專利名稱：一種鋁基板igbt逆變式弧焊機控制電路及電路板的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種逆變式弧焊機，具體是一種鋁基板IGBT逆變式弧焊機控制電路及電路板的結(jié)構(gòu)。
背景技術：
當前，電焊機產(chǎn)品市場的競爭十分激烈，對產(chǎn)品的性能要求也越來越高，不僅體現(xiàn)在技術的先進性和優(yōu)勢上，還在很大程度上取決于生產(chǎn)制造工藝的先進性、生產(chǎn)效率的高低、生產(chǎn)成本的多少，產(chǎn)品的一致性和可靠性等方面，特別是出口到歐盟、美國等國際市場的產(chǎn)品，除了要求滿足電焊機的各項涉及安全和電參數(shù)的性能指標(即滿足相關產(chǎn)品認證，如歐盟GS或CE認證，美國UL認證等)外，還要求電焊機具有較高的抗干擾性能(即滿足電磁兼容性或EMC認證的要求)；否則，產(chǎn)品是不允許進入這些國家或地區(qū)的，然而，目前的情況是很多企業(yè)生產(chǎn)的電焊機，能滿足電焊機的各項涉及安全和電參數(shù)的性能指標(即滿足相關產(chǎn)品認證，如歐盟GS或CE認證，美國UL認證等)，但卻無法使電焊機具有較高的抗干擾性能(即滿足電磁兼容性或EMC認證的要求)，能通過EMC認證的電焊機產(chǎn)品是少之又少，因此，具有高的抗干擾性能，即滿足電磁兼容性或EMC認證的要求，是本逆變焊機的重要特征之一，也是由本實用新型焊機的電路和結(jié)構(gòu)設計所決定的。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的提供一種鋁基板IGBT逆變式弧焊機控制電路及電路板的結(jié)構(gòu)，具體是一種采用貼片式單管IGBT組成的雙單端逆變主電路及其控制電路構(gòu)成的直流手工電弧焊機；焊機的多個貼片式單管IGBT以及快速恢復整流二極管等電路布置在一塊鋁基的電路板上；其它控制電路布置在另外一塊控制電路板上；焊機的兩塊電路板采用了大量的貼片電子元器件和SMT工藝方法進行自動加工，因而使焊機具有結(jié)構(gòu)緊湊、加工工藝方法先進、生產(chǎn)效率高、制作成本低等優(yōu)勢。為實現(xiàn)上述目的采用以下技術方案一種鋁基板IGBT逆變式弧焊機控制電路及電路板的結(jié)構(gòu)，包括鋁基板、控制電路板、抗干擾的輸入和輸出濾波器，以及焊接或安裝在兩塊電路板上的焊機電子控制電路部分；其特征在于電路板設計分為兩個部分，一個部分為鋁基板，另一個部分電路板為焊機的控制電路；控制電路包括電源電路、IGBT的驅(qū)動電路、PWM脈沖寬度調(diào)節(jié)電路、電流給定和負反饋信號控制電路、以及輸入整流、濾波電路。在所述的鋁基板上布置有焊機逆變主電路的單管IGBT、快速恢復二極管以及電阻、電容、電感、穩(wěn)壓管；電阻、電容、穩(wěn)壓管主要構(gòu)成IGBT和快速恢復二極管的保護電路，以保證它們的可靠工作；鋁基板上的器件與其鋁板之間在電氣上是不連通的，兩者之間有絕緣，器件通過與鋁基板緊貼安裝起到散熱作用?？刂齐娐返碾娐钒宄酥髯儔浩鱐l、電解電容、運算放大器、PWM控制芯片采用手工裝配和焊接外，其它電子元器件都采用了 SMT貼片器件；鋁基板上的電子元器件都采用了 SMT貼片器件。本實用新型焊機經(jīng)過多年的研究和開發(fā)，積累了大量的技術和開發(fā)經(jīng)驗，解決了焊機電磁兼容性和安全性認證，以及鋁基板的大電流控制及其散熱和電路工作可靠性等問題，最終使產(chǎn)品成功走向了國際市場，滿足各家庭的使用要求。

圖1是本實用新型焊機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型焊機的鋁基板上元器件布局圖；圖3是本實用新型焊機的控制板元件面器件布置圖；圖4是本實用新型焊機的控制板焊接面器件布置圖。焊機結(jié)構(gòu)中各部件名稱如下1、焊機的背帶，2、焊機的外殼，3、圓頭帶平墊十字自攻螺絲，4、控制電路板，5、濾波電解電容，6、鋁基板，7、共模(濾波)電感，8、散熱片，9、逆變變壓器，10、輸入濾波器，11、濾波器支架，12、輸出濾波組件，13、輸出濾波電抗器，14、電流調(diào)節(jié)電位器，15、指示燈，16、焊機的輸出快速接頭，17、焊機底板，18、冷卻直流電風扇，19、圓頭十字螺絲，20、電源輸入電纜，21、電源輸入電纜線。
