專利名稱：大功率mosfet逆變式等離子切割機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及焊接設備，尤其是一種大功率MOSFET逆變式等離子切割機。
背景技術：
目前逆變MOSFET等離子切割機生產(chǎn)廠家很多，其產(chǎn)品千差萬別，由于布局 布線等工藝性處理不好，產(chǎn)品很難通過歐洲CE標準EMC檢測。由于主變壓器漏 感較大，及切割機的電磁輻射很嚴重，嚴重影響電網(wǎng)質(zhì)量及人的身心健康，對 周邊其他設備也造成干擾。另外由于風道設計不夠合理，許多廠家產(chǎn)品功率小、 負載持續(xù)率低，無法滿足大功率長時間的使用要求。另外，目前50安以下等離 子切割機較多，性能也相對穩(wěn)定，50安以上大功率等離子切割機很少，可靠性 也較差。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型要解決的技術問題是提供一種能夠滿足歐洲CE標準檢測要求、 性能穩(wěn)定、負載持續(xù)率高的大功率MOSFET逆變式等離子切割機。
為解決上述技術問題，本實用新型大功率MOSFET逆變式等離子切割機，包 括順序連接的EMC電路、輸入整流濾波電路、逆變電路、隔離降壓電路、二次 整流濾波電路、控制電路、隔離驅(qū)動電路，且隔離驅(qū)動電路與逆變電路相連， 特別是設有高頻維弧電路，該高頻維弧電路與二次整流濾波電路雙向聯(lián)通。
該高頻維弧電路由繼電器(REL1， REL2)及周圍電路連接構成。
設有手開關控制電路，該手開關控制電路由手開關(S4， S5)、三極管(Q2， Q3)、場效應管VT9、電磁閥V2及周圍電路連接構成。
設有PCB板和F形散熱片，所述控制電路、隔離驅(qū)動電路和逆變電路制作在上PCB板上，所述隔離降壓電路和二次整流濾波電路制作在中PCB板上，上 PCB板安裝于兩組F形散熱片頂面，中PCB板安裝于兩組F形散熱片底面，左右 兩組F形散熱片相對安裝且構成下部風道，中PCB板上的電子電路元件位于該 下部風道內(nèi)。
本實用新型采用全橋逆變方式，可以提高功率因數(shù)，減少電源自身損耗。 由于在電源輸入端設計了EMC濾波電路，使該機真正滿足歐洲CE檢測要求。由 于采用兩塊PCB板和兩個散熱片組成風道式結構，散熱性能好，負載持續(xù)率高。 特別是采用雙逆變式結構單元，該機輸出功率大于50安。整機電路簡單、保護 功能全面、調(diào)試維護方便。以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明。


圖1是本實用新型的電路方框圖。
圖2是本實用新型的電路原理圖。
圖3為本實用新型主機組裝結構示意圖。
圖中1為EMC電路，2為輸入整流濾波電路，3為逆變電路，4為隔離降壓 電路，5為二次整流濾波電路，6高頻維弧電路，7為控制電路，8為隔離驅(qū)動 電路。Kl為控制厚膜電路；Ql為隔離驅(qū)動厚膜電路；El為輔助電源電路。
具體實施方式
如
圖1所示，本實用新型大功率MOSFET逆變式等離子切割機，包括順序連 接的EMC電路1、輸入整流濾波電路2、逆變電路3、隔離降壓電路4、 二次整 流濾波電路5、控制電路7、隔離驅(qū)動電路8，且隔離驅(qū)動電路8與逆變電路3 相連，特別是設有高頻維弧電路6，該高頻維弧電路6與二次整流濾波電路5雙 向聯(lián)通，所謂雙向聯(lián)通即它們的信號能夠相互輸入、輸出。
圖1中所示各個電路的構成和相互關系參見圖2。
如圖2所示，EMC電路1由電容(C17 C19, 、 C32 C35)、電阻R34 R37、
電感L2 L4連接構成。
如圖2所示，逆變電路3是由若干只MOSFET場效應管VT1 VT4并聯(lián)組成
