逆變弧焊電源的電流控制電路及逆變弧焊電源的製作方法

2023-05-12 13:27:11

逆變弧焊電源的電流控制電路及逆變弧焊電源的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種逆變弧焊電源的電流控制電路及逆變弧焊電源，其中，電流控制電路包括電壓採集電路、電流給定控制電路、熱引弧電路、推力電流電路及驅動電路；電壓採集電路的電壓採集輸入端與逆變弧焊電源的輸出端連接，電壓採集電路的電壓採集輸出端分別與電流給定控制電路、熱引弧電路及推力電流電路的輸入端連接；驅動電路的輸入端分別與電流給定控制電路、熱引弧電路及推力電流電路的輸出端連接，驅動電路的輸出端分別與逆變弧焊電源中的各IGBT連接。本實用新型提出的該電流控制電路應用於逆變弧焊電源，在焊接纖維素焊條時，具有起弧容易、不易斷弧及焊縫成型好等優點。
【專利說明】逆變弧焊電源的電流控制電路及逆變弧焊電源
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及逆變弧焊電源【技術領域】，特別涉及一種逆變弧焊電源的電流控制電路及逆變弧焊電源。
【背景技術】
[0002]由於逆變弧焊電源具有體積小、重量輕及節能等優點，使得逆變弧焊電源在最近幾年得到了迅速的發展，而採用纖維素焊條時，其力是向下焊的，電弧的熔深大，穿透力強，焊縫的成型好，且氣孔敏感性小，焊縫內外質量高，且其操作難度小，焊工易掌握，從而使得纖維素焊條廣泛應用於石油化工、天然氣、電力、民用行業的輸油、輸氣、輸水大口徑管道的安裝鋪設工程中。但是，現有的逆變弧焊電源的電路較複雜，電路信號的控制難度較大，使得該電路存在許多需要改善的地方。並且，現有的逆變弧焊電源基本都是恆流特性的(即其輸出電流是恆定不變的)，而該恆流特性的逆變弧焊電源應用於上述纖維素焊條的焊接時，存在以下缺點:(一)起弧困難，容易粘焊條；(二)焊接過程中容易斷弧，對焊接環境要求高，對焊工水平要求高；(三)焊縫成型差，不美觀。
實用新型內容
[0003]本實用新型的主要目的是提供一種逆變弧焊電源的電流控制電路，旨在解決逆變弧焊電源應用於纖維素焊條的焊接時所存在的起弧困難、容易粘焊條、容易斷弧及焊縫成型差的問題。
[0004]為了達到上述目的，本實用新型提出一種逆變弧焊電源的電流控制電路，所述逆變弧焊電源包括逆變電路，所述逆變電路包括第一 IGBT管、第二 IGBT管、第三IGBT管及第
四IGBT管，所述電流控制電路包括用於採集逆變弧焊電源的輸出電壓的電壓採集電路、用於當所述輸出電壓小於第一預設電壓或大於第二預設電壓時，輸出一給定電流的電流給定控制電路、用於當所述輸出電壓大於第二預設電壓範圍時，輸出一熱引弧電流的熱引弧電路、用於當所述輸出電壓大於第一預設電壓且小於第三預設電壓時，輸出一推力電流的推力電流電路及用於根據所述給定電流、熱引弧電流及推力電流，輸出相應PWM驅動信號以驅動所述逆變電路中各所述IGBT管的導通與關斷的驅動電路，其中，
[0005]所述電壓採集電路的電壓採集輸入端與所述逆變弧焊電源的輸出端連接，其電壓採集輸出端分別與所述電流給定控制電路、熱引弧電路及推力電流電路的輸入端連接；所述驅動電路的輸入端分別與所述電流給定控制電路、熱引弧電路及推力電流電路的輸出端連接，其輸出端分別與各所述IGBT連接。
[0006]優選地，所述電壓採集電路包括第一工作電壓輸入端、電壓採集輸入端、電壓採集輸出端、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第一電解電容、第一二極體、運算放大器CA3140、線性穩壓電路、運算放大器LM324及光耦HCNR200，所述第八電阻為滑動變阻器；其中，
[0007]第一電阻的第一端與電壓採集輸入端的正極連接，第一電阻的第二端經第二電阻與CA3140的第3腳連接，且與第三電阻的第一端連接，第三電阻的第二端與電壓採集輸入端的負極連接，電壓採集輸入端的正極還經第四電阻與第一二極體的陽極連接；第一電解電容的正極與第一二極體的陰極連接，其負極與電壓採集輸入端的負極連接；CA3140的第2腳與其第4腳連接，且與電壓採集輸入端的負極及HCNR200的第4腳連接，其第6腳與HCNR200的第2腳連接；HCNR200的第I腳經第五電阻與電壓採集輸入端的負極連接，其第5腳與LM324的同相輸入端連接，且經第九電阻接地，其第6腳與第一工作電壓輸入端連接，其第4腳還經第七電阻與第八電阻的第一端連接，第八電阻的第二端與電壓採集輸入端的負極連接；LM324的反相輸入端與其輸出端連接，且與電壓採集輸出端連接；線性穩壓電路的輸入端與第一電解電容的正極連接，其輸出端分別與CA3140的第7腳及HCNR200的第3腳連接。
[0008]優選地，所述線性穩壓電路包括第六電阻、第一穩壓二極體、第一 NPN三極體及第二電解電容；其中，
[0009]第一 NPN三極體的集電極與第一電解電容的正極連接，且經第六電阻與其基極連接，其發射極與第二電解電容的正極連接，其基極還與第一穩壓二極體的陰極連接；第一穩壓二極體的陽極與第二電解電容的負極連接，且與電壓採集輸入端的負極連接。
[0010]優選地，所述電壓採集電路還包括第一電容、第二電容及第三電容；其中，
