專利名稱：Cpu控制大功率便攜式電焊機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電焊機(jī)，具體說是一種由CPU控制大功率便攜式電焊機(jī)。
背景技術(shù)：
目前常用的電焊機(jī)使用50HZ低頻交流電源，這種電焊機(jī)的缺點(diǎn)是體積大，重量大浪費(fèi)原材料，使用不方便，控制不精確，耗電多，散熱效果差，效率低，工作周期小，電功率小，輸出電流不穩(wěn)定，常發(fā)生斷弧現(xiàn)象，使用上成本高，焊接效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種體積小，重量輕，攜帶方便，CPU集中控制，故障率低，操作方便，節(jié)能降耗，抗干擾、絕緣性強(qiáng)，阻灰效果好，生產(chǎn)、使用成本低，壽命長的CPU控制大功率便攜式電焊機(jī)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種CPU控制大功率便攜式電焊機(jī)，包括設(shè)置于外殼內(nèi)的CPU控制線路板、散熱器、風(fēng)扇和屏蔽層，其特征在于所述外殼內(nèi)還設(shè)有由四只IGBT 功率管Ql、Q2、Q3、Q4、兩只諧振電感Ll、L2、高頻變壓器T1、兩只快恢復(fù)二極管D1、D2、輸入濾波電容Cl、諧振電容C2、輸出濾波電容C3和鐵氧體電抗器L3組成的高頻諧振軟開關(guān)電路，四只IGBT功率管Ql、Q2、Q3、Q4組成H全橋高頻變換電路，輸入濾波電容Cl并聯(lián)H全橋高頻變換電路輸入側(cè)，H全橋高頻變換電路輸出側(cè)串聯(lián)高頻變壓器Tl 一側(cè)線圈和第一諧振電感Li，高頻變壓器Tl另一側(cè)線圈的一接頭上依次連接第二諧振電感L2和第一快恢復(fù)二極管D1，高頻變壓器Tl另一側(cè)線圈的另一接頭上連接第二快恢復(fù)二極管D2，第二快恢復(fù)二極管D2上并聯(lián)諧振電容C2，第一、二快恢復(fù)二極管D1、D2接合后依次經(jīng)鐵氧體電抗器L3 和輸出濾波電容C3連接至高頻變壓器Tl另一側(cè)線圈上的中間接頭；所述外殼內(nèi)由屏蔽層分隔成上、下兩部分，CPU控制線路板安裝于外殼內(nèi)的上部分，散熱器呈豎直狀態(tài)安裝于外殼內(nèi)的下部分，散熱器背面安裝有對應(yīng)外殼后面板進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)扇，散熱器的正面上安裝上述高頻變壓器、輸入模塊、上述四只IGBT功率管、上述兩只快恢復(fù)二極管和控制變壓器。所述CPU控制線路板包括CPU、PWM電路、驅(qū)動電路、故障檢測電路、在線升級數(shù)據(jù)電路、控制調(diào)節(jié)電路、數(shù)碼調(diào)節(jié)電路、顯示電路和電源電路。所述外殼一側(cè)面上設(shè)有多功能數(shù)碼顯示屏、操作按鍵、前出風(fēng)口和直插式快速接頭，操作按鍵經(jīng)輸入模塊連接CPU控制線路板的PWM電路、驅(qū)動電路、故障檢測電路、在線升級數(shù)據(jù)電路、控制調(diào)節(jié)電路和數(shù)碼調(diào)節(jié)電路，多功能數(shù)碼顯示屏連接CPU控制線路板的顯示電路，直插式快速接頭連接鐵氧體電抗器L3輸出；所述外殼另一側(cè)面上設(shè)有后出風(fēng)口、 電源線、電源開關(guān)和接地線，電源線連接控制變壓器和CPU控制線路板的電源電路。
所述輸入濾波電容Cl兩端分別連接電源電壓正極和負(fù)極；所述輸出濾波電容C3兩端分別連接輸出電壓正極和負(fù)極。所述外殼前面板設(shè)有出風(fēng)口，出風(fēng)口位置于散熱器正面對應(yīng)，風(fēng)扇緊貼安裝在散熱器背面，風(fēng)扇位置對應(yīng)外殼后面板上的進(jìn)風(fēng)口。
