專利名稱：電焊機(jī)防觸電保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電焊機(jī)電源技術(shù)，具體涉及一種逆變手工弧焊電源的電焊機(jī)防觸電保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
電焊機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為熱能的焊接電源設(shè)備，它利用輸出端正負(fù)兩極在瞬間短路或放電時(shí)產(chǎn)生的高溫電弧來(lái)熔化電焊條上的焊料和被焊材料，以實(shí)現(xiàn)使它們結(jié)合的目的。電焊機(jī)(以下稱為弧焊電源)常工作在高溫、潮濕而觸電危險(xiǎn)性較大的環(huán)境(如金屬容器、管道內(nèi))，在施焊過(guò)程中，需手工替換電焊條，根據(jù)中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB3805— 83)規(guī)定該類具有人體可能偶然接觸且在高溫、潮濕而觸電危險(xiǎn)性較大的環(huán)境的人體安全電壓為交流(50Hf500Hz)有效值12V。目前，市場(chǎng)上現(xiàn)有的逆變直流手工弧焊電源，其輸出端正負(fù)兩極間的空載電壓一般都介于50疒120V之間，甚至更高，嚴(yán)重存在人體觸電事故的隱
串
)Qi、O為了避免人體觸電事故的產(chǎn)生，目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的逆變直流手工弧焊電源也有通過(guò)檢測(cè)負(fù)載電流，識(shí)別焊機(jī)空載狀態(tài)，關(guān)閉主電路輸出，并在焊機(jī)輸出端額外施加一個(gè)直流 (或交流)低電壓的防觸電保護(hù)(VRD )措施。但這種方案存在焊機(jī)空載狀態(tài)識(shí)別不準(zhǔn)制造難度偏高、VRD功能啟動(dòng)遲緩存在人體觸電事故的隱患、VRD狀態(tài)退出到啟動(dòng)主電路輸出的時(shí)間偏長(zhǎng)導(dǎo)致引弧效果不好，而且制造成本高。因此，特別需要一種電焊機(jī)防觸電保護(hù)(VRD)電路，既能消除人體觸電事故的隱患，還能保證有良好的引弧效果，而且制造容易、成本低廉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種電焊機(jī)防觸電保護(hù)裝置，有效克服現(xiàn)有焊機(jī)空載狀態(tài)識(shí)別不準(zhǔn)制造難度偏高、VRD功能啟動(dòng)遲緩存在人體觸電事故的隱患、VRD狀態(tài)退出到啟動(dòng)主電路輸出的時(shí)間偏長(zhǎng)導(dǎo)致引弧效果不好，而且制造成本高的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電焊機(jī)防觸電保護(hù)裝置，其特點(diǎn)是，該裝置包含脈寬調(diào)制控制單元，以及與該脈寬調(diào)制控制單元的輸入端電路連接的防觸電保護(hù)控制單元與電流控制單元。上述的脈寬調(diào)制控制單元包含脈寬調(diào)制控制電路，以及分別與該脈寬調(diào)制控制電路電路連接的輸入電流反饋電路和斜率補(bǔ)償電路；
上述的脈寬調(diào)制控制電路的輸出端電路連接外接的逆變開關(guān)主電路，該脈寬調(diào)制控制電路輸出占空比線性可調(diào)的直流脈沖驅(qū)動(dòng)逆變開關(guān)主電路。上述的防觸電保護(hù)控制單元輸出電壓控制信號(hào)至脈寬調(diào)制控制單元，其包含 積分控制電路，其電路連接脈寬調(diào)制控制電路的輸入端；
空載狀態(tài)識(shí)別電路，其電路連接積分控制電路的輸入端；