[0011]第一電容與所述第三電阻並聯；第二電容連接於所述運算放大器CA3140的第6腳和所述電壓採集輸入端的負極之間；第三電容連接於所述第二電解電容的正極和所述電壓採集輸入端的負極之間。
[0012]優選地，所述電流給定控制電路包括給定電流輸出端、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻、第十六電阻、第十七電阻、第二 NPN三極體、第一電壓比較器、第二電壓比較器、第二二極體及第三電解電容；其中，
[0013]第十電阻的第一端與所述第一工作電壓輸入端連接，第二端與第一電壓比較器的反相輸入端連接，且經第十一電阻與第二電壓比較器的正相輸入端連接；第二電壓比較器的正相輸入端還經第十二電阻接地；第一電壓比較器的正相輸入端與第二電壓比較器的反相輸入端連接，且與所述電壓採集電路的電壓採集輸出端連接；第一電壓比較器的輸出端經第十三電阻與第十五電阻的第一端連接，第十五電阻的第二端與第二 NPN三極體的基極連接；第二電壓比較器的輸出端與第十四電阻的第一端連接，第十四電阻的第二端連接於第十三電阻和第十五電阻之間；第二 NPN三極體的集電極與第二二極體的陰極連接，其發射極接地；第二 NPN三極體的基極還經第十六電阻接地；第二二極體的陰極還經第十七電阻與第三電解電容的正極連接，第三電解電容的負極接地；第二二極體的陽極與給定電流輸出端連接。
[0014]優選地，所述熱引弧電路包括第二工作電壓輸入端、熱引弧電流輸出端、第十八電阻、第十九電阻、第二十電阻、第二十一電阻、第三NPN三極體、第四NPN三極體、第二穩壓二極體、第三二極體、第四電解電容；其中，
[0015]第十八電阻的第一端與所述電壓採集電路的電壓採集輸出端連接，其第二端與第二穩壓二極體的陰極連接；第二穩壓二極體的陽極與第三NPN三極體的基極連接，且經第十九電阻接地；第三NPN三極體的集電極與第四NPN三極體的基極連接，且經第二十電阻與第二工作電壓輸入端連接，第四NPN三極體的集電極與第三二極體的陽極連接，且經第二十一電阻與第二工作電壓輸入端連接；第三NPN三極體的發射極和第四NPN三極體的發射極均接地；第三二極體的陰極經第二十二電阻與熱引弧電流輸出端連接；第四電解電容的正極與第三二極體的陰極連接，其負極接地。
[0016]優選地，所述推力電流電路包括第三工作電壓輸入端、推力電流輸出端、第二十三電阻、第二十四電阻、第二十五電阻、第二十六電阻、第四電容、第四二極體、第三穩壓二極體、第三電壓比較器；其中，
[0017]第二十五電阻的第一端與所述電壓採集電路的電壓採集輸出端連接，其第二端與第三電壓比較器的反相輸入端連接，且與第三穩壓二極體的陽極連接；第二十四電阻的第一端與第三電壓比較器的反相輸入端連接，其第二端經第四電容與第三電壓比較器的輸出端連接；第三電壓比較器的反相輸入端還經第二十六電阻與第三工作電壓輸入端連接；第三電壓比較器的正相輸入端接地；第三電壓比較器的輸出端還與第四二極體的陽極連接，第四二極體的陰極經第二十三電阻與推力電流輸出端連接。
[0018]優選地，所述驅動電路包括第四工作電壓輸入端、電流信號輸入端、電流控制器、第五NPN三極體、第六NPN三極體、第一 PNP三極體、第二 PNP三極體、第二十七電阻、第二十八電阻、第二十九電阻、第三十電阻、第四穩壓二極體、第五穩壓二極體、第五電容、第六電容、第五二極體、第六二極體、第一 PWM驅動信號輸出端、第二 PWM驅動信號輸出端、第三PWM驅動信號輸出端及第四PWM驅動信號輸出端；所述電流控制器的型號為SG3525 ;其中，
[0019]SG3525的第2腳與所述電流信號輸入端連接，所述電流信號輸入端分別與所述給定電流輸出端、熱引弧電流輸出端及推力電流輸出端連接；SG3525的第11腳分別與第五NPN三極體及第一 PNP三極體的基極連接；第五NPN三極體集電極及第六NPN三極體的集電極與第一工作電壓輸入端連接，第五NPN三極體的發射極與第四穩壓二極體的陽極連接，且經第二十七電阻分別與第一 PNP三極體的發射極及第二 PWM驅動信號輸出端連接；第四穩壓二極體的陰極與第一 PWM驅動信號輸出端連接；第一 PNP三極體的集電極接地；第六NPN三極體的基極與第二 PNP三極體的基極連接，且與SG3525的第14腳連接；第二 PNP三極體的集電極接地，其發射極與第四PWM驅動信號輸出端連接，且經第二十八電阻與第六NPN三極體的發射極連接；第六NPN三極體的發射極還與第五穩壓二極體的陽極連接；第五穩壓二極體的陰極與第三PWM驅動信號輸出端連接；第五二極體的陽極與第四工作電壓輸入端連接，其陰極經第二十九電阻與第四穩壓二極體的陰極連接；第五電容連接於第四穩壓二極體的陽極和陰極之間；第六二極體的陽極與第四工作電壓輸入端連接，其陰極經第三十電阻與第五穩壓二極體的陰極連接；第六電容連接於第五穩壓二極體的陽極和陰極之間。
[0020]優選地，所述第一預設電壓為5V，所述第二預設電壓為50V，所述第三預設電壓為15V，所述給定電流為50A，所述熱引弧電流為200A，所述推力電流為100A。
