專利名稱：一種高頻逆變電焊機(jī)電源開關(guān)管的保護(hù)方法及電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬開關(guān)電源領(lǐng)域，是關(guān)于一種高頻逆變電焊機(jī)電源開關(guān)管的保護(hù)方法及電路。
近年來，電焊機(jī)已發(fā)展到高頻逆變方式，工作頻率往往在20KHZ以上，其電源開關(guān)管常采用MOSFET、IGBT等器件。電焊機(jī)工作時(shí)負(fù)載波動(dòng)很大，經(jīng)常在空載、重載與短路之間跳變，由于電源開關(guān)管頻繁受到短路引起的過流沖擊，極易受損，故采用保護(hù)電路使其免受損壞。目前所采用的保護(hù)方法如圖1所示，該電路的保護(hù)原理為快關(guān)控制電路一旦檢測到過流就關(guān)斷，等待規(guī)定的時(shí)間后(毫秒量級)再次開機(jī)，此時(shí)由于前面是關(guān)機(jī)狀態(tài)，再次開機(jī)導(dǎo)通角很大，如果此時(shí)負(fù)載仍處于短路狀態(tài)，電源開關(guān)管上將會沖過一個(gè)很大的尖峰電流，檢測到這個(gè)電流后，電路會再次關(guān)斷。若設(shè)計(jì)的檢測反應(yīng)速度慢，就會造成過沖電流，若檢測反映速度快，又易受干擾。因此在電路設(shè)計(jì)中為了增加可靠性常選用容量大一號的開關(guān)管，從而增加了產(chǎn)品的成本。為了使開關(guān)管不頻繁受沖擊，若過流時(shí)保護(hù)電路的關(guān)機(jī)時(shí)間設(shè)置長一些，又會造成啟弧困難而要求提高保護(hù)點(diǎn)，對開關(guān)管的抗沖擊能力要求很高。另外，一些電路為了不頻繁進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，除了提高保護(hù)點(diǎn)之外，還提高瞬時(shí)特性，造成電路常常容易在正常工作時(shí)不穩(wěn)定，反而造成了輸出電流的不平穩(wěn)。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種關(guān)斷后電源開關(guān)管導(dǎo)通角慢慢打開、不會頻繁地受到過流沖擊，能減小對開關(guān)管的容量要求、提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性、減少產(chǎn)品成本的電焊機(jī)電源開關(guān)管的保護(hù)方法及電路。
本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案是增加一慢關(guān)控制電路(10)，從而使電源開關(guān)管關(guān)斷后，導(dǎo)通角能慢慢打開。本發(fā)明的電路原理圖如圖2所示，圖中1為逆變主開關(guān)、2為高頻變壓器、3為高頻整流器，4為主開關(guān)電流采樣電路、5為閥值比較電路、6為單穩(wěn)電路、7為快關(guān)控制電路，8為反饋采樣電路、9為PWM控制電路，10為本發(fā)明的慢關(guān)控制電路。本發(fā)明的保護(hù)原理是當(dāng)檢測到電源開關(guān)管電流過大后，迅速關(guān)斷，等待規(guī)定的時(shí)間后，再次開機(jī)時(shí)采用導(dǎo)通角慢慢打開的方式，如果仍處于短路過流狀態(tài)，電流上沖，到達(dá)預(yù)置的保護(hù)點(diǎn)時(shí)，再次迅速關(guān)斷。由于慢打開，電流不會過沖。當(dāng)負(fù)載離開短路過流狀態(tài)時(shí)，電路恢復(fù)正常狀態(tài)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，采用快關(guān)斷，慢打開的方式，使開關(guān)管上電流不會過沖，從而大大加強(qiáng)了開關(guān)管的安全性、可靠性，同時(shí)對開關(guān)管的選型要求降低，減少產(chǎn)品的成本。保護(hù)更安全，對回路的動(dòng)態(tài)特性不需要很快，從而正常工作時(shí)穩(wěn)定性大為提高。工作在較高頻率，從而使產(chǎn)品重量輕、體積小、便于攜帶、節(jié)能省電，能廣泛的應(yīng)用于多種金屬，特別是不銹鋼、有色金屬等的焊接。


