專利名稱：高頻軟開關(guān)逆變數(shù)字化多功能焊機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字化多功能焊機(jī)，具體是一種高頻軟開關(guān)逆變數(shù)字化多功能焊機(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的數(shù)字化多功能焊機(jī)在使用過程中普遍采用硬開關(guān)PWM (脈沖寬度調(diào)制)，實(shí)踐表明，采用硬開關(guān)進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制會(huì)導(dǎo)致焊機(jī)功率器件的開關(guān)損耗較大，即在功率變換過程中，電子開關(guān)在開通和關(guān)斷的瞬間處于大電流或高電壓的工作條件，導(dǎo)致電子開關(guān)的工件可靠性差、效率低、電磁干擾嚴(yán)重等?；诖?，有必要對(duì)傳統(tǒng)數(shù)字化多功能焊機(jī)的脈沖寬度調(diào)制方式進(jìn)行革新，以解決其存在的上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)數(shù)字化多功能焊機(jī)其功率器件的開關(guān)損耗較大的問題，提供了一種高頻軟開關(guān)逆變數(shù)字化多功能焊機(jī)。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的高頻軟開關(guān)逆變數(shù)字化多功能焊機(jī)，其工作電路包括含有由兩塊雙IGBT功率管集成塊聯(lián)接構(gòu)成的IGBT逆變整流橋和控制IGBT逆變整流橋?qū)▽挾鹊目刂齐娐?；所述IGBT逆變整流橋的輸入端經(jīng)三相橋式整流電路、抗干擾保護(hù)電路、斷路器與三相電源相接，IGBT逆變整流橋的輸出端并聯(lián)有主變壓器，主變壓器的次極輸出端并聯(lián)有三組全橋整流電路；所述控制電路包括DSP處理器、連接于DSP處理器的信號(hào)采集端口的信號(hào)采樣電路、連接于DSP處理器的顯示端口的顯示電路、連接于DSP 處理器的控制信號(hào)輸入端的鍵盤輸入電路、連接于DSP處理器的PWM信號(hào)輸出端的IGBT逆變整流橋驅(qū)動(dòng)電路、連接于IGBT逆變整流橋的控制信號(hào)端的觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路、連接于主變壓器的次極輸出端的高頻脈沖起弧電路、連接于主變壓器的次極輸出端的送絲機(jī)控制電路；觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路的輸入端與IGBT逆變整流橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連；所述IGBT逆變整流橋驅(qū)動(dòng)電路包括其同相輸入端與DSP處理器的PWM信號(hào)輸出端相連的PWM調(diào)制芯片 UC3846、其輸入端與PWM調(diào)制芯片UC3846的脈沖輸出端相連的雙D型主從觸發(fā)器、其輸入端與PWM調(diào)制芯片UC3846的同步端相連的雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器；其中，雙D型主從觸發(fā)器的同步端與雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出端相連；PWM調(diào)制芯片UC3846的輸出端和雙D型主從觸發(fā)器的輸出端均與觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路的輸入端相連。所述三相橋式整流電路、抗干擾保護(hù)電路、 全橋整流電路、信號(hào)采樣電路、顯示電路、鍵盤輸入電路、高頻脈沖起弧電路、送絲機(jī)控制電路均為電子技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)電路，因此未在說明書中描述。焊機(jī)使用時(shí)，三相電源經(jīng)斷路器、抗干擾保護(hù)電路接入三相橋式整流電路，然后經(jīng) IGBT逆變整流橋輸出為交流信號(hào)，該交流信號(hào)經(jīng)主變壓器、三組全橋整流電路輸出為直流電壓，作為焊機(jī)電源輸出。焊機(jī)進(jìn)行脈寬調(diào)制時(shí)，IGBT逆變整流橋驅(qū)動(dòng)電路的PWM調(diào)制芯片UC3846在DSP處理器的PWM信號(hào)控制下，經(jīng)由其輸出端輸出四路PWM信號(hào)，其中兩路PWM 信號(hào)經(jīng)由觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路直接接入兩塊雙IGBT功率管集成塊，另外兩路PWM信號(hào)經(jīng)由雙D型主從觸發(fā)器接入觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路。