[0021]本實用新型還提出一種逆變弧焊電源，所述逆變弧焊電源包括電流控制電路，所述電流控制電路包括用於採集逆變弧焊電源的輸出電壓的電壓採集電路、用於當所述輸出電壓小於第一預設電壓或大於第二預設電壓時，輸出一給定電流的電流給定控制電路、用於當所述輸出電壓大於第二預設電壓範圍時，輸出一熱引弧電流的熱引弧電路、用於當所述輸出電壓大於第一預設電壓且小於第三預設電壓時，輸出一推力電流的推力電流電路及用於根據所述給定電流、熱引弧電流及推力電流，輸出相應PWM驅動信號以驅動所述逆變弧焊電源中各IGBT管的導通與關斷的驅動電路，其中，
[0022]所述電壓採集電路的電壓採集輸入端與所述逆變弧焊電源的輸出端連接，其電壓採集輸出端分別與所述電流給定控制電路、熱引弧電路及推力電流電路的輸入端連接；所述驅動電路的輸入端分別與所述電流給定控制電路、熱引弧電路及推力電流電路的輸出端連接，其輸出端分別與所述逆變弧焊電源中的各IGBT連接。
[0023]本實用新型提出的逆變弧焊電源的電流控制電路，包括用於採集逆變弧焊電源的輸出電壓的電壓米集電路、用於當輸出電壓小於第一預設電壓或大於第二預設電壓時，輸出一給定電流的電流給定控制電路、用於當輸出電壓大於第二預設電壓範圍時，輸出一熱引弧電流的熱引弧電路、用於當輸出電壓大於第一預設電壓且小於第三預設電壓時，輸出一推力電流的推力電流電路及用於根據上述給定電流、熱引弧電流及推力電流，輸出相應PWM驅動信號以驅動逆變弧焊電源的逆變電路中的各IGBT管的導通與關斷的驅動電路；電壓採集電路的電壓採集輸入端與逆變弧焊電源的輸出端連接，其電壓採集輸出端分別與電流給定控制電路、熱引弧電路及推力電流電路的輸入端連接；驅動電路的輸入端分別與電流給定控制電路、熱引弧電路及推力電流電路的輸出端連接，其輸出端分別與各IGBT連接。本實用新型提出的該電流控制電路應用於逆變弧焊電源，在焊接纖維素焊條時，具有起弧容易、不易粘焊條、不易斷弧及焊縫成型美觀等優點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型逆變弧焊電源的電流控制電路的電路結構框圖；
[0025]圖2是本實用新型逆變弧焊電源的電流控制電路中的電壓採集電路的電路結構圖；
[0026]圖3是本實用新型逆變弧焊電源的電流控制電路中的電流給定控制電路的電路結構圖；
[0027]圖4是本實用新型逆變弧焊電源的電流控制電路中的熱引弧電路的電路結構圖；
[0028]圖5是本實用新型逆變弧焊電源的電流控制電路中的推力電流電路的電路結構圖；
[0029]圖6是本實用新型逆變弧焊電源的電流控制電路中的驅動電路的電路結構圖。
[0030]本實用新型目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
【具體實施方式】
[0031]應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。
[0032]本實用新型提出一種逆變弧焊電源的電流控制電路。圖1是本實用新型逆變弧焊電源的電流控制電路的電路結構框圖。
[0033]參照圖1，本實施例中的逆變弧焊電源包括用於將直流電源轉換成交流電源的逆變電路200，逆變電路中包括第一 IGBT管201、第二 IGBT管202、第三IGBT管203及第四IGBT管204。而本實施例提出的逆變弧焊電源的電流控制電路100包括電壓採集電路101、電流給定控制電路102、熱引弧電路103、推力電流電路104及驅動電路105。[0034]其中，電壓採集電路101的電壓採集輸入端包括正極和負極，該電壓採集輸入端的正極和負極與逆變弧焊電源的輸出端的正極和負極(圖未示)對應連接，電壓採集電路101的電壓採集輸出端分別與電流給定控制電路102、熱引弧電路103及推力電流電路104的輸入端連接；驅動電路105的輸入端分別與電流給定控制電路102、熱引弧電路103及推力電流電路104的輸出端連接，驅動電路105的輸出端分別與變弧焊電源中逆變電路200中的第一 IGBT管201、第二 IGBT管202、第三IGBT管203及第四IGBT管204連接。
[0035]具體地，上述電壓採集電路101，用於採集逆變弧焊電源的輸出電壓；
[0036]上述電流給定控制電路102，用於當電壓採集電路101採集到的電壓小於第一預設電壓或大於第二預設電壓時，輸出一給定電流；
[0037]上述熱引弧電路103，用於當電壓採集電路101採集到的電壓大於第二預設電壓時，輸出一熱引弧電流；
[0038]上述推力電流電路104，用於當電壓採集電路101採集到的電壓大於第一預設電壓且小於第三預設電壓時，輸出一推力電流；
[0039]上述驅動電路105，用於根據電流給定控制電路102所輸出的給定電流、熱引弧電路103所輸出的熱引弧電流及推力電流電路104所輸出的推力電流，輸出相應的PWM驅動信號，以驅動逆變電路200中第一 IGBT管201、第二 IGBT管202、第三IGBT管203及第四IGBT管204的導通與關斷。