輸出電壓檢測(cè)電路，其電路連接空載狀態(tài)識(shí)別電路的輸入端；以及，防觸電保護(hù)狀態(tài)指示電路，其電路連接空載狀態(tài)識(shí)別電路的輸出端。上述的電流控制單元輸出電流控制信號(hào)至脈寬調(diào)制控制單元，其包含 輸出電流運(yùn)算電路，其電路連接脈寬調(diào)制控制電路的輸入端；以及，
分別與輸出電流運(yùn)算電路的輸入端電路連接的輸出電流反饋電路和輸出電流給定電路。本發(fā)明電焊機(jī)防觸電保護(hù)裝置和現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明采用防觸電保護(hù)控制單元檢測(cè)輸出的電壓，以及電流控制單元檢測(cè)輸出的電流，防觸電保護(hù)控制單元與電流控制單元同時(shí)根據(jù)檢測(cè)得的輸出電壓和輸出電流輸出電壓控制信號(hào)與電流控制信號(hào)至脈寬調(diào)制控制單元，由脈寬調(diào)制控制單元輸出占空比線性可調(diào)的直流脈沖驅(qū)動(dòng)逆變開關(guān)主電路，能可靠消除人體觸電事故隱患，確保良好的引弧效果，符合并超越了相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB15579. 1-2004)。


圖1為本發(fā)明電焊機(jī)防觸電保護(hù)裝置的模塊示意圖； 圖2為本發(fā)明電焊機(jī)防觸電保護(hù)裝置的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。如圖1所示，一種電焊機(jī)防觸電保護(hù)裝置，該裝置包含防觸電保護(hù)控制單元100、 電流控制單元200，以及脈寬調(diào)制控制單元(PWM控制單元)300。防觸電保護(hù)控制單元100 與電流控制單元200分別與脈寬調(diào)制控制單元300的輸入端連接，脈寬調(diào)制控制單元300 的輸出端電路連接外接的電焊機(jī)的逆變開關(guān)主電路，并最終輸出占空比線性可調(diào)的直流脈沖至外接的逆變開關(guān)主電路以驅(qū)動(dòng)該逆變開關(guān)主電路。防觸電保護(hù)控制單元100采樣電焊機(jī)輸出端電壓，判斷輸出端負(fù)載狀態(tài)，控制脈寬調(diào)制工作脈寬，實(shí)現(xiàn)<DC12V安全空載電壓的輸出。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，防觸電保護(hù)控制單元100用于采集電焊機(jī)輸出端電壓，并輸出電壓控制信號(hào)至脈寬調(diào)制控制單元300。該防觸電保護(hù)控制單元100包含輸出電壓檢測(cè)電路101、空載狀態(tài)識(shí)別電路102、防觸電保護(hù)狀態(tài)指示電路103、積分控制電路104。 積分控制電路104電路連接脈寬調(diào)制控制單元300的輸入端?？蛰d狀態(tài)識(shí)別電路102電路連接積分控制電路104的輸入端。輸出電壓檢測(cè)電路101電路連接空載狀態(tài)識(shí)別電路102 的輸入端，輸出電壓檢測(cè)電路101的輸入端電路連接電焊機(jī)的輸出電壓以采樣電焊機(jī)的輸出端電壓。防觸電保護(hù)狀態(tài)指示電路103電路連接空載狀態(tài)識(shí)別電路102的輸出端。進(jìn)一步，如圖2所示，輸出電壓檢測(cè)電路101包含1 1、1 2、1 3、01、(1。阻值為620K 的電阻Rl與阻值為47K的電阻R2串聯(lián)連接在電焊機(jī)的輸出端電壓OUT+與地之間，型號(hào)為 IN4148的二極管Dl (反接)、阻值為22K的電阻R3，以及容值為IOuF的電容Cl同樣依次串聯(lián)在電焊機(jī)的輸出端電壓OUT+與地之間。該輸出電壓檢測(cè)電路101用于檢測(cè)電焊機(jī)輸出端電壓?？蛰d狀態(tài)識(shí)別電路102包含R4、R5、R6、D2、U1A。阻值為200k的電阻R4與阻值為 120K的電阻R5串聯(lián)在15V輔助電源與地之間。