進(jìn)行脈寬調(diào)制時(shí)，雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器向雙D型主從觸發(fā)器發(fā)出延時(shí)信號(hào)，直接接入兩塊雙IGBT功率管集成塊的兩路PWM信號(hào)分別控制兩塊雙IGBT功率管集成塊的導(dǎo)通，此時(shí)，接入雙D型主從觸發(fā)器的兩路PWM信號(hào)保持關(guān)斷。待兩塊雙IGBT功率管集成塊的導(dǎo)通完成后，直接接入兩塊雙IGBT功率管集成塊的兩路PWM 信號(hào)關(guān)斷，經(jīng)由雙D型主從觸發(fā)器接入觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路的兩路PWM信號(hào)開通并接入兩塊雙IGBT功率管集成塊，實(shí)現(xiàn)高頻逆變。綜上所述，與傳統(tǒng)數(shù)字化多功能焊機(jī)相比，本發(fā)明所述的高頻軟開關(guān)逆變數(shù)字化多功能焊機(jī)通過四路PWM信號(hào)實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)PWM，大幅降低了焊機(jī)功率器件的開關(guān)損耗，從而徹底避免了在功率變換過程中出現(xiàn)的電子開關(guān)工件可靠性差、效率低、電磁干擾嚴(yán)重等一系列問題。進(jìn)一步地，所述控制電路還包括連接于DSP處理器的串行通信端口的通信電路； 所述通信電路包括收發(fā)器、總線驅(qū)動(dòng)芯片、其輸入端與DSP處理器串行通信端口相連的兩個(gè)單通道數(shù)字隔離器；收發(fā)器的輸入端與兩個(gè)單通道數(shù)字隔離器的輸出端相連，總線驅(qū)動(dòng)芯片的電源端連接有光耦隔離電路；收發(fā)器的輸出端和總線驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端連接有通訊總線。所述光耦隔離電路為電子技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)電路，其能夠提高總線驅(qū)動(dòng)芯片的抗干擾能力。DSP處理器基于DeviceNet通信協(xié)議與hternet互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，DSP處理器發(fā)出的信號(hào)經(jīng)兩個(gè)單通道數(shù)字隔離器到達(dá)收發(fā)器，然后經(jīng)收發(fā)器傳送至hternet互聯(lián)網(wǎng)，用戶可通過hternet互聯(lián)網(wǎng)對(duì)焊機(jī)焊接方式進(jìn)行升級(jí)換代，用戶還可以對(duì)焊機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、多臺(tái)焊機(jī)聯(lián)網(wǎng)工作、遠(yuǎn)程故障診斷等，由此提高焊機(jī)性能和使用功能。更進(jìn)一步地，所述觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路包括四個(gè)光耦、連接于四個(gè)光耦輸出端與 IGBT逆變整流橋的控制信號(hào)端之間的整流電路。所述整流電路為電子技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)電路， 且電路變形很多，因此未在說明書中描述。與傳統(tǒng)數(shù)字化多功能焊機(jī)相比，本發(fā)明中的觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路采用四個(gè)光耦替代了原有的變壓器，由此增強(qiáng)了觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路的抗干擾能力。本發(fā)明通過對(duì)傳統(tǒng)數(shù)字化多功能焊機(jī)的IGBT逆變整流橋驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)改進(jìn)， 實(shí)現(xiàn)了高頻軟開關(guān)脈寬調(diào)制，從而有效解決了傳統(tǒng)數(shù)字化多功能焊機(jī)其功率器件的開關(guān)損耗較大的問題，同時(shí)本發(fā)明通過對(duì)通信電路和觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，大大提高了焊機(jī)工作電路的抗干擾能力。


