一種220v和380v雙電源igbt逆變多功能焊機的制作方法

一種220v和380v雙電源igbt逆變多功能焊機的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種220V和380V雙電源IGBT逆變多功能焊機，一種220V和380V雙電源IGBT逆變多功能焊機，包括殼體和內部的控制電路板，其特征在于：殼體包括外殼部分、后面板部分、前面板部分、底板部分、內部的控制電路板包括主控制板和底控制板，另外殼體內部還設置有送絲部分；所述的后面板部分安裝有：電源空氣開關、空開支架、36V加熱器插座、供電電源線、固線器、冷卻風扇、保護氣的氣接頭或進氣嘴及電磁氣閥；36V加熱器插座用于給CO2氣體流量計供電，以干燥氣體；本實用新型不僅焊接方法多功能，同時解決了單電源電壓輸入、單一功能焊機應用面窄的問題。
【專利說明】
_種22(^和380V雙電源IGBT逆變多功能焊機
技術領域
[0001 ] 本實用新型涉及一種220V和380V雙電源IGBT逆變多功能焊機，焊機采用單管IGBT半橋逆變控制，除了MIG/MAG氣體保護焊外，還可以進行手工電弧焊，同時，利用手工焊功能，還可以進行簡易氬弧焊，屬于逆變焊機技術領域。
【背景技術】
[0002]目前，逆變式MIG/MAG氣體保護焊機產品市場的競爭十分激烈，不僅體現在技術的先進性和優勢上，還在很大程度上取決于焊機的電路及其功能和結構設計等方面。
[0003]國內外市場上，220V或三相380V的IGBT逆變式MIG/MAG氣體保護焊機的額定電流通常在160?630A(負載持續率60%)的水平。三相380V的此類焊機產品都是采用IGBT模塊逆變的MIG/MAG氣體保護焊機。有單功能的，也有帶手工焊功能的。其成本和銷售價格高，市場銷售會受到一定的限制。而220V或380V的IGBT逆變式MIG/MAG氣體保護焊機，市場上還是少見的。這是本實用新型要解決的問題之一。
[0004]對于多功能的，即還可采用手工電弧焊、氬弧焊等功能的氣體保護焊焊機，由于其適應性更強，因而其應用的范圍會更廣。產品銷售會更加有市場競爭力。然而，此類焊機，不同的電路、電路板和整機結構設計，控制原理和方式不同，電路板和整機的布局和連接方式，或者連接的復雜程度不同，其產品生產的工序和制作工藝等也完全不同。這些都會影響產品的生產和運輸成本。因此，如何在低成本的前提下，開發多功能的焊機是有一定技術難度的。這也是本實用新型需要解決的問題之一。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種220V和380V雙電源IGBT逆變多功能焊機，可以進行手工電弧焊和MIG/MAG氣體保護焊，利用手工焊功能，焊機還可以進行簡易氬弧焊，焊機供電電源為220V或380V，采用單管IGBT半橋逆變控制，輸出額定電流可達(MIG/MAG氣保焊時)200A(60%V(MMA手弧焊或TIG氬弧焊時)180A(60%)的水平，對本實用新型的顯示和操作控制面板，其板上設計有6只數碼管及其顯示控制電路，分為兩組，分別顯示電流和電壓參數，還有手工焊/氣保焊方法轉換按鈕、氣保焊2T/4T焊槍開關操作方式選擇按鈕，電壓、電流和送絲速度的單位指示燈、過熱指示燈，以及電流送絲速度、電壓和電子電抗器電感參數設定調節電位器;本實用新型不僅焊接方法多功能，解決了單電源電壓輸入、單一功能焊機應用面窄的問題，而且焊機的電路原理、電路板和整機結構設計有自己的獨特之處。
[0006]為實現上述目的采用以下技術方案:
[0007]一種220V和380V雙電源IGBT逆變多功能焊機，包括殼體和內部的控制電路板，其特征在于:殼體包括外殼部分、后面板部分、前面板部分、底板部分、內部的控制電路板包括主控制板和底控制板，另外殼體內部還設置有送絲部分;所述的后面板部分安裝有:電源空氣開關、空開支架、36V加熱器插座、供電電源線、固線器、冷卻風扇、保護氣的氣接頭或進氣嘴及電磁氣閥；36V加熱器插座用于給C02氣體流量計供電，以干燥氣體;所述的前面板部分安裝有:歐式焊槍接口組件、輸出快速接頭座組件、操作和顯示控制面板、電流和送絲速度調節電位器、電壓調節電位器、電感調節電位器;在操作和顯示控制面板上設計有手工焊和氣體保護焊方法轉換按鈕及其狀態指示燈、氣保焊焊槍開關2T或4T模式轉換按鈕及其狀態指示燈、過熱保護狀態指示燈、電流和送絲速度調節旋鈕、電壓調節旋鈕和電感調節旋鈕；所述的底板部分含焊機的腳墊、支架和加熱板;所述的主控制板包括逆變主電路、開關電源電路、逆變P麗和IGBT驅動等控制電路、送絲控制電路、電磁閥控制電路和輸出特性控制電路，各電路之間電路連接;所述的送絲部分包括氣體保護焊時用的焊絲盤軸、送絲機構、歐式氣保焊焊槍接口和送絲控制電路，送絲機構和送絲盤軸安裝在殼體內部隔板上，送絲機構靠近焊機前面板，送絲機構與前面板上安裝的歐式氣保焊焊槍接口進行相應的連接。
