一種用于逆變螺柱焊機(jī)的保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于逆變螺柱焊機(jī)的保護(hù)電路，包括若干個(gè)用于感應(yīng)焊機(jī)逆變電路中各逆變開關(guān)管電流的第一線圈互感器，若干個(gè)用于感應(yīng)焊機(jī)高頻變壓器次級(jí)繞組后側(cè)各快恢復(fù)二極管電流的第二線圈互感器，以及第一、第二、第三、第四比較器，所述第一互感器的輸出端經(jīng)全橋整流后通過取樣電阻接二極管，然后并接在一起，同時(shí)送入第一、第二比較器的正極輸入端，所述第二互感器的輸出端經(jīng)全橋整流后通過取樣電阻接二極管，然后并接在一起，同時(shí)送入第三、第四比較器的正極輸入端。本實(shí)用新型所提供的保護(hù)電路不僅可預(yù)防變壓器和焊接過流，更能預(yù)防開關(guān)管直通短路，可有效避免因瞬間過流或開路造成的故障損失和安全問題，具有實(shí)用價(jià)值。
【專利說明】一種用于逆變螺柱焊機(jī)的保護(hù)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于逆變螺柱焊機(jī)的保護(hù)電路，屬于螺柱焊機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]螺柱焊接就是將金屬螺柱或類似的其他金屬緊固件(栓、釘?shù)?垂直焊接到另一工件(一般為板件)上去的焊接方法，螺柱焊接可以省去鉆孔攻絲代替螺紋連接或鉚接，己廣泛地應(yīng)用于汽車、造船、機(jī)車、航空等行業(yè)。
[0003]己知的螺柱焊機(jī)有兩大類，一類是電容作為焊接動(dòng)力的儲(chǔ)能式螺柱焊機(jī)，它的優(yōu)點(diǎn)是可以用小電流如220V照明電，將電能快速儲(chǔ)藏于電容器中(J = CV2/2，J為能量焦耳，C為電容量F，V為儲(chǔ)能電壓)，然后通過控制系統(tǒng)和焊槍借助于螺柱自身的小凸點(diǎn)產(chǎn)生尖端放電，形成瞬間數(shù)千安培甚至上萬安培的電弧，使螺柱和母材之間的金屬迅速熔化，并在焊槍的彈壓力下將兩者連接在一起，形成焊接接頭，焊接過程僅I?3毫秒，不會(huì)引起金屬氧化變色，不會(huì)變形，但是由于熔化層非常淺，僅0.1mm,只適合于母材厚度不超過3mm并不受承載負(fù)荷的儀表、家電、裝飾品、櫥柜不銹鋼制品的螺柱焊接。另一類是變壓器作為焊接動(dòng)力的拉弧式螺柱焊機(jī)，它以弧焊整流器作為電源進(jìn)行焊接，它的優(yōu)點(diǎn)是可以在厚度超過3_的板材上焊接8mm以上的承載型螺柱，這類焊機(jī)的電弧是通過焊槍將螺柱與母材短路并迅速提升而形成，所以焊接的電流比普通藥皮焊條電弧焊要大得多(A = DX100，D為螺柱直徑)一般只要數(shù)百安培到數(shù)千安培，因此焊機(jī)的焊接變壓器和外電源容量必須足夠大，這樣勢(shì)必增大了產(chǎn)品的重量和體積，而逆變螺柱焊機(jī)具有輸出功率大、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，成為拉弧式螺柱焊的主要產(chǎn)品。由于焊接電弧是一個(gè)變化很大的動(dòng)態(tài)負(fù)載，有很多過渡狀態(tài):如短路、大顆粒、熔滴瞬間短路等，很容易由于瞬間過流或開路使逆變失敗發(fā)生炸管或擊穿現(xiàn)象，以致炸壞焊機(jī)，造成人身財(cái)產(chǎn)損失和安全問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種用于逆變螺柱焊機(jī)的保護(hù)電路，以避免因瞬間過流或開路造成的故障損失和安全問題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種用于逆變螺柱焊機(jī)的保護(hù)電路，包括若干個(gè)用于感應(yīng)焊機(jī)逆變電路中各逆變開關(guān)管電流的第一線圈互感器，若干個(gè)用于感應(yīng)焊機(