專利名稱：一種高頻逆變電焊機電源開關管的保護方法及電路的制作方法
技術領域：
本發明屬開關電源領域，是關于一種高頻逆變電焊機電源開關管的保護方法及電路。
近年來，電焊機已發展到高頻逆變方式，工作頻率往往在20KHZ以上，其電源開關管常采用MOSFET、IGBT等器件。電焊機工作時負載波動很大，經常在空載、重載與短路之間跳變，由于電源開關管頻繁受到短路引起的過流沖擊，極易受損，故采用保護電路使其免受損壞。目前所采用的保護方法如圖1所示，該電路的保護原理為快關控制電路一旦檢測到過流就關斷，等待規定的時間后(毫秒量級)再次開機，此時由于前面是關機狀態，再次開機導通角很大，如果此時負載仍處于短路狀態，電源開關管上將會沖過一個很大的尖峰電流，檢測到這個電流后，電路會再次關斷。若設計的檢測反應速度慢，就會造成過沖電流，若檢測反映速度快，又易受干擾。因此在電路設計中為了增加可靠性常選用容量大一號的開關管，從而增加了產品的成本。為了使開關管不頻繁受沖擊，若過流時保護電路的關機時間設置長一些，又會造成啟弧困難而要求提高保護點，對開關管的抗沖擊能力要求很高。另外，一些電路為了不頻繁進入保護狀態，除了提高保護點之外，還提高瞬時特性，造成電路常常容易在正常工作時不穩定，反而造成了輸出電流的不平穩。
本發明的目的是設計一種關斷后電源開關管導通角慢慢打開、不會頻繁地受到過流沖擊，能減小對開關管的容量要求、提高產品的穩定性、減少產品成本的電焊機電源開關管的保護方法及電路。
本發明的設計方案是增加一慢關控制電路(10)，從而使電源開關管關斷后，導通角能慢慢打開。本發明的電路原理圖如圖2所示，圖中1為逆變主開關、2為高頻變壓器、3為高頻整流器，4為主開關電流采樣電路、5為閥值比較電路、6為單穩電路、7為快關控制電路，8為反饋采樣電路、9為PWM控制電路，10為本發明的慢關控制電路。本發明的保護原理是當檢測到電源開關管電流過大后，迅速關斷，等待規定的時間后，再次開機時采用導通角慢慢打開的方式，如果仍處于短路過流狀態，電流上沖，到達預置的保護點時，再次迅速關斷。由于慢打開，電流不會過沖。當負載離開短路過流狀態時，電路恢復正常狀態。
本發明的優點在于，采用快關斷，慢打開的方式，使開關管上電流不會過沖，從而大大加強了開關管的安全性、可靠性，同時對開關管的選型要求降低，減少產品的成本。保護更安全，對回路的動態特性不需要很快，從而正常工作時穩定性大為提高。工作在較高頻率，從而使產品重量輕、體積小、便于攜帶、節能省電，能廣泛的應用于多種金屬，特別是不銹鋼、有色金屬等的焊接。
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圖1是現有的高頻逆變電焊及電源中的開關管保護電路的電路原理圖。
圖2是本發明的高頻逆變電焊機電源中的開關管的保護電路的電路原理圖，圖中1為逆變主開關、2為高頻變壓器、3為高頻整流器、4為主開關電流采樣電路、5為閥值比較電路、6為單穩電路、7為快關控制電路、8為反饋采樣電路、9為PWM控制電路、10為慢關控制電路。
圖3是本發明實施例電路。
下面結合附圖3說明本發明的最佳實施方式，圖中虛方框內即為本發明的慢關控制電路，它由元件R、T、C構成，其輸入A點同快點控制電路一樣接單穩(555)的3腳，輸出B點接PWM(494)的3腳。工作時，當電流采樣點(X點)檢測電流過大時，A點從低電平跳到高電平，C點被箝到低電平、驅動信號被阻斷，實現快速(約1～2μs)關機。關機的同時B點也變為高電平(逐步上升)、信號被關斷。A點的高電平維持1～2ms左右，因為555構成一個單穩態，當單穩恢復時，A點電平變低(0電平)，C點立即恢復正常，驅動信號可以通過，但是由于B點高電平要通過RC放電，電平慢慢下降，所以脈寬逐步增大，從而實現慢開通。
權利要求
1.一種主要由逆變主開關(1)、高頻變壓器(2)、高頻整流器(3)構成的高頻逆變電焊機，采用主開關電流采樣電路(4)、閥值比較電路(5)、單穩電路(6)、快關控制電路(7)、反饋采樣電路(8)與PWM控制電路(9)形成對電源開關管進行快速關斷的保護方法及電路，其特征在于在單穩電路與PWM控制電路之間連接一慢關控制電路(10)，該電路將單穩電路輸出的電平信號，逐步變化后送到PWM控制電路，當過流時開關管快速關斷后，再次開機時脈寬逐步增大，使開關管的導通角慢慢打開。
2.按權利要求1所述的高頻逆變電焊機電源開關管的保護方法及電路，其特征是慢關控制電路由是元件R、T、C構成的電路組成。
全文摘要
本發明是在高頻逆變電焊機中采用主開關電流采樣電路(4)、閾值比較電路(5)、單穩電路(6)、快關控制電路(7)、反饋采樣電路(8)、PWM控制電路(9)與本發明增設的慢關控制電路(10)形成對電源開關管進行快關斷、慢打開的保護方法及電路。本發明使開關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。本發明能提高產品工作時的穩定性，降低產品成本、使產品重量輕，體積小，節能，能廣泛應用于多種金屬焊接。
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 優先權日1995年10月6日
發明者鐘洪聲 申請人:鐘洪聲