本發(fā)明涉及電焊機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高功率因數(shù)技術(shù)的電弧焊機(jī)電源。

背景技術(shù)：

電弧焊是焊接方法中應(yīng)用最為廣泛的一種焊接方法。逆變電弧焊機(jī)是將單相(三相)交流電經(jīng)整流后，由逆邊器轉(zhuǎn)變?yōu)閹装僦翈兹f赫茲的中高頻交流電，經(jīng)降壓后輸出交流或直流電。整個(gè)過程由電子電路控制，使電源獲得符合要求的外特性和動(dòng)特性。逆變電源總的發(fā)展趨向是向著大容量、輕量化、高效率、模塊化、智能化發(fā)展并以提高可靠性、性能及拓寬用途為核心，愈來愈廣泛應(yīng)用于各種弧焊方法、電阻焊、切割等工藝中。高效和高功率密度(小型化)是國際弧焊逆變器追求的主要目標(biāo)自之一。高頻化和降低主要器件的功耗是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的主要技術(shù)途徑。

我國弧焊電源和電弧焊機(jī)制造、研究的狀態(tài)，與正在蓬勃發(fā)展的國民經(jīng)濟(jì)的需要不相適應(yīng)，產(chǎn)品的品種、數(shù)量、質(zhì)量、性能和自動(dòng)化程度還遠(yuǎn)不能滿足各使用部門的要求，與世界工業(yè)發(fā)達(dá)國家比較，尚存在較大的差距。為了順應(yīng)我國工業(yè)化進(jìn)程的需要，必須努力從事弧焊電源的研制，充分利用電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和大功率電子器件，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量；大力發(fā)展高效、節(jié)能、性能良好的新型弧焊電源。目前嚴(yán)重制約電弧焊機(jī)發(fā)展的問題之一就是其對環(huán)境的污染，在出口方面，受歐盟ce指令電磁兼容(emc)的限制，我國逆變焊接電源很難進(jìn)入歐洲市場。因此，我國的焊接電源必須加快綠色化改造進(jìn)程。

在逆變電源中，最容易損壞的器件就是開關(guān)功率模塊(約占整機(jī)60％的成本)。目前普遍使用的模塊，如gto、gtr、igbt，自身無保護(hù)能力，而且考慮到產(chǎn)品的高頻化會(huì)產(chǎn)生開關(guān)損耗及無源元件的損耗增大，高頻寄生參數(shù)的影響以及高頻電磁干擾增大等因素，所以在對功率器件選型時(shí)要增加電壓電流裕量，而選型裕量的增加意味著成本的大幅度提高；我國的功率器件基本上都屬于進(jìn)口件。因此，除了要有完善的保護(hù)電路的基礎(chǔ)上還要設(shè)計(jì)合理的裝配工藝，以有效降低試驗(yàn)費(fèi)用。為了提高功率因數(shù)，減小電流畸變，將開關(guān)變換器技術(shù)應(yīng)用到改善電流波形和提高功率因數(shù)上來，功率因數(shù)校正新技術(shù)得到快速發(fā)展，功率因數(shù)校正電路的作用是在電網(wǎng)和負(fù)載之間插入校正環(huán)節(jié)，使輸入電流波形逼近輸入電壓波形，以提高功率因數(shù)并限制開關(guān)電源的諧波電流對電網(wǎng)的污染。其方法很多，目前采用較多的是高頻有源技術(shù)，而在有源校正技術(shù)中，升壓式功率因數(shù)校正是最為常見的一種，如圖1所示?，F(xiàn)有的電源主要由線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源兩大類組成。線性穩(wěn)壓電源的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好、輸出電壓精度高、輸出紋波電壓小。不足之處是要求采用工頻變壓器和濾波器，其體積和重量都很大，并且調(diào)整管的功耗較大，散熱難，使電源的效率大大降低，一般情況均不會(huì)超過50％。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種高功率因數(shù)技術(shù)的電弧焊機(jī)電源。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