[0008]所述的逆變主電路包括上電緩沖電路、輸入整流、倍壓轉換和濾波電路、四只單管IGBT及其散熱器、橋臂電容、逆變主變壓器、輸出整流快恢復二極管及其散熱器、濾波電抗。
[0009]所述的上電緩沖、整流、倍壓轉換和濾波控制電路部分，由三個繼電器及其觸頭、三個光電耦合器、一個程控管，還有一些三極管、二極管、穩壓管、電阻和電容組成。
[0010]所述的控制電路板包含主控制板、顯示電路板、底控制板、加熱板，電路板正面的器件主要是插件式的電子元器件或零部件，主要采用自動和人工插件、焊接的方式來完成電路板加工;而電路板背面的器件主要是貼片式的電子元器件或零部件，全部采用自動貼片和焊接的方式來完成電路板加工。
[0011]殼體內部通過隔板，把焊機的機械部分與內部的控制電路板部分分開，控制電路部分相當于被隔板、外殼、底板、后面板和前面板組成的外殼包圍，可起到隔離大電流強電磁干擾，限制電磁輻射，提高焊機可靠性。
[0012]本實用新型焊機涉及一種220V或380V雙電源IGBT逆變多功能MIG/MAG氣體保護焊機，焊機采用單管IGBT半橋逆變控制。除了 MIG/MAG氣體保護焊外，還可以進行手工電弧焊。同時，利用手工焊功能，還可以進行簡易氬弧焊，輸出額定電流可達(MIG/MAG氣保焊時)200A(60%V(MMA手弧焊或TIG氬弧焊時)180A(60%)的水平。
[0013]本實用新型焊機的前面板上安裝的零部件主要有:歐式焊槍接口組件、黑色輸出快速接頭座組件、紅色輸出快速接頭座組件、操作和顯示控制面板、(手工焊)電流和(氣保焊)送絲速度調節旋鈕、(氣保焊)電壓調節旋鈕、電感調節旋鈕。在操作和顯示控制面板上，設計有手工焊和氣體保護焊方法轉換按鈕及其狀態指示燈、氣保焊焊槍開關2T或4T模式轉換按鈕及其狀態指示燈、過熱保護狀態指示燈、手工焊電流和(氣保焊)送絲速度調節電位器、(氣保焊)電壓調節電位器、電感調節電位器、電流表和電壓表等部分。
[0014]本實用新型焊機后面板上安裝的零部件主要有:電源開關、帶插頭供電電源線、冷卻風機、保護氣進氣嘴及電磁氣閥、焊機接地螺絲和標識等部分。冷風從焊機機箱后部的進氣孔進入，可使電路板上一些發熱器件或零部件有良好的冷卻效果。這樣的風道和冷卻方式設計，也是本實用新型焊機實現較大電流和高負載持續率的重要原因之一。
[0015]對于主控制板電路部分，電路板設計為一塊大板，電子元器件雙面布置。在控制電路方面，按功能劃分，設計有:由上電緩沖電路、輸入整流、倍壓轉換和濾波電路、四只單管IGBT和逆變主變壓器及其輸出整流、濾波等組成的逆變主電路;開關電源電路;逆變PWM和IGBT驅動等控制電路;送絲和電磁閥等控制電路;輸出特性控制電路;焊機操作和顯示控制電路接口及其相應的電路;流量計加熱器電源控制電路。各電路之間，按照本實用新型的電路原理圖關系連接在一起。可滿足三種焊接方法的控制要求和狀態指示。例如，I)手工焊(含氬弧焊)/氣保焊的功能轉換和狀態指示;2)手工焊(含氬弧焊)的輸出特性和參數顯示及狀態指不等控制;3)氣保焊的點動送絲控制;焊槍開關2T或4T|^式轉換控制及狀態指不；提前送氣、滯后閉氣時間控制；以及平特性輸出、電壓和送絲速度調節等控制功能和參數單位指示等。此外，本實用新型的各個控制電路器件主要設計布局在一塊大電路板上的。大尺寸的一些器件通過自動和少量人工插件的方式，安裝在該電路板的一面，而很多小尺寸的器件則是通過自動貼片的方式，直接安裝和焊接在該電路板的另一面。因而可以簡化器件的生產制作工藝，降低制造成本。不像其它多電路板結構的焊機設計那樣，其電路板之間有很多的連接控制線，產品制作工序多和生產工藝復雜，而且電路板還占據較大的空間，使整機尺寸大，重量重。也就是說，采用本實用新型的設計思想和方式縮小了產品尺寸，降低重量和運輸成本。同時，因控制連線少，焊機生產加工工序減少，制作工藝也得到了簡化，更加方便生產。