具體實施方式
如圖1-4所示，一種鋁基板IGBT逆變式弧焊機控制電路及電路板的結(jié)構(gòu)，包括鋁基板6、控制電路板4、抗干擾的輸入和輸出濾波器，以及焊接或安裝在兩塊電路板上的焊機電子控制電路部分；電路板設計分為兩個部分，一個部分為鋁基板，另一個部分電路板為焊機的控制電路；控制電路包括電源電路、IGBT的驅(qū)動電路、PWM脈沖寬度調(diào)節(jié)電路、電流給定和負反饋信號控制電路、以及輸入整流、濾波等電路；所述的鋁基板6與控制電路板4通過兩組插針焊接在一起，構(gòu)成電路連通；還有逆變變壓器9、濾波電解電容5安裝并焊接在控制電路板4上；濾波器支架11固定在焊機底板17后面板的上方，其位置高于控制電路板4，輸入濾波器10則固定在濾波器支架11上。在所述的鋁基板上布置有焊機逆變主電路的單管IGBT、快速恢復二極管以及電阻、電容、電感、穩(wěn)壓管；電阻、電容、穩(wěn)壓管主要構(gòu)成IGBT和快速恢復二極管的保護電路，以保證它們的可靠工作；鋁基板上的器件與其鋁板之間在電氣上是不連通的，兩者之間有絕緣，器件通過與鋁基板緊貼安裝起到散熱作用。控制電路的電路板除了主變壓器Tl、電解電容、運算放大器、PWM控制芯片采用手工裝配和焊接外，其它電子元器件都采用了 SMT貼片器件；鋁基板上的電子元器件都采用了 SMT貼片器件。如圖1所示，焊機由帶開關的電流調(diào)節(jié)電位器14、電風扇18、鋁基板6、控制電路板4、輸入EMI濾波器IO、濾波電解電容5、逆變變壓器9、輸出濾波電抗器13、輸出濾波組件12、焊機的輸出快速接頭16、電源輸入電纜20等組成；焊機工作時，通過電源輸入電纜20接入供電電源(220V或者230V，50/60Hz),從最小順時針旋轉(zhuǎn)焊機電流調(diào)節(jié)電位器14，則打開開關，接通控制電路板4上的電源，同時，設定焊接電流的大??；此時，控制電路板4上的開關電源部分可產(chǎn)生+24V等電路工作需要的直流電源，可使電路工作，使焊機輸出空載電壓，進入準備焊接的狀態(tài)。焊機采用雙單端逆變主電路，它由控制電路板4上的單相整流和濾波電路、鋁基板6上的IGBT和快速恢復二極管整流電路，以及輸入EMI濾波器10、逆變變壓器9、輸出濾波電抗器13、輸出濾波組件12等組成；本焊機電路沒有采用控制電源變壓器作為電源的變壓器，而是采用逆變主變壓器附加次級繞組的形式來產(chǎn)生控制電路所需要的直流+ 15V電壓；方法是通過逆變變壓器Tl的次級繞組獲得交流電壓，該交流電壓經(jīng)過整流后變?yōu)橹绷麟妷?；通過三端集成穩(wěn)壓器及其附屬電路，獲得穩(wěn)定的十15V直流電壓；該電壓供給控制電路，使這些電路能夠正常工作。在控制電路的作用下，可獲得幾十KHz的脈沖寬度調(diào)制PWM信號，通過該信號可使鋁基板組件6上的IGBT處于高頻通、斷的控制狀態(tài)；因此，可在逆變主變壓器9的初級繞組中產(chǎn)生高頻交變電流和電壓；通過逆變主變壓器9的降壓作用，獲得一定的高頻交流電壓和電流，經(jīng)鋁基板組件6上的快速恢復二極管的整流，輸出濾波電抗器13、輸出濾波組件12濾波作用，從而在焊機的輸出快速接頭16兩端獲得滿足焊接要求的直流電壓和電流；溫度保護繼電器安裝在鋁基板組件6上，當其溫度達到其動作溫度時，在電路的控制下，過熱指示燈15會亮；同時，驅(qū)動IGBT工作的脈沖寬度調(diào)制信號會使電焊機的輸出電流和電壓很低，從而保護焊機不會因為過熱或過流而損壞IGBT ;電流檢測互感器可檢測主變壓器的初級電流，輸出電流大，則檢測到電流信號也較大，該電流檢測信號作為電流負反饋信號與電流調(diào)節(jié)電位器14產(chǎn)生的電流給定信號進行比較，通過電路的控制，可獲得驅(qū)動IGBT工作的脈沖寬度調(diào)制信號；該信號的頻率是固定的，可達幾十KHz左右，但是，脈沖的寬度則是會改變的，其變化規(guī)律是焊接時，當電流調(diào)節(jié)電位器14產(chǎn)生的電流給定信號增大時，輸出的焊接電流也會隨之增加；反之，則會減小；當電流調(diào)節(jié)電位器14產(chǎn)生的電流給定信號不變時，隨著焊接電流的增加，電流負反饋信號增大，由于它的極性與給定信號的極性相反，因此，通過電路的控制，會使驅(qū)動IGBT工作的脈沖寬度減小，于是IGBT的脈沖寬度也隨之減小，IGBT的導通時間縮短，這就會使輸出的電壓降低；即在給定不變的情況下，焊接電流增大，輸出電壓降低，這也就是獲得了所謂的滿足手工電弧焊要求的下降外特性。