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所述外殼為工程塑料外殼，外殼上連接把手。所述高頻變壓器采用薄銅皮分段繞制。CPU控制大功率便攜式電焊機(jī)工作時，由4個IGBT管組成H全橋高頻變換電路在調(diào)制頻率下輪換工作，在一時間IGBT功率管Ql先導(dǎo)通，IGBT功率管Q3經(jīng)過一定的移相角后導(dǎo)通，電流方向由電源正極一IGBT功率管Ql—高頻變壓器Tl一IGBT功率管Q3—電源負(fù)極，此過程是電焊機(jī)向負(fù)載輸出能量；IGBT功率管Q1、Q3關(guān)斷后，此時屬于續(xù)電流階段，接下來IGBT功率管Q2先導(dǎo)通，IGBT功率管Q4經(jīng)過一定的移相角后導(dǎo)通，電流方向由電源正極一IGBT功率管Q4—高頻變壓器Tl一IGBT功率管Q2—電源負(fù)，此過程是電焊機(jī)向負(fù)載輸出能量；IGBT功率管Q2、Q4關(guān)斷后，此時屬于續(xù)電流階段，調(diào)節(jié)功率輸出，是通過調(diào)節(jié)橋臂的驅(qū)動脈沖相位來實(shí)現(xiàn)的，具體實(shí)現(xiàn)過程為IGBT功率管Q1、Q3的導(dǎo)通時刻不變，控制IGBT 功率管Ql、Q3的導(dǎo)通時刻，使導(dǎo)通時刻相位差為0° —180°，IGBT功率管Q2、Q4類似，當(dāng) IGBT功率管Q1、Q3的移相角為0°時，輸出最大，當(dāng)IGBT功率管Q1、Q3移相角為180°時， 輸出最小，移相角的大小與諧振有密切關(guān)系。本發(fā)明為諧振電焊機(jī)，其組成主功率部分和普通的逆變電焊機(jī)相似，所不同是諧振電焊機(jī)功率電路是諧振變換器，控制電路采用是頻率調(diào)制而不是脈寬調(diào)制，另外諧振電焊機(jī)比普通電焊機(jī)多了一個零檢測環(huán)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)零電壓或零電流軟開關(guān)。零電流諧振的工作原理為L1，L2為諧振電感，C2是諧振電容，鐵氧體電抗器L3>諧振電感L2，則濾波部分及負(fù)載可以看成恒流源，電路的工作過程可以分成四個階段，分別為電感充電階段、諧振階段、電容放電階段和續(xù)流階段，在諧振階段中，諧振電感與電容發(fā)生諧振，使流過諧振電感 Ll和諧振電感L2的電流按照正弦波規(guī)律變化，這就為IGBT功率管Ql、Q3和IGBT功率管 Q2、Q4的零電流開關(guān)提供了條件，同時開關(guān)電流與開關(guān)電壓沒有重疊部分，從而實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，高頻變壓器Tl的繞組對電焊機(jī)性能的影響較大，因?yàn)樽儔浩髀└芯褪侵C振電感L1L2， 變壓器漏感參與諧振過程，因此影響電焊機(jī)的諧振頻率，諧振電感與電容不但決定諧振頻率，還決定電焊機(jī)的特征阻抗，由于采用高頻諧振軟開關(guān)技術(shù)，因此開關(guān)頻率比普通電焊機(jī)高很多，效率也提高，普通電焊機(jī)效率一般為60%左右，高頻諧振電焊機(jī)的平均效率為91%， 開關(guān)頻率達(dá)到500KHZ以上。采用以上技術(shù)方案后，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是
1、采用高頻諧振軟開關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)的原理進(jìn)行工作的，它可減少由電焊機(jī)IGBT功率管開關(guān)帶來的損耗，應(yīng)力，溫度，噪聲，能提高本電焊機(jī)頻率，功率密度，降低溫度，減少噪聲等方面獲得優(yōu)良的性能，采用的方法是用諧振電感，諧振電容，高頻諧振電路把IGBT功率管開關(guān)電流或電壓變?yōu)檎也ㄐ?，使電壓和電流的重疊小，以減少 IGBT功率管開關(guān)損耗，用這個方法因?yàn)椴粫痣妷汉碗娏鞯募眲∽兓?，故能做到耗損小， 溫度低，噪聲低，減少散熱器面積，提高電焊機(jī)整體性能；