本發(fā)明由第一二極管至第十三二極管、第一電容至第二十六電容、第一電阻至第十電阻、第一三端穩(wěn)壓器、第二三端穩(wěn)壓器、變壓器、電源控制芯片和場效應(yīng)管組成，交流電源的第一端同時(shí)與第一二極管的正極和第三二極管的負(fù)極連接，交流電源的第二端同時(shí)與第二二極管的正極和第四二極管的負(fù)極連接，第一二極管的負(fù)極同時(shí)與第二二極管的負(fù)極、第一電容的第一端、第一電阻的第一端、變壓器第二初級的第一端、第十一電阻的第一端、第十電容的第一端和變壓器第一初級的第一端連接，第三二極管的正極同時(shí)與第四二極管的正極、第一電容的第二端、第二電容的第一端、第十電容的第一端、第三電阻的第一端、第五電容的第一端、第六電容的第一端、電源控制芯片的第五引腳、第八電容的第一端、第九電容的第一端、第六二極管的負(fù)極和第十電阻的第一端連接，第一電阻的第二端同時(shí)與第二電阻的第一端、電源控制芯片的第七引腳、第二電容的第二端、第三電容的第二端和第五二極管的負(fù)極連接，第二電阻的第二端同時(shí)與電源控制芯片的第二引腳、第四電阻的第一端、第四電容的第一端和第三電阻的第二端連接，第四電阻的第二端同時(shí)與第四電容的第二端和電源控制芯片的第一引腳連接，電源控制芯片的第八引腳同時(shí)與第五電容的第二端和第五電阻的第一端連接，第五電阻的第二端同時(shí)與第六電容的第二端和電源控制芯片的第四引腳連接，第五二極管的正極與變壓器第二初級的第二端連接，電源控制芯片的第六引腳與第六電阻的第一端連接，第六電阻的第二端同時(shí)與第七電容的第一端和第七電阻的第一端連接，第七電容的第二端同時(shí)與第七電阻的第二端和場效應(yīng)管的柵極連接，場效應(yīng)管的漏極同時(shí)與第七二極管的正極、變壓器第一初級的第二端和第九電容的第一端連接，第七二極管的負(fù)極同時(shí)與第十一電阻的第二端和第十電容的第二端連接，場效應(yīng)管的源極同時(shí)與第八電阻的第一端和第九電阻的第二端連接，第八電阻的第二端同時(shí)與第八電容的第二端和電源控制芯片的第三引腳連接，第九電容的第二端同時(shí)與第六二極管的正極和第十電阻的第二端連接，變壓器第一次級的第一端與第八二極管的正極連接，變壓器第一次級的第二端同時(shí)與第十一電容的第一端、第十二電容的第一端、第一三端穩(wěn)壓器的負(fù)極、第十三電容的第一端、第十四電容的第一端和第一負(fù)極輸出端連接，第八二極管的負(fù)極同時(shí)與第十一電容的第二端、第十二電容的第二端和第一三端穩(wěn)壓器的輸入端連接，第一三端穩(wěn)壓器的輸出端同時(shí)與第十三電容的第二端、第十四電容的第二端和第一正極輸出端連接，變壓器第二次級的第一端與第九二極管的正極連接，變壓器第二次級的第二端同時(shí)與第十五電容的第一端、第十六電