型號(hào)為MC33074的運(yùn)算放大器UlA的負(fù)極輸入端(管腳2)電路連接在電阻Rl與R2之間，其正極輸入端(管腳3)電路連接在電阻R4 與R5之間，其管腳8電路連接15V輔助電源，管腳4接地，管腳1為UlA的輸出端。在運(yùn)算放大器UlA的正極輸入端與輸出端之間串聯(lián)連接有型號(hào)為IN4148的二極管D2與阻值為IK 的電阻R6。該空載狀態(tài)識(shí)別電路102用于識(shí)別焊機(jī)空載狀態(tài)。防觸電保護(hù)狀態(tài)指示電路103包含R7、LED1。阻值為I的電阻R7與發(fā)光二級(jí)管 LEDKVRD狀態(tài)指示燈)依次串聯(lián)連接在15V輔助電源與運(yùn)算放大器UlA的輸出端之間。該防觸電保護(hù)狀態(tài)指示電路103用于指示防觸電保護(hù)(VRD)電路的啟動(dòng)狀態(tài)。積分控制電路104 包含 R8、R9、RIO、Rll、R12、R13、R14、C2、C3、QUUlB0 阻值為 510K的電阻R9與阻值為100K的電阻RlO依次串聯(lián)連接在15V輔助電源與地之間。型號(hào)為MC33074運(yùn)算放大器UlB的負(fù)極輸入端(管腳6)通過(guò)阻值為15K的電阻R8電路連接運(yùn)算放大器UlA的輸出端，其負(fù)極輸入端(管腳6)還通過(guò)阻值為IlOk的電阻Rll連接15V輔助電源，UlB的正極輸入端(管腳5)電路連接在電阻R9與RlO之間，還通過(guò)容值為IOnF的電阻C2接地，UlB的輸出端與負(fù)極輸入端之間還串聯(lián)連接有IuF的電容C3和IK的電阻 R12，UlB的輸出端還通過(guò)IOK的電阻R14接地。型號(hào)為MMBT3904L的晶體管Ql的基極通過(guò)100K的電阻R13連接UlB的輸出端(管腳7)，其發(fā)射極接地，其集電極電路連接電流控制單元200與脈寬調(diào)制控制單元300。該積分控制電路104用于輸出鋸齒波電壓控制信號(hào)。進(jìn)一步，該防觸電保護(hù)控制單元100的工作原理電焊機(jī)輸出電壓OUT+經(jīng)Rl與R2 分壓，并經(jīng)Cl延時(shí)后反饋給UlA的負(fù)極輸入端，輔助電源+15V經(jīng)R4與R5分壓為5. 625V 送入U(xiǎn)lA的正極輸入端。當(dāng)電焊機(jī)上電瞬間，由于UlA的負(fù)極輸入端的電壓存在1秒鐘的RC延時(shí)，瞬間會(huì)小于UlA的正極輸入端，UlA的輸出端預(yù)置為高電平15V。當(dāng)電焊機(jī)輸出電壓瞬間> 79. 8V 時(shí)，UlA的負(fù)極輸入端電壓大于5. 625V，UlA的輸出端由高電平15V翻轉(zhuǎn)為低電平0V，VRD 狀態(tài)指示燈LEDl點(diǎn)亮。同時(shí)，輔助電源+15V與UlA輸出端的OV相加后經(jīng)Rll與R8分壓為1. 97V送入U(xiǎn)lB的負(fù)極輸入端，電焊機(jī)輸出電壓OUT+經(jīng)R9與RlO分壓為彡13V并經(jīng)C2 濾波后反饋給UlB的正極輸入端，此時(shí)，UlB正極輸入端的電壓大于UlB負(fù)極輸入端的電壓， UlB輸出端在R12、C3的積分作用下由低電平OV轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性的鋸齒波電壓，UlB輸出端的線性鋸齒波電壓經(jīng)R13與R14分壓后送入Ql的基極，Ql工作于放大狀態(tài)，減小脈寬調(diào)制控制單元300的脈寬給定信號(hào)，減小脈寬調(diào)制控制單元300所輸出的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖占空比，當(dāng)電焊機(jī)輸出電壓瞬間彡12V時(shí)，UlB正極輸入端的電壓彡1.97V，此時(shí)，UlB正極輸入端的電壓小于UlB負(fù)極輸入端(管腳6)的電壓，UlA輸出端在R12、C3的積分作用下由線性的鋸齒波電壓緩降為低電平0V，Ql將退出放大區(qū)進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，周而復(fù)始，最終獲得穩(wěn)定的DC12V焊機(jī)空載安全電壓。