[0040]本實施例中，第一預設電壓為5V，第二預設電壓為50V，第三預設電壓為15V，給定電流為50A，熱引弧電流為200A，推力電流為100A。即本實施例中，當電壓採集電路101採集到的電壓小於5V或大於50V時，電流給定控制電路102將輸出50A的給定電流；當電壓採集電路101採集到的電壓大於50V時，熱引弧電路103將輸出200A的熱引弧電流；當電壓採集電路101採集到的電壓大於5V且小於15V時，推力電流電路104將輸出100A的推力電流。因此，本實施例提出的逆變弧焊電源的電流控制電路，能夠根據逆變弧焊電源所輸出的電壓的不同，輸出不同的電流至驅動電路105，驅動電路105根據其接收到的電流，輸出相應的PWM驅動信號，以驅動逆變電路200中第一 IGBT管201、第二 IGBT管202、第三IGBT管203及第四IGBT管204的導通與關斷。根據上面所述，本實施例提出的逆變弧焊電源的電流控制電路能夠根據逆變弧焊電源所輸出的電壓來實時控制電流，從而能夠提高逆變弧焊電源在焊接纖維素焊條時的動態特性。
[0041]圖2是本實用新型逆變弧焊電源的電流控制電路中的電壓採集電路的電路結構圖。
[0042]一併參照圖1和圖2，本實用新型逆變弧焊電源的電流控制電路100中的電壓採集電路101包括電壓採集輸入端1011、電壓採集輸出端1012、第一工作電壓輸入端1013、線性穩壓電路1014、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第一電解電容E1、第一二極體D1、運算放大器U1、運算放大器U2及光耦0C。其中，運算放大器Ul的型號為CA3140，運算放大器U2的型號為LM324，光耦OC的型號為HCNR200，本實施例中的第八電阻R8為滑動變阻器。
[0043]具體地，第一電阻Rl的第一端與電壓採集輸入端1011的正極(+ )連接，第一電阻Rl的第二端經第二電阻R2與運算放大器Ul的第3腳連接，且與第三電阻R3的第一端連接，第三電阻R3的第二端與電壓採集輸入端1011的負極(_)連接，電壓採集輸入端1011的正極(+ )還經第四電阻R4與第一二極體Dl的陽極連接；第一電解電容El的正極與第一二極體Dl的陰極連接，第一電解電容El的負極與電壓採集輸入端1011的負極(_)連接；運算放大器Ul的第2腳與其第4腳連接，且與電壓採集輸入端1011的負極(_)及光耦OC的第4腳連接，運算放大器Ul的第6腳與光耦OC的第2腳連接；光耦OC的第I腳經第五電阻R5與電壓採集輸入端1011的負極(_)連接，光耦OC的第5腳與運算放大器U2的同相輸入端連接，且經第九電阻R9接地，光耦OC的第6腳與第一工作電壓輸入端1013連接，光耦OC的第4腳還經第七電阻R7與第八電阻R8的第一端連接，第八電阻R8的第二端與電壓採集輸入端1011的負極(_)連接；運算放大器U2的反相輸入端與其輸出端連接，且與電壓採集輸出端1012連接；線性穩壓電路1014的輸入端與第一電解電容El的正極連接，線性穩壓電路1014的輸出端分別與運算放大器Ul的第7腳(即運算放大器Ul的供電電源輸入端)及光耦OC的第3腳連接。
[0044]本實施例中，上述線性穩壓電路1014包括第六電阻R6、第一穩壓二極體D11、第一NPN三極體Ql及第二電解電容E2。具體地，第一 NPN三極體Ql的集電極與第一電解電容El的正極連接，且經第六電阻R6與其基極連接，第一 NPN三極體Ql的發射極與第二電解電容E2的正極連接，第一 NPN三極體Ql的基極還與第一穩壓二極體Dll的陰極連接；第一穩壓二極體Dll的陽極與第二電解電容E2的負極連接，且與電壓採集輸入端1011的負極(_)連接。
[0045]並且，本實施例中的電壓採集電路101還包括第一電容Cl、第二電容C2及第三電容C3。具體地，第一電容Cl與第三電阻R3並聯；第二電容C2連接於運算放大器Ul的第6腳和電壓採集輸入端1011的負極(_)之間；第三電容C3連接於第二電解電容E2的正極和電壓採集輸入端1011的負極(_)之間。
[0046]本實施例中，第一工作電壓輸入端1013的電壓為15V,電壓米集電路101中電壓米集輸入端1011所採集到的逆變弧焊電源的輸出電壓通過由第一電阻R1、第二電阻R2及第三電阻R3所組成的分壓電路後輸入到運算放大器Ul (CA3140)的第3腳，運算放大器Ul(CA3140)輸出的電壓信號(即第6腳信號)通過光耦OC (HCNR200)隔離後輸入到運算放大器U2 (LM324)的同相輸入端，然後再從運算放大器U2 (LM324)的輸出端輸出至電流給定控制電路102、熱引弧電路103、推力電流電路104的輸入端。圖中UF即為電壓採集電路101所採集到的電壓信號。本實施例中，運算放大器Ul的供電電源由線性穩壓電路1014提供。
[0047]圖3是本實用新型逆變弧焊電源的電流控制電路中的電流給定控制電路的電路結構圖。
[0048]一併參照圖1、圖2和圖3，本實用新型逆變弧焊電源的電流控制電路100中的電流給定控制電路102包括給定電流輸出端1021、第十電阻R10、第十一電阻Rl 1、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14、第十五電阻R15、第十六電阻R16、第十七電阻R17、第二 NPN三極體Q2、第一電壓比較器U3、第二電壓比較器U4、第二二極體D2及第三電解電容E3。本實施例中，第一電壓比較器U3及第二電壓比較器U4的型號均為LM324。