容的第一端、第二三端穩(wěn)壓器的負(fù)極、第十七電容的第一端、第十八電容的第一端和第二負(fù)極輸出端連接，第九二極管的負(fù)極同時(shí)與第十五電容的第二端、第十六電容的第二端和第二三端穩(wěn)壓器的輸入端連接，第二三端穩(wěn)壓器的輸出端同時(shí)與第十七電容的第二端、第十八電容的第二端和第二正極輸出端連接，變壓器第三次級的第一端與第十二極管的正極連接，變壓器第三次級的第二端同時(shí)與第十九電容的第一端、第二十電容的第一端和三負(fù)極輸出端連接，第十二極管的負(fù)極同時(shí)與第十九電容的第二端、第二十電容的第二端和第三正極輸出端連接，變壓器第四次級的第一端與第十一二極管的正極連接，變壓器第四次級的第二端同時(shí)與第二十一電容的第一端、第二十二電容的第一端和變壓器第四負(fù)極輸出端連接，第十一二極管的負(fù)極同時(shí)與第二十一電容的第二端、第二十二電容的第二端和第四正極輸出端連接，變壓器第五次級的第一端與第十二二極管的正極連接，變壓器第五次級的第二端同時(shí)與第二十三電容的第一端、第二十四電容的第一端和第五負(fù)極輸出端連接，第十二二極管的負(fù)極同時(shí)與第二十三電容的第二端、第二十四電容的第二端和第五正極輸出端連接，變壓器第六次級的第一端與第十三二極管的正極連接，變壓器第六次級的第二端同時(shí)與第二十五電容的第一端、第二十六電容的第一端和第六負(fù)極輸出端連接，第十三二極管的負(fù)極同時(shí)與第二十五電容的第二端、第二十六電容的第二端和第六正極輸出端連接。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明是一種高功率因數(shù)技術(shù)的電弧焊機(jī)電源，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的電焊機(jī)主要由整流、逆變、高頻整流、濾波、開關(guān)控制電源及控制系統(tǒng)等部分組成。其基本的工作原理是電網(wǎng)工頻電經(jīng)過整流后，變成直流，再經(jīng)逆變器變成高頻交流，通過高頻脈沖變壓器降壓后再次整流、電感濾波得到平滑的直流電供焊接使用。控制電路產(chǎn)生高頻率的脈寬調(diào)制波實(shí)時(shí)控制逆變器功率管的導(dǎo)通或關(guān)斷，根據(jù)焊接電流反饋信號的大小調(diào)整控制脈沖的占空比，使焊接電流穩(wěn)定在設(shè)定值，輸出兩極在瞬間短路時(shí)引燃電弧，利用產(chǎn)生的電弧來熔化電焊條和焊材，冷卻后來達(dá)到使它們結(jié)合的目的，具有推廣應(yīng)用的價(jià)值。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的升壓式功率因數(shù)校正電路圖；