[0016]對不同電流等級和負載持續率要求的本實用新型焊機，可通過調整電路板上少量的零部件規格參數，形成不同輸出額定電流和負載持續率的產品，使產品系列化。例如，改變IGBT器件的電流等級和散熱器尺寸；改變快速恢復二極管的型號和參數;改變逆變主變壓器和輸出濾波電抗器的規格和參數等，即可容易形成不同規格的系列產品。當然，這些變化，目的是使產品的制作成本與相應機器的規格參數和性能指標相匹配。這樣，每種規格型號的焊機才能實現最優化的成本控制。這就提升了所開發產品的市場競爭力。
[0017]本實用新型焊機，由于具有220V或380V雙電源電壓輸入、多種焊接方法的使用功能，解決了單電源電源、單一功能焊機應用面窄的問題，因而比單電源電源、單一功能的焊機有更好的適應性。其良好的電路及其結構設計也是本實用新型的優勢所在，也是滿足高效和低成本生產、高可靠性、制造技術先進性的重要保障。本實用新型焊機的電路原理、電路板和整機結構設計有自己的獨特之處。本實用新型專利申請保護的內容就在于保護這種焊機的電路和結構設計。
【附圖說明】
[0018]附圖1是本實用新型的爆炸圖；
[0019]附圖2是本實用新型焊機的電路原理框圖；
[0020]附圖3是本實用新型焊機的操作和顯示控制電路原理圖(一)；
[0021]附圖4是本實用新型焊機的操作和顯示控制電路原理圖(二)；
[0022]附圖5是本實用新型焊機的開關電源電路原理圖；
[0023]附圖6是本實用新型焊機的上電緩沖、整流、倍壓轉換和濾波控制電路原理圖；
[0024]附圖7是本實用新型焊機的逆變PffM和IGBT驅動等控制電路原理圖；
[0025]附圖8是本實用新型焊機的送絲和電磁閥等控制電路原理圖；
[0026]附圖9是本實用新型焊機的輸出特性控制電路原理圖(一)；
[0027]附圖10是本實用新型焊機的輸出特性控制電路原理圖(一)；
[0028]附圖11是本實用新型焊機的流量計加熱器電源控制電路原理圖。
【具體實施方式】
[0029]如圖1所示，本實用新型制成的一種220V和380V雙電源IGBT逆變多功能焊機
[0030]主要組成部分包括:
[0031]I)送絲部分主要包括:氣體保護焊時用的焊絲盤軸5、送絲機構9、歐式氣保焊焊槍接口銅頭47和送絲控制電路等部分，送絲機構9和送絲盤軸5安裝在內部隔板11上，送絲機構9靠近焊機前面板50，送絲機構9與前面板50上安裝的歐式氣保焊焊槍接口 47進行相應的連接。氣保焊時，氣保焊焊槍與歐式氣保焊焊槍接口 47配合連接，焊絲安裝到焊絲盤軸5上。焊絲安裝后可送入到送絲機構9。再通過歐式氣保焊焊槍接口 47輸送到與之連接的焊槍頭部。通過送絲機構9的送絲輪和壓緊輪，在電路的控制下，可使焊絲從氣保焊焊槍的導電嘴伸出。氣保焊時，焊絲的送絲速度大小受控于電路板和對應的電位器控制。調節送絲速度即可改變焊接電流的大小。歐式氣保焊焊槍接口 47上的保護氣體接口通過一個氣管連接到電磁氣閥26 ο保護氣體從焊機外部接入到電磁氣閥26的氣體輸入口。當打開氣瓶后，在焊機電路的控制作用下，可使電磁氣閥2)通、斷，從而使保護氣體接入焊槍，并從焊槍頭部流出，實現對焊接區的金屬保護。手工焊時，則不對送絲部分和電磁氣閥進行控制。
[0032]2)外殼部分包括外殼螺絲1、機蓋2、提手6、門扣3、側蓋板、后板25、前板50、底板36等。
[0033]3)后面板部分安裝的零部件主要有:電源空氣開關20、空開支架18、36V加熱器插座19、供電電源線22、固線器21、冷卻風扇、保護氣的氣接頭或進氣嘴及電磁氣閥26、接地螺絲27等部分。電源線22連接到供電電網。電源開關20控制焊機電源的通或斷。冷卻風扇對焊機內部的一些零部件進行強迫風冷。冷卻風扇位于焊機的后部，冷風從焊機機箱后面板后部的進氣孔進行。可使一些發熱器件或零部件，如IGBT及散熱器散熱器、快速恢復二極管及散熱器等零部件得到較好的冷卻。這樣的風道和冷卻方式設計，有利于保障焊機電路工作的可靠性，也是本實用新型焊機實現較大電流和高負載持續率的重要原因之一。36V加熱器插座19用于給C02氣體流量計供電，以干燥氣體。
[0034]4)前面板部分。安裝的零部件主要有:歐式焊槍接口組件47、黑色輸出快速接頭座組件49、紅色輸出快速接頭座組件48、操作和顯示控制面板42、手工焊電流和氣保焊送絲速度調節電位器45、氣保焊電壓調節電位器44、電感調節電位器43。在操作和顯示控制面板42上，設計有手工焊和氣體保護焊方法轉換按鈕及其狀態指示燈、氣保焊焊槍開關2T或4?'模式轉換按鈕及其狀態指示燈、過熱保護狀態指示燈、手工焊電流和氣保焊送絲速度調節旋鈕、(氣保焊)電壓調節旋鈕、電感調節旋鈕等部分。
[0035]5)底板部分包含焊機的腳墊35、支架32，37、加熱板34等。