[0049]具體地，第十電阻RlO的第一端與圖2中的第一工作電壓輸入端1013連接，第十電阻RlO的第二端與第一電壓比較器U3的反相輸入端連接，且經第十一電阻Rll與第二電壓比較器U4的正相輸入端連接；第二電壓比較器U4的正相輸入端還經第十二電阻R12接地；第一電壓比較器U3的正相輸入端與第二電壓比較器U4的反相輸入端連接，且與圖2中電壓採集電路101的電壓採集輸出端1012連接；第一電壓比較器U3的輸出端經第十三電阻R13與第十五電阻R15的第一端連接，第十五電阻R15的第二端與第二 NPN三極體Q2的基極連接；第二電壓比較器U4的輸出端與第十四電阻R14的第一端連接，第十四電阻R14的第二端連接於第十三電阻R13和第十五電阻R15之間；第二 NPN三極體Q2的集電極與第二二極體D2的陰極連接，第二 NPN三極體Q2的發射極接地；第二 NPN三極體Q2的基極還經第十六電阻R16接地；第二二極體D2的陰極還經第十七電阻R17與第三電解電容E3的正極連接，第三電解電容E3的負極接地；第二二極體D2的陽極與給定電流輸出端1021連接。
[0050]本實施例中，第一工作電壓輸入端1013的電壓(+15V)經過第十電阻R10、第十一電阻Rll及第十二電阻R12的分壓後，提供兩個閥值電壓，本實施例通過選擇適當阻值的第十電阻R10、第十一電阻Rll及第十二電阻R12，提供的上述兩個閥值電壓為5V和50V。電流給定控制電路102的輸入端的信號(即電壓採集電路101所採集到電壓信號UF)，與該兩個閥值電壓進行比較，當電壓採集電路101所採集到電壓信號UF大於50V時，則第一電壓比較器U3的輸出端將輸出高電位信號，或者，當電壓採集電路101所採集到電壓信號UF小於5V時,貝U第二電壓比較器U4的輸出端將輸出高電位信號，當第一電壓比較器U3的輸出高電位信號時或第二電壓比較器U4的輸出高電位信號時，第二 NPN三極體Q2將導通，然後再通過第二二極體D2將給定電流CONTROL IG.拉低。本實施例中，該給定電流CONTROLIG.為 50A。
[0051]圖4是本實用新型逆變弧焊電源的電流控制電路中的熱引弧電路的電路結構圖。
[0052]一併參照圖1、圖2和圖4，本實用新型逆變弧焊電源的電流控制電路100中的熱引弧電路103包括熱引弧電流輸出端1031、第二工作電壓輸入端1032、第十八電阻R18、第十九電阻R19、第二十 電阻R20、第二十一電阻R21、第三NPN三極體Q3、第四NPN三極體Q4、
第二穩壓二極體D22、第三二極體D3、第四電解電容E4。
[0053]具體地，第十八電阻R18的第一端與電壓採集電路101的電壓採集輸出端1012連接，第十八電阻R18的第二端與第二穩壓二極體D22的陰極連接；第二穩壓二極體D22的陽極與第三NPN三極體Q3的基極連接，且經第十九電阻R19接地；第三NPN三極體Q3的集電極與第四NPN三極體Q4的基極連接，且經第二十電阻R20與第二工作電壓輸入端1032連接，第四NPN三極體Q4的集電極與第三二極體D3的陽極連接，且經第二十一電阻R21與第二工作電壓輸入端1032連接；第三NPN三極體Q3的發射極和第四NPN三極體Q4的發射極均接地；第三二極體D3的陰極經第二十二電阻R22與熱引弧電流輸出端1031連接；第四電解電容E4的正極與第三二極體D3的陰極連接，第四電解電容E4的負極接地。
[0054]本實施例中，由第十八電阻R18、第十九電阻R19及第二穩壓二極體D22組成的分壓電路對熱引弧電路103的輸入端的信號(即電壓採集電路101所採集到電壓信號UF)進行分壓。本實施例中，當電壓採集電路101所採集到電壓信號UF高於50V時，第三NPN三極體Q3導通，從而拉低了第四NPN三極體Q4的基極電壓，從而使得第二工作電壓輸入端1032的5V電源低壓通過第二十一電阻R21、第二十二電阻R22、第三二極體D3及第四電解電容E4，再從熱引弧電流輸出端1031輸出熱引弧電流HOT IG，本實施例中，該熱引弧電流HOT IG為200A。即本實施例中，當電壓採集電路101所採集到電壓信號UF高於50V時，且在纖維素焊條剛接觸工件時，熱引弧電路103將輸出一個200A的熱引弧電流，其中，熱引弧的時間T由第二十二電阻R22的阻值和第四電解電容E4的容值決定，具體公式為T=R22XE4。
[0055]圖5是本實用新型逆變弧焊電源的電流控制電路中的推力電流電路的電路結構圖。
[0056]一併參照圖1、圖2及圖5，本實用新型逆變弧焊電源的電流控制電路100中的推力電流電路104包括推力電流輸出端1041、第三工作電壓輸入端1042、第二十三電阻R23、第二十四電阻R24、第二十五電阻R25、第二十六電阻R26、第四電容C4、第四二極體D4、第三穩壓二極體D33、第三電壓比較器U5。本實施例中，第三電壓比較器U5的型號為LM324。
[0057]具體地，第二十五電阻R25的第一端為推力電流電路104的輸入端，與圖2中電壓採集電路101的電壓採集輸出端1012連接，第二十五電阻R25的第二端與第三電壓比較器U5的反相輸入端連接，且與第三穩壓二極體D33的陽極連接；第二十四電阻R24的第一端與第三電壓比較器U5的反相輸入端連接，第二十四電阻R24的第二端經第四電容C4與第三電壓比較器U5的輸出端連接；第三電壓比較器U5的反相輸入端還經第二十六電阻R26與第三工作電壓輸入端1042連接；第三電壓比較器U5的正相輸入端接地；第三電壓比較器U5的輸出端還與第四二極體D4的陽極連接，第四二極體D4的陰極經第二十三電阻R23與推力電流輸出端1041連接。