2、采用熱集中冷卻管理技術(shù)，把高頻變壓器、輸入模塊、IGBT功率管、快恢復(fù)二極管和控制變壓器按照發(fā)熱量分布安裝在一塊散熱器，提高散熱器的利用率，實(shí)現(xiàn)熱集中管理， 風(fēng)扇通過側(cè)面塑料外殼進(jìn)風(fēng)口大面積進(jìn)風(fēng)，風(fēng)扇采用緊貼散熱器的安裝方法，風(fēng)扇通過提高風(fēng)量，增加風(fēng)扇風(fēng)量與散熱器的散熱接觸面積，電焊機(jī)前后兩側(cè)出風(fēng)，實(shí)現(xiàn)散熱效果最大化；風(fēng)扇套件采用密齒鋁合金散熱器加高速風(fēng)扇，提高熱轉(zhuǎn)換率，比普通散熱方法，提高 30%，體積減小到交流電焊機(jī)體積的1/8，重量減輕是交流電焊機(jī)的1/10 ；且整個電焊機(jī)采用工程塑料外殼，耐用，散熱窗口增加，重量減輕，外形美觀，攜帶方便，生產(chǎn)成本低；
3、采用CPU控制線路板上安裝CPU、PWM電路、驅(qū)動電路、故障檢測電路、在線升級數(shù)據(jù)電路、控制調(diào)節(jié)電路、數(shù)碼調(diào)節(jié)電路、顯示電路和電源電路，操作按鍵控制電流調(diào)節(jié)，引弧電流調(diào)節(jié)，推力電流調(diào)節(jié)，功能設(shè)置，參數(shù)調(diào)節(jié)，測試調(diào)節(jié)功能，在線升級數(shù)據(jù)功能，故障代碼數(shù)字顯示，溫度保護(hù)，過流保護(hù)，過壓保護(hù)，并通過CPU給定控制電流，輸出PWM波形控制驅(qū)動變壓器，實(shí)現(xiàn)CPU控制線路板集中控制，控制方便、精確，減小線路板體積，減少元器件， 降低故障率，升級方便，易維護(hù)。本發(fā)明電焊機(jī)采用CPU控制線路板實(shí)現(xiàn)數(shù)碼按鍵操作，并通過CPU給定控制電流輸出PWM波形控制驅(qū)動變壓器，調(diào)節(jié)IGBT功率管的開關(guān)控制高頻變壓器高頻做功，通過快恢復(fù)二極管整流，諧振電感和諧振電容實(shí)現(xiàn)諧振頻率和能量反饋?zhàn)饔?，最終由鐵氧體電抗器輸出，電焊機(jī)體積小，重量輕，攜帶方便，CPU集中控制，故障率低，操作方便，節(jié)能降耗，抗干擾、絕緣性強(qiáng)，阻灰效果好，生產(chǎn)、使用成本低，壽命長。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明前面板示意圖； 圖3為本發(fā)明后面板示意圖； 圖4為圖2的左視圖5為圖2的右視圖6的本發(fā)明的線路板結(jié)構(gòu)示意圖7為本發(fā)明的高頻諧振軟開關(guān)電路示意圖。圖中外殼1，把手2，CPU控制線路板3，散熱器4，屏蔽層5，風(fēng)扇6，全橋高頻變換電路7，輸入模塊8，控制變壓器9，出風(fēng)口 10，進(jìn)風(fēng)口 11，電源線12，直插式快速接頭13， 多功能數(shù)碼顯示屏14，操作按鍵15，前出風(fēng)口 16，后出風(fēng)口 17，電源開關(guān)18，接地線19， CPU20, P麗電路21，驅(qū)動電路22，控制調(diào)節(jié)電路23，電源電路24，顯示電路25，在線升級數(shù)據(jù)電路26，故障檢測電路27，數(shù)碼調(diào)節(jié)電路28，四只IGBT功率管Ql、Q2、Q3、Q4，兩只諧振電感Li、L2，高頻變壓器Tl，兩只快恢復(fù)二極管Ql、Q2、Q3、Q4，輸入濾波電容Cl，諧振電容 C2，輸出濾波電容C3，鐵氧體電抗器L3。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1-5所示，一種CPU控制大功率便攜式電焊機(jī)包括外殼1、把手2、CPU控制線路板3、散熱器4、屏蔽層5、風(fēng)扇6、全橋高頻變換電路7、輸入模塊8、控制變壓器9、兩只諧振電感L1、L2、高頻變壓器Tl、兩只快恢復(fù)二極管D1、D2、輸入濾波電容Cl、諧振電容C2、輸出濾波電容C3和鐵氧體電抗器L3。外殼1上部連接把手2，外殼1前面板設(shè)有出風(fēng)口 10，外殼1后面板設(shè)有進(jìn)風(fēng)口 11，外殼1內(nèi)水平設(shè)置屏蔽層5將電焊機(jī)內(nèi)腔分成上下兩部分，CPU 控制線路板3設(shè)置于電焊機(jī)內(nèi)腔上部分，散熱器4呈豎直狀態(tài)安裝于電焊機(jī)內(nèi)腔下部分一側(cè)，散熱器4背面安裝有對應(yīng)外殼后面板進(jìn)風(fēng)口 11的風(fēng)扇6，散熱器4的正面上安裝高頻變壓器Tl、輸入模塊8、四只IGBT功率管Ql、Q2、Q3、Q4、兩只快恢復(fù)二極管Ql、Q2、Q3、Q4