在防觸電保護(hù)(VRD)期間，DC12V焊機(jī)空載電壓經(jīng)Rl與R2分壓后UlA負(fù)極輸入端(管腳2)電壓為0. 85V，由于D2、R6的正反饋?zhàn)饔?，UlA正極輸入端的電壓被箝位為0. 7V, 即UlA負(fù)極輸入端的電壓大于UlA正極輸入端的電壓，防觸電保護(hù)(VRD)狀態(tài)將被鎖定。在電焊機(jī)引弧瞬間，焊條與工件接觸，其接觸電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于200 Ω (根據(jù) GB15579. 1-2004)，此時(shí)，電焊機(jī)輸出電壓將急劇下降，Cl中儲(chǔ)存的電荷通過(guò)R3、Dl快速釋放，即UlA負(fù)極輸入端的電壓小于UlA正極輸入端的電壓，UlA的輸出端恢復(fù)為高電平15V ，UlA的正極輸入端恢復(fù)為5. 625V，防觸電保護(hù)(VRD)狀態(tài)將在30毫秒內(nèi)退出，VRD狀態(tài)指示燈LEDl熄滅，UlB負(fù)極輸入端的電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?5V，U1B正極輸入端的電壓小于UlB負(fù)極輸入端的電壓，使UlB輸出端轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?V，Ql截止，停止對(duì)脈寬調(diào)制控制單元300的控制，此時(shí)，脈寬調(diào)制控制單元300所輸出的脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動(dòng)脈沖占空比加大，方便引弧。在焊接過(guò)程中，由于手工電弧焊的靜動(dòng)態(tài)特性決定焊機(jī)輸出電壓會(huì)< 34V，即使在電弧長(zhǎng)度較高時(shí)，輸出電壓也會(huì)< 45V，即使外界因素導(dǎo)致偶爾斷弧，由于Rl與Cl的1秒鐘電壓延時(shí)，UlA負(fù)極輸入端的電壓會(huì)< 3. 17V< UlA正極輸入端的電壓5.625V，因此，在施焊過(guò)程中，防觸電保護(hù)(VRD)功能是不會(huì)啟動(dòng)的，確保了焊接過(guò)程的穩(wěn)定性。在施焊結(jié)束后，焊機(jī)輸出電壓將會(huì)再次上升至彡79.8￥，如上所述，在肌々、肌8、01 的相互作用下，焊機(jī)防觸電保護(hù)(VRD)功能將在1秒鐘時(shí)間之內(nèi)再次啟動(dòng)，將焊機(jī)鎖定為 DC12V的安全空載電壓。進(jìn)一步，電焊機(jī)的空載電壓不局限于上述的彡79. 8V，如需設(shè)計(jì)小于79. 8V的空載電壓，須確保引弧的方便性和電弧的最小長(zhǎng)度，同時(shí)調(diào)整R1、R2、R3、C1的參數(shù)，使其滿足下述條件最低空載電壓+ (R1+R2) XR2 ^ 5. 625V、Rl與Cl時(shí)間常數(shù)彡1秒、R3與Cl時(shí)間
常數(shù)< 30毫秒。如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電流控制單元200用于采集電焊機(jī)輸出電流，并輸出電流控制信號(hào)至脈寬調(diào)制控制單元300。該電流控制單元200包含輸出電流反饋電路201、輸出電流給定電路202、輸出電流運(yùn)算電路203。輸出電流運(yùn)算電路203電路連接脈寬調(diào)制控制單元300的輸入端，輸出電流反饋電路201和輸出電流給定電路202分別電路連接輸出電流運(yùn)算電路203的輸入端。