[0058]本實施例中，第三工作電壓輸入端1042的電源為-15V。第三工作電壓輸入端1042的電源(-15V)、第二十五電阻R25、第二十六電阻R26及第一端為推力電流電路104的輸入端的電壓(即電壓採集電路101採集的電壓UF)組成分壓電路，分壓後的電壓信號輸入到第三電壓比較器U5的反相輸入端。本實施例中，當電壓採集電路IOI採集的電壓UF低於15V時，第三電壓比較器U5的反相輸入端的輸入信號為低電位信號,從而第三電壓比較器U5的的輸出端的輸出信號為高電位信號，然後，再通過第四二極體D4及第二十三電阻R23輸出推力電流FORCE IG。本實施例中，該推力電流FORCE IG為100A。
[0059]圖6是本實用新型逆變弧焊電源的電流控制電路中的驅動電路的電路結構圖。
[0060]一併參照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6，本實用新型逆變弧焊電源的電流控制電路100中的驅動電路105包括電流信號輸入端1051、第四工作電壓輸入端1052、電流控制器U6、第五NPN三極體Q5、第六NPN三極體Q6、第一 PNP三極體Ql1、第二 PNP三極體Q22、第二十七電阻R27、第二十八電阻R28、第二十九電阻R29、第三十電阻R30、第四穩壓二極體D44、第五穩壓二極體D55、第五電容C5、第六電容C6、第五二極體D5、第六二極體D6、第一PWM驅動信號輸出端0UT1、第二 PWM驅動信號輸出端0UT2、第三PWM驅動信號輸出端0UT3及第四PWM驅動信號輸出端0UT4。本實施例中，電流控制器U6的型號為SG3525。
[0061]具體地，電流控制器U6的第2腳與電流信號輸入端1051連接，電流信號輸入端1051分別與電流給定控制電路102的給定電流輸出端1021、熱引弧電路103的熱引弧電流輸出端1031及推力電流電路104的推力電流輸出端1041連接；電流控制器U6的第11腳分別與第五NPN三極體Q5及第一 PNP三極體Qll的基極連接；第五NPN三極體Q5集電極及第六NPN三極體Q6的集電極與第一工作電壓輸入端1013連接，第五NPN三極體Q5的發射極與第四穩壓二極體D44的陽極連接，且經第二十七電阻R27分別與第一 PNP三極體Qll的發射極及第二 PWM驅動信號輸出端0UT2連接；第四穩壓二極體D44的陰極與第一 PWM驅動信號輸出端OUTl連接；第一 PNP三極體Qll的集電極接地；第六NPN三極體Q6的基極與第二 PNP三極體Q22的基極連接，且與電流控制器U6的第14腳連接；第二 PNP三極體Q22的集電極接地，第二 PNP三極體Q22的發射極與第四PWM驅動信號輸出端0UT4連接，且經第二十八電阻R28與第六NPN三極體Q6的發射極連接；第六NPN三極體Q6的發射極還與第五穩壓二極體D55的陽極連接；第五穩壓二極體D55的陰極與第三PWM驅動信號輸出端0UT3連接；第五二極體D5的陽極與第四工作電壓輸入端1052連接，第五二極體D5的陰極經第二十九電阻R29與第四穩壓二極體D44的陰極連接；第五電容C5連接於第四穩壓二極體D44的陽極和陰極之間；第六二極體D6的陽極與第四工作電壓輸入端1052連接，第六二極體D6的陰極經第三十電阻R30與第五穩壓二極體D55的陰極連接；第六電容C6連接於第五穩壓二極體D55的陽極和陰極之間。
[0062]上述第一 PWM驅動信號輸出端OUTl與圖1中第一 IGBT管201的柵極連接，上述第二 PWM驅動信號輸出端0UT2與圖1中第二 IGBT管202的柵極連接，上述第三PWM驅動信號輸出端0UT3與圖1中第三IGBT管203的柵極連接，上述第四PWM驅動信號輸出端0UT4與圖1中第四IGBT管204的柵極連接。
[0063]本實施例中的驅動電路105還包括電阻R31、電阻R32、電阻R33、電阻R34、電阻R35，電容C7、電容C8、電容C9、電容C10、電容C11，電解電容E5。
[0064]其中，電阻R31的第一端與電流控制器U6的第9腳連接，電阻R31的第二端與電流控制器U6的第I腳連接；電容C8與電阻R31並聯；電阻R32的第一端與電流控制器U6的第16腳連接，電阻R32的第二端經電容C9接地；電阻R33的第一端與電流控制器U6的第13腳連接，電阻R33的第二端與第一工作電壓輸入端1013連接；電解電容E5的正極與第一工作電壓輸入端1013連接，負極接地；電容ClO與電解電容E5並聯；電阻R34的第一端與電流控制器U6的第5腳連接，電阻R34的第二端與電流控制器U6的第7腳連接；電容Cll的第一端與電流控制器U6的第5腳連接，電容Cll的第二端接地；電阻R35的第一端與電流控制器U6的第6腳連接，電阻R35的第二端接地。