5和控制變壓器9，電焊機(jī)內(nèi)腔下部分另一側(cè)設(shè)有兩只諧振電感Li、L2、高頻變壓器Tl、輸入濾波電容Cl、諧振電容C2、輸出濾波電容C3和鐵氧體電抗器L3，高頻變壓器采用薄銅皮分段繞制；外殼1左側(cè)面板上由上至下依次設(shè)有多功能數(shù)碼顯示屏14、操作按鍵15、前出風(fēng)口 16和直插式快速接頭13，外殼1右側(cè)面板上由上至下依次設(shè)有后出風(fēng)口 17、電源線12、電源開關(guān)18和接地線19。圖6所示，CPU控制線路板上設(shè)有CPU 20、PWM電路21、驅(qū)動電路22、故障檢測電路27、在線升級數(shù)據(jù)電路26、控制調(diào)節(jié)電路23、數(shù)碼調(diào)節(jié)電路28、顯示電路25和電源電路 24。操作按鍵15經(jīng)輸入模塊8連接CPU控制線路板3的PWM電路21、驅(qū)動電路22、故障檢測電路27、在線升級數(shù)據(jù)電路26、控制調(diào)節(jié)電路23和數(shù)碼調(diào)節(jié)電路28，多功能數(shù)碼顯示屏 14連接CPU控制線路板的顯示電路25，直插式快速接頭13連接鐵氧體電抗器L3輸出；電源線12連接控制變壓器9和CPU控制線路板的電源電路24。圖7所示，高頻諧振軟開關(guān)電路由全橋高頻變換電路7、兩只諧振電感Li、L2、高頻變壓器Tl、輸入濾波電容Cl、諧振電容C2、輸出濾波電容C3和鐵氧體電抗器L3組成，四只IGBT功率管Q1、Q2、Q3、Q4組成H全橋高頻變換電路，輸入濾波電容Cl并聯(lián)H全橋高頻變換電路輸入側(cè)，H全橋高頻變換電路輸出側(cè)串聯(lián)高頻變壓器Tl 一側(cè)線圈和第一諧振電感 Li，高頻變壓器Tl另一側(cè)線圈的一接頭上依次連接第二諧振電感L2和第一快恢復(fù)二極管 D1，高頻變壓器Tl另一側(cè)線圈的另一接頭上連接第二快恢復(fù)二極管D2，第二快恢復(fù)二極管 D2上并聯(lián)諧振電容C2，第一、二快恢復(fù)二極管D1、D2接合后依次經(jīng)鐵氧體電抗器L3和輸出濾波電容C3連接至高頻變壓器Tl另一側(cè)線圈上的中間接頭，輸入濾波電容Cl兩端分別連接電源電壓正極和負(fù)極；所述輸出濾波電容C3兩端分別連接輸出電壓正極和負(fù)極。用戶通過顯示電路設(shè)定調(diào)節(jié)參數(shù)，經(jīng)操作按鍵經(jīng)控制調(diào)節(jié)電路控制調(diào)節(jié)電路發(fā)出控制參數(shù)信號去CPU，CPU產(chǎn)生控制PWM信號去控制驅(qū)動電路，驅(qū)動電路驅(qū)動IGBT功率管做功，高頻整流濾波輸出焊接電流，高頻諧振軟開關(guān)電路參與做功，反饋電路反饋給CPU，同時電路檢測故障信號給CPU起保護(hù)作用。
權(quán)利要求
1.一種CPU控制大功率便攜式電焊機(jī)，包括設(shè)置于外殼內(nèi)的CPU控制線路板、散熱器、 風(fēng)扇和屏蔽層，其特征在于所述外殼內(nèi)還設(shè)有由四只IGBT功率管Q1、Q2、Q3、Q4、兩只諧振電感L1、L2、高頻變壓器Tl、兩只快恢復(fù)二極管D1、D2、輸入濾波電容Cl、諧振電容C2、輸出濾波電容C3和鐵氧體電抗器L3組成的高頻諧振軟開關(guān)電路，四只IGBT功率管Q1、Q2、Q3、 Q4組成H全橋高頻變換電路，輸入濾波電容Cl并聯(lián)H全橋高頻變換電路輸入側(cè)，H全橋高頻變換電路輸出側(cè)串聯(lián)高頻變壓器Tl 