進(jìn)一步，如圖2所示，輸出電流反饋電路201包含R15、R16、C5。阻值為100歐的電阻R15與阻值為22K的電阻R16串聯(lián)連接，R15的另一端電路連接反饋焊接電流的信號(hào) If2, R15與R16之間通過(guò)InF的電容C5接地。該輸出電流反饋電路201用于饋送反饋焊接電流的信號(hào)If2，該反饋焊接電流的信號(hào)If2是通過(guò)串聯(lián)在輸出回路中的電阻分流器采集并經(jīng)運(yùn)算放大器放大后的0. IV 2V電壓信號(hào)。電流給定電路202包含1 17、1 18、1 19丄8丄9、￥1 1。阻值為IOk的電阻R17與IOOnF 的電容C8依次串聯(lián)在輸出電流給定信號(hào)Ig與地之間，該輸出電流給定信號(hào)Ig是指由操作人員通過(guò)其焊接電源上控制面板中的電流設(shè)定電位器(或單片機(jī)系統(tǒng))設(shè)定的輸出電流給定信號(hào)Ig。3. 3k的電阻R18與范圍在50k的可變電阻VRl串聯(lián)連接在輸出電流給定信號(hào)Ig與地之間。IOk的電阻R19與IOnF的電容C9串聯(lián)連接在輸出電流給定信號(hào)Ig與地之間。該輸出電流給定電路202用于提供用戶所設(shè)定焊接電流參數(shù)。輸出電流運(yùn)算電路203 包含 R20、R21、R22、C6、C7、D3、D4、U1D。型號(hào)為 MC33074P 的運(yùn)算放大器UlD的正極輸入端(管腳12)電路連接在R19與VRl之間。其負(fù)極輸入端(管腳13)與積分控制電路104的晶體管Ql的集電極電路連接，該負(fù)極輸入端(管腳13)與晶體管Ql的集電極之間依次串聯(lián)連接有D3、D4和200 Ω的電阻R22。運(yùn)算放大器UlD的輸出端(管腳14)電路連接有IOk的電阻R21，電阻R21的另一端接地。運(yùn)算放大器UlD的輸出端與負(fù)極輸入端之間串聯(lián)連接有Ik的電阻R20與IuF的電容C6，運(yùn)算放大器UlD的輸出端還電路連接有InF的電容C7。該輸出電流運(yùn)算電路203用于比較計(jì)算用戶設(shè)定電流參數(shù)與實(shí)際焊接電流參數(shù)，輸出電流控制信號(hào)。進(jìn)一步，電流控制單元200的工作原理通過(guò)焊接電源上其控制面板設(shè)定的輸出電流給定信號(hào)正比于所需輸出電流的大小，輸出電流給定信號(hào)Ig通過(guò)R17、R18、VRl分壓后，再經(jīng)R19、C9濾除高頻干擾信號(hào)，輸入運(yùn)算放大器UlD同向輸入端管腳12，正比于輸出電流的輸出電流反饋的信號(hào)If2經(jīng)R15、C5濾除高頻干擾信號(hào)后再經(jīng)R16輸入U(xiǎn)lD反向輸入端管腳13，輸出電流給定信號(hào)Ig越高，UlD管腳14的輸出電壓越高焊接電源的輸出電流越大；焊接電源輸出電流越大，其反饋信號(hào)的電壓If2越高，當(dāng)輸出電流大于給定電流時(shí)，UlD 管腳13電壓將高于UlD管腳12電壓，UlD管腳14電壓將下降，當(dāng)輸出電流小于給定電流時(shí)，UlD管腳13電壓將低于UlD管腳12電壓，UlD管腳14電壓將上升，如此，周而復(fù)始，焊接電源輸出電流將恒定在用戶設(shè)定的大小。VRl用于整機(jī)電流校準(zhǔn)，排除因元器件離散型引起的實(shí)際輸出電流與設(shè)計(jì)電流不一致的問(wèn)題。R20、C6、C7組成電流控制運(yùn)算放大器的積分電路，確保UlD管腳14的輸出電壓的線性度，D3、D4組成積分電壓箝位電路，以消除逆變開關(guān)電路的高頻振蕩，有效避免電感器件的嘯叫，確保逆變開關(guān)電路的工作穩(wěn)定性。如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，脈寬調(diào)制控制單元300包含輸入電流反饋電路301、斜率補(bǔ)償電路302、脈寬調(diào)制控制電路303。