[0065]本實施例中，電流控制器U6根據其第2腳的電流信號IG SUM，從其第11腳及第14腳輸出相應的PWM驅動信號，電流控制器U6的第11腳及第14腳輸出的PWM驅動信號為互補對稱的脈衝寬度調製信號，而第五NPN三極體Q5、第六NPN三極體Q6、第一 PNP三極體Qll及第二 PNP三極體Q22組成的電路將上述互補對稱的脈衝寬度調製信號變換成四路脈衝寬度調製信號，該四路脈衝寬度調製信號分別為PWMl信號、PWM2信號、PWM3信號及PWM4信號，其中，PWMl信號用於控制圖1中第一 IGBT管201的導通和關斷，PWM2信號用於控制圖1中第二 IGBT管202的導通和關斷，PWM3信號用於控制圖1中第三IGBT管203的導通和關斷，PWM4信號用於控制圖1中第四IGBT管204的導通和關斷。
[0066]本實用新型提出的逆變弧焊電源的電流控制電路，包括用於採集逆變弧焊電源的輸出電壓的電壓米集電路、用於當輸出電壓小於第一預設電壓或大於第二預設電壓時，輸出一給定電流的電流給定控制電路、用於當輸出電壓大於第二預設電壓範圍時，輸出一熱引弧電流的熱引弧電路、用於當輸出電壓大於第一預設電壓且小於第三預設電壓時，輸出一推力電流的推力電流電路及用於根據上述給定電流、熱引弧電流及推力電流，輸出相應PWM驅動信號以驅動逆變弧焊電源的逆變電路中的各IGBT管的導通與關斷的驅動電路；電壓採集電路的電壓採集輸入端與逆變弧焊電源的輸出端連接，其電壓採集輸出端分別與電流給定控制電路、熱引弧電路及推力電流電路的輸入端連接；驅動電路的輸入端分別與電流給定控制電路、熱引弧電路及推力電流電路的輸出端連接，其輸出端分別與各IGBT連接。本實用新型提出的該電流控制電路應用於逆變弧焊電源，在焊接纖維素焊條時，具有起弧容易、不易粘焊條、不易斷弧及焊縫成型美觀等優點。
[0067]本實用新型還提出一種逆變弧焊電源，該逆變弧焊電源包括電流控制電路，該電流控制電路的電路結構與上面實施例所述的逆變弧焊電源的電流控制電路的電路結構相同，此處不再贅述。
[0068]以上所述僅為本實用新型的優選實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。
【權利要求】
1.一種逆變弧焊電源的電流控制電路，所述逆變弧焊電源包括逆變電路，所述逆變電路包括第一 IGBT管、第二 IGBT管、第三IGBT管及第四IGBT管，其特徵在於，所述電流控制電路包括用於採集逆變弧焊電源的輸出電壓的電壓採集電路、用於當所述輸出電壓小於第一預設電壓或大於第二預設電壓時，輸出一給定電流的電流給定控制電路、用於當所述輸出電壓大於第二預設電壓範圍時，輸出一熱引弧電流的熱引弧電路、用於當所述輸出電壓大於第一預設電壓且小於第三預設電壓時，輸出一推力電流的推力電流電路及用於根據所述給定電流、熱引弧電流及推力電流，輸出相應PWM驅動信號以驅動所述逆變電路中各所述IGBT管的導通與關斷的驅動電路，其中， 所述電壓採集電路的電壓採集輸入端與所述逆變弧焊電源的輸出端連接，其電壓採集輸出端分別與所述電流給定控制電路、熱引弧電路及推力電流電路的輸入端連接；所述驅動電路的輸入端分別與所述電流給定控制電路、熱引弧電路及推力電流電路的輸出端連接，其輸出端分別與各所述IGBT連接。
2.根據權利要求1所述的電流控制電路，其特徵在於，所述電壓採集電路包括第一工作電壓輸入端、電壓採集輸入端、電壓採集輸出端、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第一電解電容、第一二極體、運算放大器CA3140、線性穩壓電路、運算放大器LM324及光耦HCNR200，所述第八電阻為滑動變阻器；其中， 第一電阻的第一端與電壓採集輸入端的正極連接，第一電阻的第二端經第二電阻與CA3140的第3腳連接，且與第三電阻的第一端連接，第三電阻的第二端與電壓採集輸入端的負極連接，電壓採集輸入端的正極還經第四電阻與第一二極體的陽極連接；第一電解電容的正極與第一二極體的陰極連接，其負極與電壓採集輸入端的負極連接；CA3140的第2腳與其第4腳連接，且與電壓採集輸入端的負極及HCNR200的第4腳連接，其第6腳與HCNR200的第2腳連接；HCNR200的第I腳經第五電阻與電壓採集輸入端的負極連接，其第5腳與LM324的同相輸入端連接，且經第九電阻接地，其第6腳與第一工作電壓輸入端連接，其第4腳還經第七電阻與第八電阻的第一端連接，第八電阻的第二端與電壓採集輸入端的負極連接；LM324的反相輸入端與其輸出端連接，且與電壓採集輸出端連接；線性穩壓電路的輸入端與第一電解電容的正極連接，其輸出端分別與CA3140的第7腳及HCNR200的第3腳連接。
3.根據權利要求2所述的電流控制電路，其特徵在於，所述線性穩壓電路包括第六電阻、第一穩壓二極體、第一 NPN三極體及第二電解電容；其中， 第一 NPN三極體的集電極與第一電解電容的正極連接，且經第六電阻與其基極連接，其發射極與第二電解電容的正極連接，其基極還與第一穩壓二極體的陰極連接；第一穩壓二極體的陽極與第二電解電容的負極連接，且與電壓採集輸入端的負極連接。
4.根據權利要求3所述的電流控制電路，其特徵在於，所述電壓採集電路還包括第一電容、第二電容及第三電容；其中， 第一電容與所述第三電阻並聯；第二電容連接於所述運算放大器CA3140的第6腳和所述電壓採集輸入端的負極之間；第三電容連接於所述第二電解電容的正極和所述電壓採集輸入端的負極之間。