jī)高頻變壓器次級(jí)繞組后側(cè)各快恢復(fù)二極管電流的第二線圈互感器，以及第一、第二、第三、第四比較器，所述第一互感器的輸出端經(jīng)全橋整流后通過取樣電阻接二極管，然后并接在一起，同時(shí)送入第一、第二比較器的正極輸入端，所述第二互感器的輸出端經(jīng)全橋整流后通過取樣電阻接二極管，然后并接在一起，同時(shí)送入第三、第四比較器的正極輸入端，所述第一、第三比較器的負(fù)極輸入電壓為逐脈沖保護(hù)電壓，所述第二、第四比較器的負(fù)極輸入電壓為故障脈沖保護(hù)電壓，第一、第三比較器的輸出端分別經(jīng)三極管后作為逐脈沖過流保護(hù)信號(hào)的輸出，第二、第四比較器的輸出端分別經(jīng)可控硅后作為故障脈沖保護(hù)信號(hào)的輸出。
[0007]本實(shí)用新型還具有如下進(jìn)一步的改進(jìn):
[0008]1、逐脈沖過流保護(hù)信號(hào)輸出端接在焊機(jī)逆變驅(qū)動(dòng)電路的逆變脈沖產(chǎn)生電路的波形運(yùn)算器上；故障脈沖保護(hù)信號(hào)輸出端接在焊機(jī)逆變驅(qū)動(dòng)電路的逆變脈沖產(chǎn)生電路的脈沖關(guān)斷腳上。
[0009]2、所述逆變脈沖產(chǎn)生電路由電流型PWM控制器和時(shí)基電路組成的有限雙極性控制ZVZCS-PWM全橋波形。
[0010]3、所述第一線圈互感器接在焊機(jī)逆變電路的逆變開關(guān)管所在線路上，所述第二線圈互感器接在焊機(jī)高頻變壓器次級(jí)繞組輸出端。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有有如下益效果:
[0012]本實(shí)用新型利用線圈互感器來獲取逆變電路中逆變開關(guān)的電流和高頻變壓器輸出端快恢復(fù)二極管的電流，經(jīng)整流后取樣后分別并聯(lián)輸出，送入比較器進(jìn)行電壓比較；由于取樣后的波形全通過二極管合并一起，因此電壓高的脈沖會(huì)顯現(xiàn)，電壓低的脈沖會(huì)被淹沒，于是通過電壓高的脈沖即可判斷是否逐脈沖過流，實(shí)現(xiàn)了逐脈沖保護(hù)，在假的短路或焊接復(fù)雜電阻負(fù)載時(shí)能夠保證主電源穩(wěn)定輸出；當(dāng)由于人為原因使焊機(jī)損壞或發(fā)生真實(shí)故障時(shí)，接在逆變脈沖產(chǎn)生電路關(guān)斷腳的故障脈沖保護(hù)信號(hào)，可直接關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電路，而不經(jīng)過內(nèi)部電路，關(guān)斷更可靠，且迅速。本實(shí)用新型保護(hù)電路不僅可預(yù)防變壓器和焊接過流，更能預(yù)防開關(guān)管直通短路，可有效避免因瞬間過流或開路造成的故障損失和安全問題，具有實(shí)用價(jià)值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型提供的一種用于逆變螺柱焊機(jī)的保護(hù)電路的電路原理圖。
[0014]圖2是本實(shí)用新型提供的一種逆變螺柱焊機(jī)的逆變電源的電路原理圖。
[0015]圖3是本實(shí)用新型提供的一種逆變脈沖產(chǎn)生電路的電原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0017]如圖1所示，本實(shí)施例提供的一種用于逆變螺柱焊機(jī)的保護(hù)電路，包括12個(gè)用于感應(yīng)各逆變開關(guān)管電流的第一線圈互感器L5-L16，8個(gè)用于感應(yīng)各快恢復(fù)二極管電流的第二線圈互感器La-Lh，開關(guān)管和快恢復(fù)二極管互感器個(gè)數(shù)可為若干個(gè)，開關(guān)管和快恢復(fù)二極管有多少數(shù)量，互感器也有相應(yīng)數(shù)量。以及第一至第四比較器IC1-1C4。