[0036]6 )主控制板12，包括逆變主電路、開關電源電路、逆變PffM和IGBT驅動等控制電路、送絲和電磁閥等控制電路、輸出特性控制電路、焊機操作和顯示控制電路接口及其相應的電路和流量計加熱器電源控制電路等部分，各電路之間，按照本實用新型的電路原理圖關系連接在一起。可滿足手工焊含氬弧焊和MIG/MAG氣體保護焊焊接方法的各項控制要求。
[0037]7)底板部分15包括電解電容16、繼電器17等部分。
[0038]逆變主電路部分包括上電緩沖電路、輸入整流、倍壓轉換和濾波電路、四只單管IGBT及其散熱器30、橋臂電容31、逆變主變壓器39、輸出整流快恢復二極管及其散熱器29、濾波電抗等組成的逆變主電路。
[0039]如附圖1所示，本實用新型焊機手工電弧焊時兩組輸出快速接頭座組件48、49用于分別連接電焊鉗電纜和工件夾電纜。連接時的極性可根據電焊條的種類和要求決定連接的方式。紅色，代表正輸出；黑色，代表負輸出；氣保焊時焊槍連接到歐式焊槍接口組件47，黑色輸出快速接頭座組件49通常用于連接工件夾焊接電纜。這種連接方式稱為反接或反極性連接。
[0040]如附圖3、4所示本實用新型焊機，點動送絲開關SW2為點動送絲控制按鈕，安裝在送絲機構附近，用于安裝焊絲時在控制電路的作用下實現焊絲緩慢或斷續送進，便于安裝焊絲使之從焊槍頭部伸出。
[0041]對本實用新型焊機操作和顯示控制面板42上，設計有手工焊和氣體保護焊方法轉換按鈕及其狀態指示燈、氣保焊焊槍開關2T或4T模式轉換按鈕及其狀態指示燈、過熱保護狀態指示燈、(手工焊)電流和(氣保焊)送絲速度調節電位器、(氣保焊)電壓調節電位器、電感調節電位器、電流表和電壓表等部分。手工焊和氣體保護焊功能轉換按鈕用于兩種焊接方法的選擇，并由相應的指示燈指示其狀態;氣保焊焊槍開關2T或4T模式轉換按鈕用于焊槍開關的操作方式選擇，并由相應的指示燈指示其狀態。2T模式是指按下焊槍開關，開始進行氣保焊焊接。松開焊槍開關則停止焊接。4T模式是指按下焊槍開關，開始進行氣保焊焊接，松開焊槍開關繼續保持焊接，再次按下焊槍開關，準備結束焊接，松開焊槍開關則停止焊接。過熱保護狀態指示燈(黃色或紅色)則指示過熱狀態是否發生。當內部器件溫度過高，超過溫度繼電器的動作溫度時，在控制電路的作用下，一方面可使該指示燈點亮；另一方面，可使焊機停止焊接或輸出。在焊機不輸出的情況下，風機的冷卻作用會使器件的溫度降低。當降低到熱保護器的恢復動作溫度時，保護器恢復，焊機過熱現象消除。過熱指示燈熄滅。同時，焊機可再次焊接。手工焊時，采用對應的電流調節電位器進行電流輸出調節;氣保焊時，輸出的電流大小可通過相應的送絲或電流調節電位器進行調節。輸出焊接電壓則通過相應的電壓電位器進行調節。為改善氣保焊焊接的電弧特性，還設有電子電抗器或電感調節電位器。數碼管等組成的電流表和電壓表則用于顯示預置或實際焊接的規范參數。
[0042]如附圖3-5所示。操作和顯示控制面板電路為控制電路(二)部分，其它控制電路為控制電路(一)部分。設有C0N5和CONl接口。兩控制電路部分是通過插件直接連接在一起的，附圖3?附圖11共同構成了本實用新型焊機完整的控制電路原理圖。
[0043]本實用新型焊機的控制電路板部分含主控制板12、顯示電路板42、底板15、流量計加熱板34等，正面的器件主要是插件式的電子元器件或零部件，主要采用自動和人工插件、焊接的方式來完成電路板加工。而電路板背面的器件主要是貼片式的電子元器件或零部件，全部采用自動貼片和焊接的方式來完成電路板加工。試想，如果所有的元器件和零部件都在電路板的正面，那么電路板的尺寸必然加大。這就會加大焊機的尺寸和重量;如果像其它多電路板結構的焊機那樣，電路板之間有很多的控制連接線，那么制作工序必然會多，生產工藝也會復雜。可見，本實用新型因電路板尺寸小，設計結構緊湊，連接控制線少，故焊機的電路板生產加工工序少，制作工藝也大為簡化，更加方便生產。這樣的設計和加工工藝，可保證廣品的生廣具有很尚的生廣效率，同時，出錯率和制作成本低，有利于提尚廣品的市場競爭力。
[0044]此外，在結構設計方面，如附圖1所示，通過隔板8、11，把焊機的機械部分與內部的控制電路部分分開。控制電路部分相當于被隔板、外殼、底板、后面板和前面板組成的外殼包圍。可起到隔離大電流強電磁干擾，限制電磁輻射，提高焊機可靠性的作用。
[0045]從附件相關電路的控制功能來看，主要是完成供電電源的產生、Pmi脈沖寬度調節、IGBT管驅動控制和逆變、不同焊接方法的逆變電路輸出參數(電流、電壓)控制、焊接方法選擇和控制、送絲速度的調節和控制等工作。最終在控制電路的作用下，分別實現手工電弧焊、氬弧焊、MIG/MAG氣保焊的各項控制要求。