輸入電流反饋電路301和斜率補(bǔ)償電路302分別與脈寬調(diào)制控制電路303電路連接。進(jìn)一步，如圖2所示，輸入電流反饋電路301包含R23、R24、C10。750歐的電阻R23 電路連接逆變主電路一次側(cè)開關(guān)電流信號(hào)Ifl，一次側(cè)開關(guān)電流信號(hào)Ifl是指通過(guò)串聯(lián)在焊接電源主變壓器一次側(cè)繞組中的電流互感器采集的峰值電流信號(hào)，R23的另一端電路連接100歐的電阻R24，R24的另一端接地。該輸入電流反饋電路301用于反饋逆變主電路一次側(cè)開關(guān)電流信號(hào)Ifl，實(shí)現(xiàn)逐個(gè)電流脈沖限制，確保功率開關(guān)管及其他功率器件的安全運(yùn)行。斜率補(bǔ)償電路302包含R25、R26、Q2。晶體管Q2的型號(hào)為MMBT3904L，該晶體管 Q2的發(fā)射機(jī)電路連接阻值為680歐的電阻R25，R25的另一端電路連接R23與RM之間并通過(guò)51pF的電容ClO接地。晶體管Q2的集電極與基極電路連接在13k的電阻R26的兩端， 其基極與集電極電路連接脈寬調(diào)制控制電路303，其基極還通過(guò)InF的電容Cl 1接地。該斜率補(bǔ)償電路302用于提高脈寬調(diào)制控制電路303的抗干擾能力。脈寬調(diào)制控制電路303包含似、(12、(13、(14。型號(hào)為UC3845N的高性能固定頻率電流模式控制器U2，其COMP端(管腳1)電路連接晶體管Ql的集電極，還通過(guò)IOnF的電容C12接地。U2的VF端(管腳2)接地。U2的CS端(管腳3)電路連接在R23與RM之間，以及R25與ClO之間。U2的RT/CT端(管腳4)電路連接在斜率補(bǔ)償電路302的似6與 Cll之間。U2的Vref端(管腳8)電路連接斜率補(bǔ)償電路302的晶體管Q2的集電極，還通過(guò)IOOnF的電容C13接地。U2的VCC端(管腳7)電路連接15V輔助電源，還通過(guò)IOOnF的電容C14接地。U2的OUT端(管腳6)電路連接外接的電焊機(jī)的逆變開關(guān)主電路，并輸出占空比線性可調(diào)的直流脈沖(脈寬調(diào)制信號(hào))至逆變開關(guān)主電路以驅(qū)動(dòng)該逆變開關(guān)主電路。U2 的GND端(管腳5)接地。該脈寬調(diào)制控制電路303用于輸出占空比線性可調(diào)的直流脈沖以驅(qū)動(dòng)逆變開關(guān)主電路。進(jìn)一步，該電流控制單元300的工作原理電流控制單元300的核心部件是U2，管腳1為誤差放大輸出端，并可用于環(huán)路補(bǔ)償，本實(shí)施例中用于輸出電流線性調(diào)節(jié)信號(hào)輸入； 管腳2為誤差放大器的反向輸入端，本實(shí)施例中接地；管腳3為電流采樣端，本實(shí)施例中用于主電路一次側(cè)開關(guān)電流采樣輸入；管腳4為定時(shí)電容和定時(shí)電阻接入腳，設(shè)計(jì)不同的定時(shí)電容和定時(shí)電阻可以獲得不同的逆變開關(guān)頻率，本實(shí)施例中逆變頻率為60KHz ；管腳5為接地芯片腳，管腳6為PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出腳，用于控制主電路一次側(cè)開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)，本實(shí)施例為雙管正激開關(guān)電路；管腳7為芯片電源輸入端，本實(shí)施例中供電電壓為15V ；管腳 8為芯片基準(zhǔn)電壓輸出端，基準(zhǔn)電壓為5V。U2的管腳6輸出端PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比正比于地1腳的輸入電壓，設(shè)定的輸出電流越大，管腳1的輸入電壓越高，管腳6輸出端PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比也越高，一次側(cè)開關(guān)管的開通時(shí)間越長(zhǎng)，輸出電流就越大。在防觸電控制過(guò)程中，U2管腳1為一平均值極低的脈沖電壓信號(hào)，U2管腳6輸出占空比極低的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，一次側(cè)開關(guān)管的開通時(shí)間極短，通過(guò)主回路電感和電容的濾波作用，焊接電源輸出端將輸出符合安全電壓要求的空載電壓；