如圖2所示，第一線圈互感器L5-L16分別接在逆變開關(guān)管G1-G12的線路上，第二線圈互感器La-Lh分別接在快恢復(fù)二極管D1-D8的線路上。繼續(xù)如圖1所示，第一互感器L5-L16的輸出端經(jīng)全橋整流后通過取樣電阻接二極管R51-R62，然后并接在一起，同時(shí)送入第一、第二比較器IC1、IC2的正極輸入端，第二互感器La-Lh的輸出端經(jīng)全橋整流后通過取樣電阻Ra-Rh接二極管，然后并接在一起，同時(shí)送入第三、第四比較器IC3、IC4的正極輸入端，第一、第三比較器IC1、IC3的負(fù)極輸入電壓為逐脈沖保護(hù)電壓V1、V3，第二、第四比較器IC2、IC4的負(fù)極輸入電壓為故障脈沖保護(hù)電壓V2、V4，第一、第三比較器IC1、IC3的輸出端分別經(jīng)三極管后作為逐脈沖過流保護(hù)信號(hào)的輸出，第二、第四比較器IC2、IC4的輸出端分別經(jīng)可控硅后作為故障脈沖保護(hù)信號(hào)的輸出。圖中C41、C42為抗干擾接地電容。逐脈沖過流保護(hù)信號(hào)接在逆變脈沖產(chǎn)生電路(如圖3所示)的波形運(yùn)算器上，如UC3846系列SG3525系列，TL494系列均有此腳位；故障脈沖保護(hù)信號(hào)接在逆變脈沖產(chǎn)生電路的脈沖關(guān)斷腳上，其關(guān)斷速度直接關(guān)斷脈沖不經(jīng)過內(nèi)部電路過程，關(guān)斷可靠。如UC3846系列、SG3525系列、TL494系列都有關(guān)斷腳。
[0018]取樣電阻R51-R62的阻值要按每個(gè)逆變開關(guān)管G1-G12的80%左右電流計(jì)算；取樣電阻Ra-Rh的阻值則按快每個(gè)恢復(fù)二極管D1-D8的80%左右電流計(jì)算，取樣后的波形全通過二極管合并一起，電壓高的脈沖會(huì)顯現(xiàn)，電壓低的脈沖會(huì)被淹沒，電壓高的脈沖使主電流電流最大，控制了最大電流管的安全性，小電流更不會(huì)壞。V1、V3是逐脈沖保護(hù)電壓，V2、V4是故障脈沖保護(hù)電壓，Vl的電壓比V2小，V3電壓比V4小。當(dāng)合并脈沖電壓E超過Vl或合并脈沖電壓F超過V3時(shí)，比較器輸出高電壓對(duì)脈沖產(chǎn)生電路關(guān)斷，執(zhí)行了逐脈沖保護(hù)，逆變開關(guān)管G1-G12快恢復(fù)二極管D1-D8都不會(huì)過流，不損壞，可靠性好。比較器可用穩(wěn)壓管、三極管、光耦代替。在假的短路或焊接復(fù)雜電阻負(fù)載時(shí)，可保證焊機(jī)的電源輸出穩(wěn)定。如果由于人為原因使焊機(jī)損壞，線圈傳感器立馬上升，當(dāng)電壓E超過VI，電壓F超過了 V3，起不到保護(hù)，這時(shí)是真故障；當(dāng)電壓E超過V2，電壓F超過V4時(shí)，比較器就馬上關(guān)斷故障保護(hù)。
[0019]如果不增加該保護(hù)功能，逆變開關(guān)管G1-G12會(huì)由于瞬間過流或開路使逆變失敗會(huì)炸管，次級(jí)快恢復(fù)二極管也會(huì)有二極管開路或短路后被擊穿現(xiàn)象，剩下的管子會(huì)由于電流不夠而全部損壞，造成損失。而增加了該保護(hù)電路，即可避免上述故障和損失。該保護(hù)電路也適合不需要關(guān)聯(lián)的開關(guān)管逆變電路，能起到開關(guān)管直通短路和次級(jí)快恢復(fù)二極管的保護(hù)。
[0020]實(shí)驗(yàn)證明:將焊機(jī)輸出線兩端接一個(gè)開關(guān)，在焊機(jī)施焊時(shí)不斷開合開關(guān)，形成短路和焊接空載不斷轉(zhuǎn)換；或使電流電位器失效，焊機(jī)均能正常工作。在故障實(shí)驗(yàn)中:直接人為短路變壓器，二極管開關(guān)管和焊機(jī)都能得到保護(hù)，保護(hù)效果明顯。
[0021]本實(shí)用新型提供的保護(hù)電路既可預(yù)防變壓器和焊接過流，更能預(yù)防開關(guān)管直通短路，可有效避免因瞬間過流或開路造成的故障損失和安全問題，具有實(shí)用價(jià)值。