[0046]本實用新型焊機電路的工作原理簡述如下:如附圖1-4所示，電源輸入線22連接至220V或380V交流供電電源，通過焊機后面板上的SI電源開關20接通電網電源，從電網來的交流電，經過控制電路部分后變為穩定的直流電壓+VCC ο 一方面，+VCC直流電供給由QI?Q4IGBT管、C6~C7電容、TX逆變主變壓器39和Dl?D12快速恢復二極管、L2濾波電抗37、FLQ分流器等組成的半橋逆變電路，其功能主要為:+VCC高壓直流電轉換為中頻(幾十KHz)交流電，TX逆變主變壓器39實現電壓降壓和大電流輸出的變換;Dl?D12快速恢復二極管則是把逆變變壓器輸出的中頻交流電變換為直流電，由于它變換后的電流波形是脈動的，不穩定，不利于焊接過程的穩定，因此，采用電流濾波電抗器L2進行濾波;這樣，輸出的電流波形就會變得穩定，有利于獲得高質量的焊縫。另一方面，供給控制電路(一)部分CONl接口，通過插頭0)附，+￥0:供給其開關電源電路，見附圖6，由了2開關電源變壓器、031 MOS管、D75?D76和D68?D71 二極管、U13(UC3845集成P麗電路)和U15、U17?U18集成穩壓器，以及它們周圍的電阻、電容等器件組成的開關電源電路，產生+5V、+20V、+15V、+24V、-15V等電源電壓，供給其它相應的控制電路等帶電工作。關于開關電源這部分的工作原理，這里作一個簡要說明。附圖5是開關電源的原理圖。由Q31 MOS管與T2開關電源變壓器的初級繞組，以及它們周圍的D75?D76和D68?D71 二極管、很多的電阻和電容等組成電路。輸入電源VCC連接至控制電路部分輸出高壓直流電源。因而，開關電源U13 PWM控制的UC3845及其外圍電阻、電容組成的電路屬于高壓回路。為確保控制電路的安全，在附圖5中，采用了 U14的光電耦合器進行隔離。開關電源PWM控制電路的核心控制芯片是U13，即UC3845 PffM脈沖寬度調節器。其外圍的電阻、電容可設定其工作的相關參數。至于如何確定，需要查看UC3845的相關使用資料或說明。這里不再重復。總之，U13芯片的6腳輸出的脈沖為一定工作頻率的驅動脈沖，可使附圖5中的Q31MOS管處于通斷工作狀態。在T2開關電源變壓器的電壓輸出電路部分，分別獲得+5V、+20V、+15V、+24V、-15V、-20V電源電壓。供給其它的器件和電路工作使用。例如，供給操作和顯示控制電路接口 C0N5和附圖4電路;供給上電緩沖、整流、倍壓轉換和濾波控制電路，見附圖6電路;供給送絲和電磁閥等控制電路;供給風扇控制電路;供給逆變HVM和IGBT驅動等控制電路(見附圖7電路部分);供給其輸出特性控制電路(見附圖9電路部分);流量計加熱器電源控制電路(見附圖11電路部分)等。此外，由開關電源部分的電路及原理圖可知，本實用新型沒有采用一般的控制變壓器和相關的電壓變換電路來產生上述幾個電源電壓。其電路取電來自主回路中的+VCC。開關變壓器的體積和尺寸、重量遠小于一般的控制變壓器，這就降低本實用新型焊機的成本，提升了焊機的技術附加值。
[0047]附圖6是本實用新型焊機的上電緩沖、整流、倍壓轉換和濾波控制電路原理圖。附圖6中的+24V來自開關電源電路;+VCC和-VCC是附圖3中控制電路的輸出，也就是前面提及的半橋逆變主電路中的直流母線電壓;ACl和AC2就是本實用新型焊機的供電電源輸入端子，S卩220V或380V的輸入電源端子。KlB是KlA繼電器的觸頭。KlA繼電器的動作時間是滯后于電源開關SI合上時刻的。由Q2場效應管、D2穩壓管、電阻R2~R4和電容Cl等組成的電路進行控制。開關電源電路中，+24V產生后，R2和Cl還組成積分電路，有延時控制作用，故KlA繼電器是延時動作的。當附圖6中C13~C20部分電解電容上的充電電壓穩定后，該繼電器才動作。動作后，其觸頭閉合RRl?RR2熱敏電阻的支路，使本實用新型焊機正常逆變工作時，大電流是從繼電器的觸頭KlB流過的。這樣的電路，稱為上電緩沖電路。主要是防止電源開關SI接通瞬間，由于C13~C20部分的電解電容上沒有電壓，相當于短路，會形成較大的浪涌電流，燒壞電源開關SI觸點。而上電緩沖電路的作用，就是通過合閘瞬間串入RRl?RR2熱敏電阻的方法來限制浪涌電流的。并且，RRl?RR2熱敏電阻的阻值，是隨其溫度上升而增大的。因此，上電緩沖電路可起到較好的保護作用。附圖6中的整流電路主要是通過DBl和DB2整流器來實現。通過整流器可把供電電源的交流變換為脈動直流。