的全橋逆變電路。每只場效應管的柵極串聯(lián)一只4. 7 10R電阻，防止驅(qū)動過沖，
并保護驅(qū)動電路不受由于場效應管擊穿傳過來的電壓的損壞。
隔離驅(qū)動厚膜電路Q1即隔離驅(qū)動電路8由一個一組初級輸入，四組次級輸
出的驅(qū)動變壓器、及一些電阻、二極管、穩(wěn)壓二極管、電容連接構成，用于驅(qū)
動逆變電路工作。
輔助電源電路E1給控制電路、驅(qū)動電路供電。 維弧控制電路6由繼電器(REL1， REL2)及周圍電路連接構成。 通過電流耦合器TR1對主電路進行不斷的采樣， 一旦出現(xiàn)過大的電流即通
過半波整流電路(D6， D7)給電容C41充電得到一個高電壓，使控制模塊K1起
到保護作用。
由電阻(R51， R40)、電容C49、電位器VR3組成輸出電流給定電路。控制 電路K1由電位器的分壓值來決定輸出電流大小。當輸出電流發(fā)生波動時，由分 流器R12采樣電流值，經(jīng)負反饋電路反向調(diào)節(jié)控制電路K1的4腳電壓，以達到 穩(wěn)定輸出的效果。
熱敏開關RC1安裝于散熱器上， 一旦散熱器(參見圖3)溫度過高，熱敏開 關便導通，同樣使控制模塊K1起到保護作用，使焊機停止工作。
抗不平衡電容C27用于阻止主變壓器上有直流分量流過，以提高整機效率。 電阻R4、電容C8;電阻R7、電容C9;電阻R18、電容C7;電阻R25、電容 C10分組構成4個橋臂的吸收方式，吸收雜散電感產(chǎn)生的尖峰毛剌。如圖2所示，三相輸入交流先經(jīng)電容C17 C19吸收尖峰毛剌電壓，再經(jīng) 過由三線并繞在同一個磁環(huán)上的共模電感(L2 L4)以限制諧波電流。然后再 經(jīng)電容C32 C34，電容C35，電阻(R34 R37)，將輸入波形的毛刺降到最低。
如圖2所示，三相交流電電源經(jīng)EMC電路濾除干擾，再經(jīng)整流橋BR1 BR3 整流，電解電容(C1， C20)濾波后成為直流電，再由MOSFET場效應管全橋逆變 為高頻交流電，通過隔離降壓電路降為高頻低壓交流電，經(jīng)高速整流管D1 D4 構成的全橋整流電路整流為直流電。電阻R8 R10，電容C11 C14構成相應的 吸收回路，以保護整流管D1 D4。輸出電抗L1用來限制浪涌電流并使輸出電流 連續(xù)。
控制電路K1能夠?qū)崿F(xiàn)脈寬調(diào)制(PWM)、溫度保護、開關機保護及過壓欠壓 保護的功能，它的P菌信號送至隔離驅(qū)動電路8使其產(chǎn)生快速開通或關斷4路 場效應管的信號，推動4個橋臂實現(xiàn)全橋逆變，這樣驅(qū)動電路便大大簡化。
如圖2所示，手開關控制電路由開關(S4， S5)、三極管(Q2， Q3)、場效 應管VT9、電磁閥V2及周圍電路連接構成。
手開關電路實現(xiàn)開關S5是氣路檢測開關，當氣路有氣時，為閉合，因此 在正常工作時可認為其始終閉合。當手開關S4未閉合時，24V電源通過電阻R44 使三極管Q3導通，并通過電容C38濾波拉低了控制模塊Kl的18腳，電路處于 無輸出狀態(tài)。手開關S4閉合后，24V電源經(jīng)電阻R44使三極管Q2導通，三極 管Q3截止，控制模塊K1的18腳為高電平，電路開始輸出功率。同時，電磁閥 吸合空氣接通。當手開關斷開，控制模塊Kl的18腳被拉低而封波電路停止輸 出，因電容C44有一個放電延時，電磁閥要過一會才關斷。便完成了空氣后走 而電流先走的功能。