[0022]圖2所示是本實(shí)用新型提供的一種逆變螺柱焊機(jī)的逆變電源的電路原理圖，包括依次連接的逆變電路、高頻變壓器Tl，逆變電路為具有四個(gè)橋臂的全橋逆變電路，每個(gè)橋臂均由3個(gè)并聯(lián)的逆變開關(guān)管構(gòu)成，第一組逆變開關(guān)管Gl、G3、G5構(gòu)成第一半橋的上橋臂，第二組逆變開關(guān)管G2、G4、G6構(gòu)成第二半橋的下橋臂，第三組逆變開關(guān)管G7、G9、Gll構(gòu)成第二半橋的上橋臂，第四組逆變開關(guān)管G8、G10、G12則構(gòu)成了第一半橋的下橋臂。逆變電路的第一輸出端經(jīng)開關(guān)電感L2、并聯(lián)的隔直電容C7、C8接高頻變壓器Tl初級(jí)繞組的第一端，逆變電路的第二輸出端接高頻變壓器Tl初級(jí)繞組的第二端；高頻變壓器Tl具有4個(gè)次級(jí)繞組，每個(gè)次級(jí)繞組的兩端分別經(jīng)快恢復(fù)二極管D1-D8后連接在一起作為焊機(jī)的正極電源輸出，每個(gè)次級(jí)繞組的中點(diǎn)引出線依次連接后經(jīng)濾波電抗器L3作為焊機(jī)的負(fù)極電源輸出。
[0023]如圖3所示，所述的逆變脈沖產(chǎn)生電路是由電流型PWM控制器和時(shí)基電路組成的有限雙極性控制ZVZCS-PWM全橋波形。
[0024]最后有必要在此說明的是:上述內(nèi)容只用于對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于逆變螺柱焊機(jī)的保護(hù)電路，其特征在于:包括若干個(gè)用于感應(yīng)焊機(jī)逆變電路中各逆變開關(guān)管電流的第一線圈互感器，若干個(gè)用于感應(yīng)焊機(jī)高頻變壓器次級(jí)繞組后側(cè)各快恢復(fù)二極管電流的第二線圈互感器，以及第一、第二、第三、第四比較器，所述第一互感器的輸出端經(jīng)全橋整流后通過取樣電阻接二極管，然后并接在一起，同時(shí)送入第一、第二比較器的正極輸入端，所述第二互感器的輸出端經(jīng)全橋整流后通過取樣電阻接二極管，然后并接在一起，同時(shí)送入第三、第四比較器的正極輸入端，所述第一、第三比較器的負(fù)極輸入電壓為逐脈沖保護(hù)電壓，所述第二、第四比較器的負(fù)極輸入電壓為故障脈沖保護(hù)電壓，第一、第三比較器的輸出端分別經(jīng)三極管后作為逐脈沖過流保護(hù)信號(hào)的輸出，第二、第四比較器的輸出端分別經(jīng)可控娃后作為故障脈沖保護(hù)信號(hào)的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于逆變螺柱焊機(jī)的保護(hù)電路，其特征在于:逐脈沖過流保護(hù)信號(hào)輸出端接在焊機(jī)逆變驅(qū)動(dòng)電路的逆變脈沖產(chǎn)生電路的波形運(yùn)算器上；故障脈沖保護(hù)信號(hào)輸出端接在焊機(jī)逆變驅(qū)動(dòng)電路的逆變脈沖產(chǎn)生電路的脈沖關(guān)斷腳上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于逆變螺柱焊機(jī)的保護(hù)電路，其特征在于:所述的逆變脈沖產(chǎn)生電路是由電流型PWM控制器和時(shí)基電路組成的有限雙極性控制ZVZCS-PWM全橋波形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于逆變螺柱焊機(jī)的保護(hù)電路，其特征在于:所述第一線圈互感器接在焊機(jī)逆變電路的逆變開關(guān)管所在線路上，所述第二線圈互感器接在焊機(jī)高頻變壓器次級(jí)繞組輸出端。
【文檔編號(hào)】B23K9/20GK203918181SQ201420340652
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】胡長(zhǎng)建 申請(qǐng)人:胡長(zhǎng)建