附圖6中，C13?C20部分的電解電容、JlB和J2B繼電器的觸頭、JlA和J2A繼電器的線包及其控制電路則構成電壓檢測、倍壓轉換和濾波控制。本實用新型焊機的供電電源為220V或38(^。1)當供電電源為單相380V時，ACl和AC2處于較高電源電壓，通過電源電壓檢測控制電路的作用，VRl會擊穿。Ul和U2光耦中的發光二極管發光，其內部的三極管導通。使Q4三極管導通，Ql晶閘管(SCR)導通。同時，ZD2穩壓管不會擊穿、穩壓，Q6三極管不導通，J1A和J2A繼電器不動作;ZDl穩壓管會擊穿、穩壓，使連接至CN2接口的380V指示燈點亮。此時，由于JlA和J2A繼電器不動作，繼電器的JlB和J2B觸頭不閉合。單相380V通過DBl和DB2整流器變換為脈動直流信號。后級的電解電容進行濾波，使+VCC和-VCC形成穩定的直流電壓。一方面供給前面提及的半橋逆變主電路工作。另一方面，加至U4(TL431)程控管等器件組成的控制電路。由于此時+VCC和-VCC之間的直流電壓較高，U4(TL431)程控管導通，使U3光耦中的發光二極管發光，其內部的三極管導通。D3二極管導通，通過其箝位作用，使Q6三極管不導通，這就確保了 JlA和J2A繼電器不動作，防止它們誤動作而燒壞控制電路;2)當供電電源為220V時，ACl和AC2處于較低的電源電壓，通過電源電壓檢測控制電路的作用，VRl不會擊穿。Ul和U2光耦中的發光二極管不會發光，其內部的三極管不導通。使Q4三極管不導通或截止，Ql晶閘管(SCR)也不會導通。同時，ZD2穩壓管會擊穿、穩壓，Q6三極管導通，JlA和J2A繼電器動作；同時使連接至CN2接口的220V指示燈點亮。此時，由于JlA和J2A繼電器動作，繼電器的JlB和J2B觸頭閉合。220V通過DBl和DB2整流器變換為脈動直流信號。后級的電解電容進行倍壓轉換和濾波，使+VCC和-VCC仍然形成穩定的、較高的直流電壓。一方面供給前面提及的半橋逆變主電路工作。另一方面，加至U4 (TL431)程控管等器件組成的控制電路。由于此時+VCC和-VCC之間的直流電壓相對較低，U4(TL431)程控管不導通，使U3光耦中的發光二極管不會發光，其內部的三極管不會導通。而Q5三極管導通，Q3三極管不導通或截止。D3 二極管不導通，使Q6三極管導通，這就確保了JlA和J2A繼電器動作可靠。附圖6中，光耦U1~U3的作用則主要是把高壓回路與低壓的控制電路部分進行電氣隔離，確保控制電路工作的穩定性和可靠性。
[0048] Tl驅動變壓器、U9集成PffM芯片(SG3525A)、Q18~Q21場效應管、Q9?QlO和Q13?Q14三極管及其周圍的二極管(如D27和D29)、穩壓管(如D24?D25)、電阻(如R95、R40?R41、R47?尺48)、電容(如020、024丄39丄42和045)，以及附圖3中靠近(:0附0的(:1^:4、01~04、1?1~1?4等組成逆變主電路中Q1~Q2和Q3~Q4 IGBT管的驅動電路控制部分。Q1~Q2、Q3~Q4 IGBT管的兩路驅動電路形式基本是一致的。由于U9芯片(SG3525A)的11腳和14腳輸出Pmi信號驅動功率小，故需要經過Q9?QlO和Q13?Q14、Q18~Q21場效應管、Tl驅動變壓器，以及上述很多外圍的器件等組成的驅動控制電路進行功率放大。再通過Tl驅動隔離變壓器去控制Q1~Q2和Q3~Q4IGBT管的通或斷工作狀態。附圖7中，U9芯片的11腳和14腳輸出控制信號是兩組PWM方波脈沖信號。其方波的頻率是固定的，有幾十KHz。它由該芯片的RT、CT腳連接的電阻和電容參數(如R46和C23等)決定。兩組方波脈沖信號在時間上有一個固定的時間差，專業上也稱為死區時間。它是保障IGBT兩組開關交替工作的重要參數之一。該時間是通過U9芯片的外圍器件(如R46和C23等)參數設置而確定的。至于如何確定，查看U9芯片的相關使用資料或說明即可了解。這里不再重復。這里需要說明的是:U9芯片輸出的HVM脈沖寬度調制信號是決定焊機逆變主電路輸出電壓和電流大小的信號。它的脈沖寬度取決于:I)手工焊(含氬弧焊)控制狀態時，由焊接電流給定信號與輸出電流反饋信號共同決定。控制的對象或目標是輸出電流大小。空載時，反饋信號很小。控制電路產生一個占空比較大的PWM脈沖信號，使QI?Q2、Q3~Q4兩組IGBT管處于交替導通狀態，最終使逆變主電路輸出空載電壓。當操作者調節好前面板上焊接電流的電位器，并進行焊接時，控制電路通過FLQ分流器(300A/75mv)，可檢測到輸出電流信號。