一側(cè)線圈和第一諧振電感Li，高頻變壓器Tl另一側(cè)線圈的一接頭上依次連接第二諧振電感L2和第一快恢復(fù)二極管D1，高頻變壓器Tl另一側(cè)線圈的另一接頭上連接第二快恢復(fù)二極管D2，第二快恢復(fù)二極管D2上并聯(lián)諧振電容C2，第一、二快恢復(fù)二極管Dl、D2接合后依次經(jīng)鐵氧體電抗器L3和輸出濾波電容C3連接至高頻變壓器Tl另一側(cè)線圈上的中間接頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPU控制大功率便攜式電焊機(jī)，其特征是所述外殼內(nèi)由屏蔽層分隔成上、下兩部分，CPU控制線路板安裝于外殼內(nèi)的上部分，散熱器呈豎直狀態(tài)安裝于外殼內(nèi)的下部分，散熱器背面安裝有對應(yīng)外殼后面板進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)扇，散熱器的正面上安裝上述高頻變壓器、輸入模塊、上述四只IGBT功率管、上述兩只快恢復(fù)二極管和控制變壓ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPU控制大功率便攜式電焊機(jī)，其特征是所述CPU控制線路板包括CPU、PWM電路、驅(qū)動電路、故障檢測電路、在線升級數(shù)據(jù)電路、控制調(diào)節(jié)電路、數(shù)碼調(diào)節(jié)電路、顯示電路和電源電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CPU控制大功率便攜式電焊機(jī)，其特征是所述外殼一側(cè)面上設(shè)有多功能數(shù)碼顯示屏、操作按鍵、前出風(fēng)口和直插式快速接頭，操作按鍵經(jīng)輸入模塊連接CPU控制線路板的PWM電路、驅(qū)動電路、故障檢測電路、在線升級數(shù)據(jù)電路、控制調(diào)節(jié)電路和數(shù)碼調(diào)節(jié)電路，多功能數(shù)碼顯示屏連接CPU控制線路板的顯示電路，直插式快速接頭連接鐵氧體電抗器L3輸出；所述外殼另一側(cè)面上設(shè)有后出風(fēng)口、電源線、電源開關(guān)和接地線， 電源線連接控制變壓器和CPU控制線路板的的電源電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的CPU控制大功率便攜式電焊機(jī)，其特征是所述輸入濾波電容Cl兩端分別連接電源電壓正極和負(fù)極；所述輸出濾波電容C3兩端分別連接輸出電壓正極和負(fù)極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPU控制大功率便攜式電焊機(jī)，其特征是所述外殼前面板設(shè)有出風(fēng)口，出風(fēng)口位置對應(yīng)散熱器正面，風(fēng)扇緊貼安裝在散熱器的背面，風(fēng)扇位置對應(yīng)外殼后面板上的進(jìn)風(fēng)口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPU控制大功率便攜式電焊機(jī)，其特征是所述外殼為工程塑料外殼，外殼上連接把手。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPU控制大功率便攜式電焊機(jī)，其特征是所述高頻變壓器采用薄銅皮分段繞制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種CPU控制大功率便攜式電焊機(jī)，包括設(shè)置于外殼內(nèi)的CPU控制線路板、散熱器、風(fēng)扇和屏蔽層，所述外殼內(nèi)還設(shè)有由四只IGBT功率管Q1、Q2、Q3、Q4、兩只諧振電感L1、L2、高頻變壓器T1、兩只快恢復(fù)二極管D1、D2、輸入濾波電容C1、諧振電容C2、輸出濾波電容C3和鐵氧體電抗器L3組成的高頻諧振軟開關(guān)電路。采用CPU控制線路板實(shí)現(xiàn)數(shù)碼按鍵操作，并通過CPU給定控制電流輸出PWM波形控制驅(qū)動變壓器，調(diào)節(jié)IGBT功率管的開關(guān)控制高頻變壓器高頻做功，通過快恢復(fù)二極管整流，諧振電感和諧振電容實(shí)現(xiàn)諧振頻率和能量反饋?zhàn)饔茫罱K由鐵氧體電抗器輸出，CPU集中控制，故障率低，操作方便，節(jié)能降耗，抗干擾、絕緣性強(qiáng)，阻灰效果好，生產(chǎn)、使用成本低，壽命長。
文檔編號B23K9/32GK102218584SQ20111015540
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者李峰華 申請人:李峰華