圖2是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)原理圖；

圖3是本發(fā)明的uc3844芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

如圖2所示：本發(fā)明由第一二極管v1至第十三二極管v13、第一電容c1至第二十六電容c26、第一電阻r1至第十電阻r10、第一三端穩(wěn)壓器7812、第二三端穩(wěn)壓器7805、變壓器、電源控制芯片uc3844和場效應(yīng)管v組成，交流電源的第一端同時(shí)與第一二極管的正極和第三二極管的負(fù)極連接，交流電源的第二端同時(shí)與第二二極管的正極和第四二極管的負(fù)極連接，第一二極管的負(fù)極同時(shí)與第二二極管的負(fù)極、第一電容的第一端、第一電阻的第一端、變壓器第二初級的第一端、第十一電阻的第一端、第十電容的第一端和變壓器第一初級的第一端連接，第三二極管的正極同時(shí)與第四二極管的正極、第一電容的第二端、第二電容的第一端、第十電容的第一端、第三電阻的第一端、第五電容的第一端、第六電容的第一端、電源控制芯片的第五引腳、第八電容的第一端、第九電容的第一端、第六二極管的負(fù)極和第十電阻的第一端連接，第一電阻的第二端同時(shí)與第二電阻的第一端、電源控制芯片的第七引腳、第二電容的第二端、第三電容的第二端和第五二極管的負(fù)極連接，第二電阻的第二端同時(shí)與電源控制芯片的第二引腳、第四電阻的第一端、第四電容的第一端和第三電阻的第二端連接，第四電阻的第二端同時(shí)與第四電容的第二端和電源控制芯片的第一引腳連接，電源控制芯片的第八引腳同時(shí)與第五電容的第二端和第五電阻的第一端連接，第五電阻的第二端同時(shí)與第六電容的第二端和電源控制芯片的第四引腳連接，第五二極管的正極與變壓器第二初級的第二端連接，電源控制芯片的第六引腳與第六電阻的第一端連接，第六電阻的第二端同時(shí)與第七電容的第一端和第七電阻的第一端連接，第七電容的第二端同時(shí)與第七電阻的第二端和場效應(yīng)管的柵極連接，場效應(yīng)管的漏極同時(shí)與第七二極管的正極、變壓器第一初級的第二端和第九電容的第一端連接，第七二極管的負(fù)極同時(shí)與第十一電阻的第二端和第十電容的第二端連接，場效應(yīng)管的源極同時(shí)與第八電阻的第一端和第九電阻的第二端連接，第八電阻的第二端同時(shí)與第八電容的第二端和電源控制芯片的第三引腳連接，第九電容的第二端同時(shí)與第六二極管的正極和第十電阻的第二端連接，變壓器第一次級的第一端與第八二極管的正極連接，變壓器第一次級的第二端同時(shí)與第十一電容的第一端、第十二電容的第一端、第一三端穩(wěn)壓器的負(fù)極、第十三電容的第一端、第十四電容的第一端和第一負(fù)極輸出端連接，第八二極管的負(fù)極同時(shí)與第十一電容的第二端、第十二電容的第二端和第一三端穩(wěn)壓器的輸入端連接，第一三端穩(wěn)壓器的輸出端同時(shí)與第十三電容的第二端、第十四電容的第二端和第一正極輸出端連接，變壓器第二次級的第一端與第九二極管的正極連接，變壓器第二次級的第二端同時(shí)與第十五電容的第一端、第十六電容的第一端、第二三端穩(wěn)壓器的負(fù)極、第十七電容的第一端、第十八電容的第一端和第二負(fù)極輸出端連接，第九二極管的負(fù)極同時(shí)與第十五電容的第二端、第十六電容的第二端和第二三端穩(wěn)壓器的輸入端連接，第二三端穩(wěn)壓器的輸出端同時(shí)與第十七電容的第二端、第十八電容的第二端和第二正極輸出端連接，變壓器第三次級的第一端與第十二極管的正極連接，變壓器第三次級的第二端同時(shí)與第十九電容的第一端、第二十電容的第一端和三負(fù)極輸出端連接，第十二極管的負(fù)極同時(shí)與第十九電容的第二端、第二十電容的第二端和第三正極輸出端連接，變壓器第四次級的第一端與第十一二極管的正極連接，變壓器第四次級的第二端同時(shí)與第二十一電容的第一端、第二十二電容的第一端和變壓器第四負(fù)極輸出端連接，第十一二極管的負(fù)極同時(shí)與第二十一電容的第二端、第二十二電容的第二端和第四正極輸出端連接，變壓器第五次級的第一端與第十二二極管的正極連接，變壓器第五次級的第二端同時(shí)與第二十三電容的第一端、第二十四電容的第一端和第五負(fù)極輸出端連接，第十二二極管的負(fù)極同時(shí)與第二十三電容的第二端、第二十四電容的第二端和第五正極輸出端連接，變壓器第六次級的第一端與第十三二極管的正極連接，變壓器第六次級的第二端同時(shí)與第二十五電容的第一端、第二十六電容的第一端和第六負(fù)極輸出端連接，第十三二極管的負(fù)極同時(shí)與第二十五電容的第二端、第二十六電容的第二端和第六正極輸出端連接。

