè)時(shí)間 過(guò)后進(jìn)行諸如更換焊條，更換割嘴等等必須和帶電電極接觸的操作。 這樣，本實(shí)用新型就達(dá)到了焊割電源在焊割時(shí)輸出焊割需要的電壓，在焊割操作 停止后，焊割電源會(huì)減低輸出電壓至安全電壓以下，確保焊割設(shè)備操作者的人生安全，排除 了傳統(tǒng)焊割電源的安全隱患。
權(quán)利要求1.一種具有電壓減低裝置的焊割電源，包括順序連接的輸入濾波電路、一次側(cè)整流濾 波電路、逆變電路、隔離變壓器、二次側(cè)整流濾波電路以及主控制板電路，該主控制板電路 還與逆變電路聯(lián)通，其特征在于，設(shè)有電壓減低控制電路，該電壓減低控制電路和二次整流 濾波電路雙向聯(lián)通，并與主控制板電路聯(lián)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電壓減低裝置的焊割電源，其特征在于，所述電壓減低 控制電路由集成電路U3，電阻R33、R35、R40,電容C21，二極管D15和穩(wěn)壓二極管ZD2連接 構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電壓減低裝置的焊割電源，其特征在于，所述輸入濾波 電路由電源開(kāi)關(guān)Si，差模濾波電容以8和C33，共模濾波電容C29，C30, C31，C32以及共模 濾波電感Ll組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電壓減低裝置的焊割電源，其特征在于，所述一次側(cè)整 流濾波電路由整流橋BRl和電容C35，C36, C39和電阻R42組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電壓減低裝置的焊割電源，其特征在于，所述逆變電路 由四組絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)電力開(kāi)關(guān)器件Ql，Q2，Q3，Q4橋接而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電壓減低裝置的焊割電源，其特征在于，所述隔離變壓 電路由中頻變壓器T5組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有電壓減低裝置的焊割電源，其特征在于，所述中頻變壓 器T5具有一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電壓減低裝置的焊割電源，其特征在于，所述二次側(cè)整 流濾波電路(5)由快恢復(fù)整流二極管D16，D17濾波電感L2以及阻容吸收電阻R51，R52和 阻容吸收C42，C43等組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電壓減低裝置的焊割電源，其特征在于，所述主控制板 電路由PWM脈寬調(diào)制電路，隔離驅(qū)動(dòng)電路，電流給定和電流反饋電路，過(guò)流保護(hù)電路，欠壓 保護(hù)電路以及輔助電路構(gòu)成。
專利摘要一種具有電壓減低裝置的焊割電源，包括順序連接的輸入濾波電路、一次側(cè)整流濾波電路、逆變電路、隔離變壓器、二次側(cè)整流濾波電路以及主控制板電路，該主控制板電路還與逆變電路聯(lián)通，還有電壓減低控制電路，該電壓減低控制電路和二次整流濾波電路雙向聯(lián)通，并與主控制板電路聯(lián)通。本實(shí)用新型在非焊接或切割作業(yè)時(shí)，將焊割電源輸出電壓減低到安全電壓范圍內(nèi)，只有在焊接或切割作業(yè)時(shí)，才輸出足夠的焊接或切割電壓，能保證操作者既能正常進(jìn)行焊接或切割工作，又使得在更換焊條或其他需要接觸電極的操作時(shí)，焊割電源輸出的是很低的，很安全的電壓，防止工作人員在操作時(shí)發(fā)生觸電的危險(xiǎn)，確保工作人員的安全。
文檔編號(hào)B23K9/10GK201815780SQ201020571439
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
發(fā)明者吳月濤, 楊振文 申請(qǐng)人:深圳市華意隆實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司