5.根據權利要求4所述的電流控制電路，其特徵在於，所述電流給定控制電路包括給定電流輸出端、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻、第十六電阻、第十七電阻、第二 NPN三極體、第一電壓比較器、第二電壓比較器、第二二極體及第三電解電容；其中， 第十電阻的第一端與所述第一工作電壓輸入端連接，第二端與第一電壓比較器的反相輸入端連接，且經第十一電阻與第二電壓比較器的正相輸入端連接；第二電壓比較器的正相輸入端還經第十二電阻接地；第一電壓比較器的正相輸入端與第二電壓比較器的反相輸入端連接，且與所述電壓採集電路的電壓採集輸出端連接；第一電壓比較器的輸出端經第十三電阻與第十五電阻的第一端連接，第十五電阻的第二端與第二 NPN三極體的基極連接；第二電壓比較器的輸出端與第十四電阻的第一端連接，第十四電阻的第二端連接於第十三電阻和第十五電阻之間；第二 NPN三極體的集電極與第二二極體的陰極連接，其發射極接地；第二 NPN三極體的基極還經第十六電阻接地；第二二極體的陰極還經第十七電阻與第三電解電容的正極連接，第三電解電容的負極接地；第二二極體的陽極與給定電流輸出端連接。
6.根據權利要求5所述 的電流控制電路，其特徵在於，所述熱引弧電路包括第二工作電壓輸入端、熱引弧電流輸出端、第十八電阻、第十九電阻、第二十電阻、第二十一電阻、第三NPN三極體、第四NPN三極體、第二穩壓二極體、第三二極體、第四電解電容；其中， 第十八電阻的第一端與所述電壓採集電路的電壓採集輸出端連接，其第二端與第二穩壓二極體的陰極連接；第二穩壓二極體的陽極與第三NPN三極體的基極連接，且經第十九電阻接地；第三NPN三極體的集電極與第四NPN三極體的基極連接，且經第二十電阻與第二工作電壓輸入端連接，第四NPN三極體的集電極與第三二極體的陽極連接，且經第二十一電阻與第二工作電壓輸入端連接；第三NPN三極體的發射極和第四NPN三極體的發射極均接地；第三二極體的陰極經第二十二電阻與熱引弧電流輸出端連接；第四電解電容的正極與第三二極體的陰極連接，其負極接地。
7.根據權利要求6所述的電流控制電路，其特徵在於，所述推力電流電路包括第三工作電壓輸入端、推力電流輸出端、第二十三電阻、第二十四電阻、第二十五電阻、第二十六電阻、第四電容、第四二極體、第三穩壓二極體、第三電壓比較器；其中， 第二十五電阻的第一端與所述電壓採集電路的電壓採集輸出端連接，其第二端與第三電壓比較器的反相輸入端連接，且與第三穩壓二極體的陽極連接；第二十四電阻的第一端與第三電壓比較器的反相輸入端連接，其第二端經第四電容與第三電壓比較器的輸出端連接；第三電壓比較器的反相輸入端還經第二十六電阻與第三工作電壓輸入端連接；第三電壓比較器的正相輸入端接地；第三電壓比較器的輸出端還與第四二極體的陽極連接，第四二極體的陰極經第二十三電阻與推力電流輸出端連接。
8.根據權利要求7所述的電流控制電路，其特徵在於，所述驅動電路包括第四工作電壓輸入端、電流信號輸入端、電流控制器、第五NPN三極體、第六NPN三極體、第一 PNP三極體、第二 PNP三極體、第二十七電阻、第二十八電阻、第二十九電阻、第三十電阻、第四穩壓二極體、第五穩壓二極體、第五電容、第六電容、第五二極體、第六二極體、第一 PWM驅動信號輸出端、第二 PWM驅動信號輸出端、第三PWM驅動信號輸出端及第四PWM驅動信號輸出端；所述電流控制器的型號為SG3525 ;其中， SG3525的第2腳與所述電流信號輸入端連接，所述電流信號輸入端分別與所述給定電流輸出端、熱引弧電流輸出端及推力電流輸出端連接；SG3525的第11腳分別與第五NPN三極體及第一 PNP三極體的基極連接；第五NPN三極體集電極及第六NPN三極體的集電極與第一工作電壓輸入端連接，第五NPN三極體的發射極與第四穩壓二極體的陽極連接，且經第二十七電阻分別與第一 PNP三極體的發射極及第二 PWM驅動信號輸出端連接；第四穩壓二極體的陰極與第一PWM驅動信號輸出端連接；第一PNP三極體的集電極接地；第六NPN三極體的基極與第二 PNP三極體的基極連接，且與SG3525的第14腳連接；第二 PNP三極體的集電極接地，其發射極與第四PWM驅動信號輸出端連接，且經第二十八電阻與第六NPN三極體的發射極連接；第六NPN三極體的發射極還與第五穩壓二極體的陽極連接；第五穩壓二極體的陰極與第三PWM驅動信號輸出端連接；第五二極體的陽極與第四工作電壓輸入端連接，其陰極經第二十九電阻與第四穩壓二極體的陰極連接；第五電容連接於第四穩壓二極體的陽極和陰極之間；第六二極體的陽極與第四工作電壓輸入端連接，其陰極經第三十電阻與第五穩壓二極體的陰極連接；第六電容連接於第五穩壓二極體的陽極和陰極之間。
9.根據權利要求8所述的電流控制電路，其特徵在於，所述第一預設電壓為5V，所述第二預設電壓為50V，所述第三預設電壓為15V，所述給定電流為50A，所述熱引弧電流為200A，所述推力電流為100A。
10.一種逆變弧焊電源，包括電流控制電路，其特徵在於，所述電流控制電路為權利要求I至9中任一項所 述的逆變弧焊電源的電流控制電路。
【文檔編號】B23K9/10GK203791804SQ201420192086
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年4月18日 優先權日:2014年4月18日
【發明者】邱光, 唐洪建, 鄭陽陽 申請人:深圳市瑞凌實業股份有限公司