U2管腳4的鋸齒波電壓通過(guò)Q2、R25組成的斜率補(bǔ)償電路阻抗變換后與通過(guò)R23、 R24分壓后的一次側(cè)開關(guān)電流信號(hào)一并輸入U(xiǎn)2管腳3，當(dāng)逆變主電路一次側(cè)開關(guān)電流信號(hào) Ifl彡8.75V時(shí)，U2將及時(shí)關(guān)閉管腳6的主電路開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)一次側(cè)開關(guān)管過(guò)流保護(hù)。本發(fā)明電焊機(jī)防觸電保護(hù)裝置的工作流程如下
當(dāng)電焊機(jī)上電瞬間，輸出電壓檢測(cè)電路101檢測(cè)電焊機(jī)輸出電壓的變化并傳輸至空載狀態(tài)識(shí)別電路102，空載狀態(tài)識(shí)別電路102識(shí)別電焊機(jī)空載狀態(tài)，通過(guò)空載狀態(tài)識(shí)別電路 102設(shè)定一時(shí)間參數(shù)，使電焊機(jī)在進(jìn)入空載狀態(tài)后1秒鐘以內(nèi)啟動(dòng)VRD功能，由空載狀態(tài)識(shí)別電路102控制積分控制電路104輸出電壓控制信號(hào)至空載狀態(tài)識(shí)別電路102，發(fā)送電壓控制信號(hào)至脈寬調(diào)制控制單元300，脈寬調(diào)制控制單元300控制PWM脈沖寬度，將電焊機(jī)輸出電壓限制在DC12V以內(nèi)，進(jìn)入防觸電保護(hù)(VRD)狀態(tài)。同時(shí)，采用空載識(shí)別信號(hào)驅(qū)動(dòng)防觸電保護(hù)狀態(tài)指示電路103的LED指示燈發(fā)光，以指示電焊機(jī)的防觸電保護(hù)(VRD)功能的啟動(dòng)狀態(tài)。在電焊機(jī)引弧瞬間，輸出電壓檢測(cè)電路101檢測(cè)電焊機(jī)輸出電壓的變化，當(dāng)電焊機(jī)輸出電壓將急劇下降，由空載狀態(tài)識(shí)別電路102識(shí)別電焊機(jī)負(fù)載狀態(tài)，并通過(guò)空載狀態(tài)識(shí)別電路102實(shí)現(xiàn)設(shè)定一時(shí)間參數(shù)，使電焊機(jī)在進(jìn)入負(fù)載狀態(tài)后30毫秒鐘以內(nèi)退出VRD功能，啟動(dòng)主電路輸出，停止對(duì)脈寬調(diào)制控制單元300的控制，此時(shí)，脈寬調(diào)制控制單元300所輸出的脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動(dòng)脈沖占空比加大，方便引弧。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)防觸電保護(hù)狀態(tài)指示電路103的LED指示燈熄滅，以指示電焊機(jī)的防觸電保護(hù)(VRD)功能的關(guān)閉狀態(tài)。在焊接過(guò)程中，輸出電壓檢測(cè)電路101檢測(cè)電焊機(jī)輸出電壓的變化并傳輸至空載狀態(tài)識(shí)別電路102，防觸電保護(hù)控制單元100控制防觸電保護(hù)(VRD)功能是不啟動(dòng)，確保了焊接過(guò)程的穩(wěn)定性。