圖1是本發(fā)明工作電路的電路原理圖。圖2是控制電路中IGBT逆變整流橋驅(qū)動(dòng)電路的電路原理圖。圖3是控制電路中通信電路的電路原理圖。圖4是控制電路中觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式高頻軟開關(guān)逆變數(shù)字化多功能焊機(jī)，其工作電路包括含有由兩塊雙IGBT功率管集成塊Ml、M2聯(lián)接構(gòu)成的IGBT逆變整流橋和控制IGBT逆變整流橋?qū)▽挾鹊目刂齐娐罚?br> 所述IGBT逆變整流橋的輸入端經(jīng)三相橋式整流電路BR1、抗干擾保護(hù)電路PCB6、斷路器DIjQ與三相電源相接，IGBT逆變整流橋的輸出端并聯(lián)有主變壓器Tl，主變壓器Tl的次極輸出端并聯(lián)有三組全橋整流電路D1、D2、D3 ；所述控制電路包括DSP處理器、連接于DSP處理器的信號(hào)采集端口的信號(hào)采樣電路、 連接于DSP處理器的顯示端口的顯示電路、連接于DSP處理器的控制信號(hào)輸入端的鍵盤輸入電路、連接于DSP處理器的PWM信號(hào)輸出端的IGBT逆變整流橋驅(qū)動(dòng)電路、連接于IGBT逆變整流橋的控制信號(hào)端的觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路PCB2、連接于主變壓器Tl的次極輸出端的高頻脈沖起弧電路、連接于主變壓器Tl的次極輸出端的送絲機(jī)控制電路；觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路 PCB2的輸入端與IGBT逆變整流橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連；
所述IGBT逆變整流橋驅(qū)動(dòng)電路包括其同相輸入端與DSP處理器的PWM信號(hào)輸出端相連的PWM調(diào)制芯片UC3846、其輸入端與PWM調(diào)制芯片UC3846的脈沖輸出端相連的雙D型主從觸發(fā)器U23、其輸入端與PWM調(diào)制芯片UC3846的同步端相連的雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U29 ； 其中，雙D型主從觸發(fā)器U23的同步端與雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U29的輸出端相連；PWM調(diào)制芯片 UC3846的輸出端和雙D型主從觸發(fā)器U23的輸出端均與觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路PCB2的輸入端相連；如圖2所示；
所述控制電路還包括連接于DSP處理器的串行通信端口的通信電路；所述通信電路包括收發(fā)器U1、總線驅(qū)動(dòng)芯片U2、其輸入端與DSP處理器串行通信端口相連的兩個(gè)單通道數(shù)字隔離器U3、U4 ；收發(fā)器Ul的輸入端與兩個(gè)單通道數(shù)字隔離器U3、U4的輸出端相連，總線驅(qū)動(dòng)芯片U2的電源端連接有光耦隔離電路；收發(fā)器Ul的輸出端和總線驅(qū)動(dòng)芯片U2的輸出端連接有通訊總線；如圖3所示；
所述觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路PCB2包括四個(gè)光耦TO、U6、U7、U8、連接于四個(gè)光耦TO、U6、U7、 U8輸出端與IGBT逆變整流橋的控制信號(hào)端之間的整流電路；如圖4所示；
具體實(shí)施時(shí)，PWM調(diào)制芯片UC3846的脈沖輸出端與觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路PCB2之間連接有反相器74HC04 ；雙D型主從觸發(fā)器U23的輸出端與觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路PCB2之間連接有或非門⑶4002和反相器74HC04 ；PWM調(diào)制芯片UC3846的同步端與雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U29的輸入端之間連接有反相器74HC04 ；PWM調(diào)制芯片UC3846的的同相輸入端與DSP處理器的PWM 信號(hào)輸出端之間連接有反相器74HC04 ；雙D型主從觸發(fā)器采用⑶4013型芯片，雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器采用⑶4098型芯片，收發(fā)器采用A82C251型芯片，單通道數(shù)字隔離器采用IL710型芯片，總線驅(qū)動(dòng)芯片采用SN75176型芯片，四個(gè)光耦均采用A3120型光耦。
權(quán)利要求