一方面，獲得焊機電流表顯示的輸出電流信號。在其它控制電路(主要是附圖4部分的操作和顯示控制電路)的作用下實現電流數字顯示表的顯示。另一方面，檢測到的電流信號，在其它控制電路(主要是附圖7和9部分的控制電路)的作用下，經過信號放大等處理，并以此作為電流負反饋控制信號，與焊接電流給定信號進行比較。比較后的差值信號，進行PI(比例和積分)調節控制，其輸出的結果控制焊機輸出PWM芯片的脈沖寬度或占空比，決定焊機輸出電流和電壓的大小，實現輸出電流參數的準確控制。并使焊機的輸出特性為恒流帶外拖的下降特性。進一步地說，當焊接電流給定信號不變時，隨著焊機電路檢測到的電流增加，并且，達到給定的設定值后，焊接電流給定信號與電流負反饋控制信號的差值會隨電流增加而減小，通過PI控制后，使焊機輸出PWM芯片的脈沖寬度或占空比減小，焊機的輸出電壓降低。這一過程，也就是所謂的電流截止負反饋控制。即只有當電流達到焊接電流電位器的設定值后才起作用的反饋控制。此后，隨著電流微小的增加，電壓降低會很多。當電壓下降到16V以下時，隨著電壓的降低，控制電路可使焊機輸出PWM芯片的脈沖寬度或占空比增加，使焊接電流按照設定的參數增大，最終形成恒流帶外拖的下降特性。當焊接電流給定信號變化時，電流截止負反饋設定值不同，但其它的控制過程是類似的。這樣，在電位器設定的最小和最大之間，就可獲得無數條下降特性曲線。這樣的控制，也是滿足手工電弧焊(含氬弧焊)接的基本要求。2)氣保焊控制狀態時，由焊接電壓給定信號與輸出電壓反饋信號等共同決定。控制的對象或目標是輸出電壓大小。采用電壓負反饋PI控制。空載時，與手工焊控制類似，仍然是輸出較大的PWM脈沖寬度信號，獲得空載電壓。帶負載后，則與手工焊的控制有所不同。氣保焊，焊機的輸出特性控制是平特性，而不是恒流帶外拖的下降特性。其特點是:負載電流變化較大，而輸出電壓變化很小，保持相對穩定。只有當電壓給定信號發生改變時，輸出的電壓才會出現較大變化。以上控制過程，是通過相應的控制電路來實現的。
[0049]L3是一個電流檢測器，可檢測逆變主電路中，主變壓器的初級電流信號。其輸出LPa和LPb送至D31?D32和D36?D37等組成的控制電路(見附圖9中右上角部分)。主要是檢查逆變主電路直流母線是否發生過流現象。如果出現過流，附圖7中的過流指示燈D67點亮；Q15(SCR晶閘管)導通，D30 二極管的陰極電位被拉低至低電平(GND)，三極管Qll截止，Q12導通，U9芯片11和14腳輸出的Pmi信號關閉，焊機逆變主電路IGBT的驅動控制信號關閉，焊機關閉輸出。同時，面板過熱指示發光二極管點亮，0C/0T端也發出相應信號。
[0050]逆變PWM和IGBT驅動等控制電路部分，其輸出DriveA和DriveB、DriveD和DriveC分別為兩組PWM脈沖信號，分別去控制逆變主電路中Q1~Q2和Q3~Q4兩組IGBT開關的通、斷狀態。該PWM信號的脈沖寬度受附圖7中“12”點的輸入給定信號控制。有無PWM信號輸出，則取決于附圖7中“6”、“7”和“9點的信號控制，實際上就是過流或過熱等控制。例如，附圖3中C0N4連接的信號是過熱信號Tc，即連接至溫度保護器。而溫度保護器又緊貼在IGBT的鋁合金散熱器(30)上。當溫度保護器過熱時，表明主功率器件發生過熱現象。此時，附圖9中，Tc電位被拉低至低電平(GND)，同時，OC端發出相應信號給顯示電路，使面板過熱指示DlO發光二極管點亮，控制電路將關閉PWM信號。防止焊機因過熱而燒壞。在(連接至C0N13接口的)7令卻風機的作用下，當鋁合金散熱器(30)的溫度下降到一定程度后，焊機內部的過熱現象消除，熱保護器恢復時，控制電路才能繼續輸出PWM控制信號。同時過熱指示燈(黃色)熄滅。這就實現了焊機過熱保護。當關閉PWM信號時，焊機不輸出電壓或電流，使逆變主電路中Q1~Q2和Q3~Q4兩組IGBT開關處于關斷狀態。