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圖1是現(xiàn)有的高頻逆變電焊及電源中的開關(guān)管保護(hù)電路的電路原理圖。
圖2是本發(fā)明的高頻逆變電焊機(jī)電源中的開關(guān)管的保護(hù)電路的電路原理圖，圖中1為逆變主開關(guān)、2為高頻變壓器、3為高頻整流器、4為主開關(guān)電流采樣電路、5為閥值比較電路、6為單穩(wěn)電路、7為快關(guān)控制電路、8為反饋采樣電路、9為PWM控制電路、10為慢關(guān)控制電路。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例電路。
下面結(jié)合附圖3說明本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，圖中虛方框內(nèi)即為本發(fā)明的慢關(guān)控制電路，它由元件R、T、C構(gòu)成，其輸入A點(diǎn)同快點(diǎn)控制電路一樣接單穩(wěn)(555)的3腳，輸出B點(diǎn)接PWM(494)的3腳。工作時(shí)，當(dāng)電流采樣點(diǎn)(X點(diǎn))檢測電流過大時(shí)，A點(diǎn)從低電平跳到高電平，C點(diǎn)被箝到低電平、驅(qū)動(dòng)信號被阻斷，實(shí)現(xiàn)快速(約1～2μs)關(guān)機(jī)。關(guān)機(jī)的同時(shí)B點(diǎn)也變?yōu)楦唠娖?逐步上升)、信號被關(guān)斷。A點(diǎn)的高電平維持1～2ms左右，因?yàn)?55構(gòu)成一個(gè)單穩(wěn)態(tài)，當(dāng)單穩(wěn)恢復(fù)時(shí)，A點(diǎn)電平變低(0電平)，C點(diǎn)立即恢復(fù)正常，驅(qū)動(dòng)信號可以通過，但是由于B點(diǎn)高電平要通過RC放電，電平慢慢下降，所以脈寬逐步增大，從而實(shí)現(xiàn)慢開通。
權(quán)利要求
1.一種主要由逆變主開關(guān)(1)、高頻變壓器(2)、高頻整流器(3)構(gòu)成的高頻逆變電焊機(jī)，采用主開關(guān)電流采樣電路(4)、閥值比較電路(5)、單穩(wěn)電路(6)、快關(guān)控制電路(7)、反饋采樣電路(8)與PWM控制電路(9)形成對電源開關(guān)管進(jìn)行快速關(guān)斷的保護(hù)方法及電路，其特征在于在單穩(wěn)電路與PWM控制電路之間連接一慢關(guān)控制電路(10)，該電路將單穩(wěn)電路輸出的電平信號，逐步變化后送到PWM控制電路，當(dāng)過流時(shí)開關(guān)管快速關(guān)斷后，再次開機(jī)時(shí)脈寬逐步增大，使開關(guān)管的導(dǎo)通角慢慢打開。
2.按權(quán)利要求1所述的高頻逆變電焊機(jī)電源開關(guān)管的保護(hù)方法及電路，其特征是慢關(guān)控制電路由是元件R、T、C構(gòu)成的電路組成。
全文摘要
本發(fā)明是在高頻逆變電焊機(jī)中采用主開關(guān)電流采樣電路(4)、閾值比較電路(5)、單穩(wěn)電路(6)、快關(guān)控制電路(7)、反饋采樣電路(8)、PWM控制電路(9)與本發(fā)明增設(shè)的慢關(guān)控制電路(10)形成對電源開關(guān)管進(jìn)行快關(guān)斷、慢打開的保護(hù)方法及電路。本發(fā)明使開關(guān)管免受頻繁的電流過沖，增加其安全性與可靠性，降低選型的要求。本發(fā)明能提高產(chǎn)品工作時(shí)的穩(wěn)定性，降低產(chǎn)品成本、使產(chǎn)品重量輕，體積小，節(jié)能，能廣泛應(yīng)用于多種金屬焊接。
文檔編號B23K9/10GK1124185SQ95113019
公開日1996年6月12日 申請日期1995年10月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月6日
發(fā)明者鐘洪聲 申請人:鐘洪聲