1.一種高頻軟開關(guān)逆變數(shù)字化多功能焊機(jī)，其工作電路包括含有由兩塊雙IGBT功率管集成塊(M1、M2)聯(lián)接構(gòu)成的IGBT逆變整流橋和控制IGBT逆變整流橋?qū)▽挾鹊目刂齐娐罚凰鯥GBT逆變整流橋的輸入端經(jīng)三相橋式整流電路(BR1)、抗干擾保護(hù)電路(PCB6)、 斷路器(DLQ)與三相電源相接，IGBT逆變整流橋的輸出端并聯(lián)有主變壓器(Tl)，主變壓器 (Tl)的次極輸出端并聯(lián)有三組全橋整流電路(D1、D2、D3)；所述控制電路包括DSP處理器、連接于DSP處理器的信號(hào)采集端口的信號(hào)采樣電路、連接于DSP處理器的顯示端口的顯示電路、連接于DSP處理器的控制信號(hào)輸入端的鍵盤輸入電路、連接于DSP處理器的PWM信號(hào)輸出端的IGBT逆變整流橋驅(qū)動(dòng)電路、連接于IGBT逆變整流橋的控制信號(hào)端的觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路(PCB2)、連接于主變壓器(Tl)的次極輸出端的高頻脈沖起弧電路、連接于主變壓器(Tl)的次極輸出端的送絲機(jī)控制電路；觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路(PCB2)的輸入端與IGBT逆變整流橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連；其特征在于所述IGBT逆變整流橋驅(qū)動(dòng)電路包括其同相輸入端與DSP處理器的PWM信號(hào)輸出端相連的PWM調(diào)制芯片UC3846、其輸入端與PWM調(diào)制芯片UC3846的脈沖輸出端相連的雙D型主從觸發(fā)器(U23)、其輸入端與PWM調(diào)制芯片UC3846的同步端相連的雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(似9)；其中，雙D型主從觸發(fā)器(U23)的同步端與雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(似9)的輸出端相連；PWM調(diào)制芯片UC3846的輸出端和雙D型主從觸發(fā)器(U23)的輸出端均與觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路(PCB2)的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻軟開關(guān)逆變數(shù)字化多功能焊機(jī)，其特征在于所述控制電路還包括連接于DSP處理器的串行通信端口的通信電路；所述通信電路包括收發(fā)器 (U1)、總線驅(qū)動(dòng)芯片(U2)、其輸入端與DSP處理器串行通信端口相連的兩個(gè)單通道數(shù)字隔離器(U3、U4);收發(fā)器(Ul)的輸入端與兩個(gè)單通道數(shù)字隔離器(U3、U4)的輸出端相連，總線驅(qū)動(dòng)芯片(U2)的電源端連接有光耦隔離電路；收發(fā)器(Ul)的輸出端和總線驅(qū)動(dòng)芯片(U2) 的輸出端連接有通訊總線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高頻軟開關(guān)逆變數(shù)字化多功能焊機(jī)，其特征在于所述觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路(PCB2)包括四個(gè)光耦(U5、TO、U7、U8)、連接于四個(gè)光耦(U5、TO、U7、U8) 輸出端與IGBT逆變整流橋的控制信號(hào)端之間的整流電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及數(shù)字化多功能焊機(jī)，具體是一種高頻軟開關(guān)逆變數(shù)字化多功能焊機(jī)。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)數(shù)字化多功能焊機(jī)其功率器件的開關(guān)損耗較大的問題。高頻軟開關(guān)逆變數(shù)字化多功能焊機(jī)，其工作電路包括含有由兩塊雙IGBT功率管集成塊聯(lián)接構(gòu)成的IGBT逆變整流橋和控制IGBT逆變整流橋?qū)▽挾鹊目刂齐娐罚凰隹刂齐娐钒ㄟB接于DSP處理器的PWM信號(hào)輸出端的IGBT逆變整流橋驅(qū)動(dòng)電路；所述IGBT逆變整流橋驅(qū)動(dòng)電路包括PWM調(diào)制芯片UC3846、雙D型主從觸發(fā)器、雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高頻軟開關(guān)脈寬調(diào)制，有效解決了傳統(tǒng)數(shù)字化多功能焊機(jī)其功率器件的開關(guān)損耗較大的問題。
文檔編號(hào)B23K37/00GK102205476SQ20111013871
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者郭昊 申請(qǐng)人:太原市星云焊接設(shè)備有限公司