在施焊結(jié)束后，焊輸出電壓檢測(cè)電路101檢測(cè)電焊機(jī)輸出電壓的變化并傳輸至空載狀態(tài)識(shí)別電路102，空載狀態(tài)識(shí)別電路102識(shí)別電焊機(jī)空載狀態(tài)，空載狀態(tài)識(shí)別電路102 焊機(jī)防觸電保護(hù)(VRD)功能將在1秒鐘時(shí)間之內(nèi)再次啟動(dòng)，將焊機(jī)鎖定為DC12V的安全空載電壓。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種電焊機(jī)防觸電保護(hù)裝置，其特征在于，該裝置包含脈寬調(diào)制控制單元(300)，以及與所述的脈寬調(diào)制控制單元(300)的輸入端電路連接的防觸電保護(hù)控制單元(100)與電流控制單元(200)。
2.如權(quán)利要求1所述的電焊機(jī)防觸電保護(hù)裝置，其特征在于，所述的脈寬調(diào)制控制單元(300)包含脈寬調(diào)制控制電路(303)，以及分別與所述的脈寬調(diào)制控制電路(303)電路連接的輸入電流反饋電路(301)和斜率補(bǔ)償電路(302)；所述的脈寬調(diào)制控制電路(303)的輸出端電路連接外接的逆變開關(guān)主電路，該脈寬調(diào)制控制電路(303)輸出占空比線性可調(diào)的直流脈沖驅(qū)動(dòng)逆變開關(guān)主電路。
3.如權(quán)利要求2所述的電焊機(jī)防觸電保護(hù)裝置，其特征在于，所述的防觸電保護(hù)控制單元(100)輸出電壓控制信號(hào)至脈寬調(diào)制控制單元(300)，其包含積分控制電路(104)，其電路連接所述的脈寬調(diào)制控制電路(303)的輸入端； 空載狀態(tài)識(shí)別電路(102)，其電路連接所述積分控制電路(104)的輸入端； 輸出電壓檢測(cè)電路(101)，其電路連接所述空載狀態(tài)識(shí)別電路(102)的輸入端；以及， 防觸電保護(hù)狀態(tài)指示電路(103)，其電路連接所述空載狀態(tài)識(shí)別電路(102)的輸出端。
4.如權(quán)利要求2所述的電焊機(jī)防觸電保護(hù)裝置，其特征在于，所述的電流控制單元 (200)輸出電流控制信號(hào)至脈寬調(diào)制控制單元(300)，其包含輸出電流運(yùn)算電路(203)，其電路連接所述的脈寬調(diào)制控制電路(303)的輸入端；以及，分別與所述的輸出電流運(yùn)算電路(203)的輸入端電路連接的輸出電流反饋電路(201) 和輸出電流給定電路(202)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電焊機(jī)防觸電保護(hù)裝置，其包含脈寬調(diào)制控制單元，與該脈寬調(diào)制控制單元的輸入端電路連接的防觸電保護(hù)控制單元與電流控制單元。防觸電保護(hù)控制單元包含電路連接脈寬調(diào)制控制單元的輸入端的積分控制電路，電路連接積分控制電路的輸入端的空載狀態(tài)識(shí)別電路，電路連接空載狀態(tài)識(shí)別電路的輸入端的輸出電壓檢測(cè)電路，電路連接空載狀態(tài)識(shí)別電路的輸出端的防觸電保護(hù)狀態(tài)指示電路。本發(fā)明采用防觸電保護(hù)控制單元檢測(cè)輸出電壓，電流控制單元檢測(cè)輸出電流，向脈寬調(diào)制控制單元輸出電壓控制信號(hào)與電流控制信號(hào)，脈寬調(diào)制控制單元輸出占空比線性可調(diào)的直流脈沖驅(qū)動(dòng)逆變開關(guān)主電路，能可靠消除人體觸電事故隱患，確保良好的引弧效果。
文檔編號(hào)B23K9/10GK102416519SQ201110441288
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者徐德進(jìn), 王志忠, 胡成綽, 陳安清 申請(qǐng)人:上海廣為拓浦電源有限公司, 上海廣為電器工具有限公司, 上海廣為美線電源電器有限公司