芯片內(nèi)部振蕩器的振蕩頻率由引腳8和4腳之間的電阻r5，4腳到地的電容c6來決定。由于uc3844內(nèi)部有個(gè)分頻器，所以驅(qū)動(dòng)mosfet功率開關(guān)管的方波頻率為芯片內(nèi)部振蕩頻率的一半；變壓器原邊并聯(lián)的電阻r11、電容c10、二極管v7緩沖電路是用于限制高頻變壓器漏感造成的尖峰電壓。mosfet功率管旁邊的電阻r10、電容c9、二極管v6的作用是防止mosfet在關(guān)斷過程中承受大反壓。緩沖電路的二極管一般選擇快速恢復(fù)二極管，而變壓器二次側(cè)的整流二極管一般選擇反向恢復(fù)電壓較高的超快恢復(fù)二極管。以主開關(guān)管的周期性導(dǎo)通和關(guān)斷為主要特征。開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，變壓器一次側(cè)線圈內(nèi)不斷儲(chǔ)存能量；而開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，變壓器將一次側(cè)線圈內(nèi)儲(chǔ)存的電感能量通過整流二極管給負(fù)載供電，直到下一個(gè)脈沖到來，開始新的周期。開關(guān)電源中的脈沖變壓器起著非常重要的作用：一是通過它實(shí)現(xiàn)電場-磁場-電場能量的轉(zhuǎn)換，為負(fù)載提供穩(wěn)定的直流電壓；二是可以實(shí)現(xiàn)變壓器功能，通過脈沖變壓器的初級繞組和多個(gè)次級繞組可以輸出多路不同的直流電壓值，為不同的電路單元提供直流電量；三是可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電源變壓器的電隔離作用。

圖2中元器件參數(shù)型號如下表：

如圖3所示：電源控制芯片采用美國unitrode公司生產(chǎn)的一種高性能單端輸出式電流控制型脈寬調(diào)制器芯片uc3844。雖然只有8個(gè)引腳，但芯片內(nèi)部構(gòu)成雙環(huán)控制，使電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率特性很好。誤差放大器構(gòu)成電壓閉環(huán)控制，電流測定比較器構(gòu)成電流閉環(huán)控制。啟動(dòng)電流小于1ma，工作頻率高達(dá)500khz，外圍元件少。它適合做20w～80w的小型開關(guān)電源。其工作溫度為0℃～70℃，最高輸入電壓30v，最大輸出電流1a，能驅(qū)動(dòng)雙極型功率管和mosfet。uc3842采用dip-8形式封裝。uc3844的工作原理是:反饋電壓和2.5v基準(zhǔn)電壓之差,經(jīng)誤差放大器e/a放大后作為門限電壓,與反饋電流經(jīng)采樣后的電壓,一起送到電流感應(yīng)比較器。當(dāng)電流取樣電壓超過門限電壓后,比較器輸出高電平觸發(fā)rs觸發(fā)器,然后經(jīng)或非門輸出低電平,關(guān)斷功率管,并保持這種狀態(tài)直至振蕩器輸出脈沖到觸發(fā)器和或非門為止。這段時(shí)間的長短由振蕩器輸出脈沖寬度決定。pwm信號的上升沿由振蕩器決定,下降沿由功率開關(guān)管電流和輸出電壓共同決定。反轉(zhuǎn)觸發(fā)器限制pwm的占空比調(diào)節(jié)范圍在0～50％之內(nèi)。引腳2是電壓反饋端,將取樣電壓加至e/a誤差放大器的反相輸入端,與同向輸入端的2.5v基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,產(chǎn)生誤差電壓。利用內(nèi)部e/a誤差放大器可以構(gòu)成電壓環(huán)。引腳3是電流反饋端,電流取樣電壓由引腳3輸入到電流比較器。當(dāng)引腳3電壓大于1v時(shí),輸出關(guān)閉。利用引腳3和電流比較器可以構(gòu)成電流環(huán)。引腳1是補(bǔ)償端,外接阻容元件以補(bǔ)償誤差放大器的頻率特性。引腳8為5v基準(zhǔn)電壓,帶載能力50ma。引腳6為推挽輸出端。引腳5為公共端。引腳7為集成塊工作電源端,電壓范圍為8v～40v。使輸出驅(qū)動(dòng)信號關(guān)斷的方法有兩種:一種是將引腳1電壓降至1v以下,另一種是將引腳3電壓升至1v以上。這兩種方法都是使電流比較器輸出高電平,pwm鎖存器復(fù)位,關(guān)閉輸出端,直至下一個(gè)時(shí)鐘將pwm鎖存器置位為止。根據(jù)這一原理,可以控制引腳1、3電壓的變化,實(shí)現(xiàn)各種必要的保護(hù)。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。