高頻維弧功能實現(xiàn)當手開關閉合時，輸出端的空載電壓比較高，直接繼電器(REL1， REL2)吸合。使維弧端和輸出正端接通。由逆變輸出的電流也 經(jīng)過了變壓器和四倍壓整流電路，變?yōu)楦哳l高壓電流。然后放電嘴F1因高壓擊 穿空氣放電，此時相當于變壓器T3、電容C43短路，這時電容C43和變壓器T3 產(chǎn)生高頻振蕩。由于輸出能量的不斷補充，使得每隔一定時間，變壓器T3、電 容C43便產(chǎn)生高頻振蕩電流，并通過變壓器T3次級輸出到輸出端，切割槍的極 針和噴嘴間產(chǎn)生電弧。當槍嘴和工件接觸開始切割時，維弧電弧引燃切割電弧， 輸出端便有電流產(chǎn)生，輸出電壓降得很低，繼電器(REL1， REL2)隨即斷開， 高壓高頻和維弧都被切斷。
如圖3所示，本實用新型設有PCB板和F形散熱片，所述控制電路7、隔離 驅(qū)動電路8和逆變電路3制作在上PCB板9上，所述隔離降壓電路4和二次整 流濾波電路5制作在中PCB板10上，上PCB板9安裝于兩組F形散熱片(ll、 12)頂面，如箭頭13所示；中PCB板lO安裝于兩組F形散熱片(ll、 12)底面， 如箭頭14所示；左右兩組F形散熱片相對安裝且構成下部風道15，中PCB板 10上的電子電路元件位于該下部風道15內(nèi)。EMC電路1、輸入整流濾波電路2、 高頻維弧電路6安裝于整機底板(圖中未畫)上。整機結構經(jīng)這樣優(yōu)化組合后， 體積小散熱性好，組裝維修方便。為增大輸出功率采用兩個相同的上述結構單 元并聯(lián)后輸出，便實現(xiàn)了雙逆變大功率的切割機。
根據(jù)本實用新型圖2、圖3組裝的逆變式等離子切割機，測試結果達到如下 技術要求1.額定輸入功率15KW; 2.額定輸入電流40A; 3.額定輸出電壓120V; 4.輸出電流調(diào)節(jié)20A 100A; 5.負載持續(xù)率60%; 6.空載電壓270V; 7.空載損耗 100W; 8.效率85%; 9.功率因數(shù)0.93。
權利要求1. 一種大功率MOSFET逆變式等離子切割機，包括順序連接的EMC電路、輸入整流濾波電路、逆變電路、隔離降壓電路、二次整流濾波電路、控制電路、隔離驅(qū)動電路，且隔離驅(qū)動電路與逆變電路相連，其特征在于，設有高頻維弧電路，該高頻維弧電路與二次整流濾波電路雙向聯(lián)通。
2. 根據(jù)權利要求1所述的大功率M0SFET逆變式等離子切割機,其特征在于， 該高頻維弧電路由繼電器(REL1， REL2)及周圍電路連接構成。
3. 根據(jù)權利要求1所述的大功率M0SFET逆變式等離子切割機,其特征在于， 設有手開關控制電路，該手開關控制電路由手開關(S4, S5)、三極管(Q2， Q3)、 場效應管VT9、電磁閥V2及周圍電路連接構成。
4. 根據(jù)權利要求1所述的大功率M0SFET逆變式等離子切割機，其特征在于， 設有PCB板和F形散熱片，所述控制電路、隔離驅(qū)動電路和逆變電路制作在上 PCB板上，所述隔離降壓電路和二次整流濾波電路制作在中PCB板上，上PCB板 安裝于兩組F形散熱片頂面，中PCB板安裝于兩組F形散熱片底面，左右兩組F 形散熱片相對安裝且構成下部風道，中PCB板上的電子電路元件位于該下部風 道內(nèi)。
專利摘要一種能夠滿足歐洲CE標準檢測要求、性能穩(wěn)定、負載持續(xù)率高的大功率MOSFET逆變式等離子切割機。包括順序連接的EMC電路、輸入整流濾波電路、逆變電路、隔離降壓電路、二次整流濾波電路、控制電路、隔離驅(qū)動電路，且隔離驅(qū)動電路與逆變電路相連，特別是設有高頻維弧電路，該高頻維弧電路與二次整流濾波電路雙向聯(lián)通。該高頻維弧電路由繼電器及周圍電路連接構成。設有手開關控制電路，設有PCB板和F形散熱片使主機形成風道結構。作為焊接設備廣泛用于工農(nóng)業(yè)。
文檔編號B23K10/00GK201249327SQ200820111318
公開日2009年6月3日 申請日期2008年4月15日 優(yōu)先權日2008年4月15日
發(fā)明者徐愛平 申請人:深圳市佳士科技發(fā)展有限公司