脈沖寬度調(diào)節(jié)控制電路主要由可調(diào)的電流調(diào)節(jié)電位器14、運算放大器和脈沖寬度調(diào)制器，以及它們周圍的很多SMT貼片工藝的電阻、電容、三極管等元器件組成。主要作用是控制電焊機的輸出特性；當電流調(diào)節(jié)電位器14產(chǎn)生的電流給定信號增大時，輸出的焊接電流也會隨之增加；反之，則會減??；當電流調(diào)節(jié)電位器14產(chǎn)生的電流給定信號不變時，隨著焊接電流的增加，電流負反饋信號增大，由于它的極性與給定信號的極性相反，因此，通過電路的控制，會使驅(qū)動IGBT工作的脈沖寬度減小，于是IGBT的脈沖寬度也隨之減小，IGBT的導通時間縮短，這就會使輸出的電壓降低，通過上述控制作用，可使焊接電源的輸出特性滿足電弧焊工藝的要求。本焊機的電路及其結(jié)構(gòu)設計是本實用新型具有良好的使用安全性和EMC抗干擾性能，能夠通過德國萊茵TUV的GS、EMC認證，符合EN60974-1:2005、EN60974_10:2007標準要求的根本，也是其優(yōu)勢所在；同時，可滿足高效和低成本生產(chǎn)、高可靠性、制造技術先進性的重要保障。
權(quán)利要求1.一種鋁基板IGBT逆變式弧焊機控制電路及電路板的結(jié)構(gòu)，包括鋁基板(6)、控制電路板(4)、抗干擾的輸入和輸出濾波器，以及焊接或安裝在兩塊電路板上的焊機電子控制電路部分；其特征在于電路板設計分為兩個部分，一個部分為鋁基板(6)，另一個部分控制電路板(4)為焊機的控制電路；控制電路包括電源電路、IGBT的驅(qū)動電路、PWM脈沖寬度調(diào)節(jié)電路、電流給定和負反饋信號控制電路、以及輸入整流、濾波電路。
2.如權(quán)利要求1所述的一種鋁基板IGBT逆變式弧焊機控制電路及電路板的結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述的鋁基板上布置有焊機逆變主電路的單管IGBT、快速恢復二極管以及電阻、電容、電感、穩(wěn)壓管；電阻、電容、穩(wěn)壓管主要構(gòu)成IGBT和快速恢復二極管的保護電路，以保證它們的可靠工作；鋁基板上的器件與其鋁板之間在電氣上是不連通的，兩者之間有絕緣，器件通過與鋁基板緊貼安裝起到散熱作用。
3.如權(quán)利要求2所述的一種鋁基板IGBT逆變式弧焊機控制電路及電路板的結(jié)構(gòu)，其特征在于控制電路的電路板除了主變壓器Tl、電解電容、運算放大器、PWM控制芯片采用手工裝配和焊接外，其它電子元器件都采用了 SMT貼片器件；鋁基板上的電子元器件都采用了 SMT貼片器件。
4.如權(quán)利要求2所述的一種鋁基板IGBT逆變式弧焊機控制電路及電路板的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的鋁基板(6)與控制電路板(4)通過兩組插針焊接在一起，構(gòu)成電路連通；逆變變壓器(9 )、濾波電解電容(5 )安裝并焊接在控制電路板(4 )上；濾波器支架(11)固定在焊機底板(17)后面板的上方，其位置高于控制電路板(4);濾波器(10)則固定在濾波器支架(11)上。
專利摘要本實用新型涉及一種鋁基板IGBT逆變式弧焊機控制電路及電路板的結(jié)構(gòu)，具體是一種采用貼片式單管IGBT組成的雙單端逆變主電路及其控制電路構(gòu)成的直流手工電弧焊機；焊機的多個貼片式單管IGBT以及快速恢復整流二極管等電路布置在一塊鋁基的電路板上；其它控制電路布置在另外一塊控制電路板上；焊機的兩塊電路板采用了大量的貼片電子元器件和SMT工藝方法進行自動加工，因而使焊機具有結(jié)構(gòu)緊湊、加工工藝方法先進、生產(chǎn)效率高、制作成本低等優(yōu)勢。
文檔編號B23K9/095GK202846002SQ20122046062
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者朱宣輝, 孫敏, 魏繼昆, 陳法慶 申請人:浙江肯得機電股份有限公司