[0051 ] 操作和顯示控制電路，位于顯示電路板(42)上。U2芯片(GC7139C)控制電壓顯示數碼管。其輸入UDP信號大小決定著電壓表的顯示數據。RVl是電壓顯示數據與實際電壓數據的校正微調電位器。Ul芯片(GC7139C)控制電流顯示數碼管。其輸入IDP信號大小決定著電流表的顯示數據。RV4、RV5分別是電壓、電流顯示數據與實際電流數據的校正微調電位器。MMA/EN由手工焊(MMA)/氣保焊(MIG/MAG)焊接方法選擇按鈕SI操作電路控制決定。其電路由U3(CD4013)芯片、三極管和按鈕SI，以及外圍的電阻、電容等組成。本控制電路，焊機供電后開機的控制默認狀態為:MMA/EN為低電平，S卩MIG/MAG氣保焊控制狀態。同時，Q6三極管導通，D3發光二極管MIG/MAG指示燈點亮。之后，當按壓一次SI按鈕時，MMA/EN變為高電平，同時，Q4三極管導通，D4發光二極管MMA指示燈點亮。再次按壓SI，則狀態會再次翻轉。2T/4T焊槍開關操作模式選擇電路與上述方法選擇電路類似，圖中沒有給出來。4T/EN狀態由2T/4T焊槍開關操作模式選擇按鈕操作電路控制決定。其電路由U4芯片(CD4013)、三極管Q6和按鈕S2，以及外圍的電阻、電容等組成。本控制電路，焊機供電后開機的控制默認狀態為:4T/EN為低電平，S卩MIG/MAG氣保焊4T控制狀態。同時發光二極管4T指示燈點亮。之后，當按壓一次S2按鈕時，4T/EN變為高電平，同時，發光二極管2T指示燈點亮。再次按壓S2，則狀態會再次翻轉。來自逆變HVM和IGBT驅動等控制電路(還可見附圖7所示)的0C/0T信號決定著過熱指示燈D1是否點亮。RVl為電壓給定，Ug和UgL連接至該電壓給定電位器。RV2為電流給定，Ig和IgL連接至該電流給定電位器。RV3為電感給定，di/dtb和di/dta連接至該電感給定電位器，其相關的電路相當于電子電抗器，可改變焊接電弧的特性，改善焊縫成形和降低焊接時的金屬飛濺。Ich信號可影響電流數顯表的顯示單位指示燈和電流表小數點狀態。例如，在手工焊下。此時，MMA/EN變為高電平，Q4三極管導通，D4 MMA指示燈點亮。D9指示燈也是亮的，“V”單位指示燈點亮。Q3三極管導通，D7發光二極管“A”單位指示燈點亮。顯示電路部分，兩個數碼管部分分別顯示輸出電壓和電流值。如果沒有焊接，則IDP和UDP的數據會使電路顯示預置焊接電流和空載電壓。如果是焊接狀態，則會使電路顯示實際焊接電流和焊接電壓。在手工焊狀態，“D5”m/min指示燈是不會點亮的。在氣保焊下，控制的結果才會是“D5”m/min指示燈點亮。關于其它的控制，大家可以結合電路圖進行分析和理解。
[0052]附圖9、10的輸出特性控制電路部分，主要是根據電壓給定電位器(與Ug和UgL相關)、電流或送絲給定電位器(與Ig相關)、電感給定電位器(與di/dtb和di/dta相關)的給定值，以及是選擇了手工焊(含氬弧焊)還是氣保焊(與MMA/EN等相關)，還有來自輸出回路分流器FLQ(300A/75mv)的電流反饋信號If-和If+、電壓反饋信號Uf+，以及來自送絲和電磁閥等控制電路(見附圖8電路部分)的P/MMA等信號和狀態，決定焊機是無輸出電壓或電流(與過熱或過流信號Tc等關閉PffM信號有關)，還是有輸出電壓或電流(有PffM信號輸出，與附圖7中“12”點的輸入給定信號等有關);是顯示預置的電流和電壓參數，還是顯示實際的電流和電壓參數等情況(與Ich、SWLOCK電平控制信號等有關Hltage”信號來自實際的電壓反饋信號，是經過運算放大器UlD及其外圍電路處理的，代表著實際的輸出電壓大小；“Current”信號來自實際的電流反饋信號，是經過運算放大器UlA及其外圍電路處理的，代表著實際的輸出電壓大小。U5芯片(CD4053)是多路電子開關。主要是控制顯示的數據是空載和預置的參數，還是實際的焊接電壓和電流數據。例如，當Ich、MMA/ENl、SWLOCK電平控制信號狀態使U5C的3腳與4腳接通時，IDP輸出的數據是“Current”信號，即實際輸出的電流大小。同時，U5A的13腳與14腳也是接通狀態的，UDP輸出的數據是“Voltage”信號，即實際輸出的電壓大小。反之，U5C的5腳與4腳接通(同時，U5B的15腳與2腳也接通)時，IDP輸出的數據是來自“Ig”的信號，即預置給定的電流大小。類似地，U5A的12腳與14腳處于接通狀態時，UDP輸出的數據是來自“Ug”信號的，即預置給定的電壓大小。MMA/EN電平狀態，前面已經提及，是與選擇了手工焊還是氣保焊相關的。當選擇MIG/MAG氣保焊時，MMA/EN為低電平；當選擇手工焊時，MMA/EN為高電平。從附圖9中可以看出，當MMA/EN為高電平時，MMA/EN1為+24V高電平。反之，氣保焊時，MMA/EN1則為低電平。在氣保焊下，由于MMA/EN1為低電平，三極管Q22截止，U12光耦的發光二極管發光，其內部三極管導通，使R83的輸入信號，也就是電流給定這一路信號無效。即氣保焊時Ig電位器不起作用。手工焊狀態下，P/EN為高電平，可使三極管Q23導通，通過D55和D56 二極管的箝位，使Ugl點電位拉至較低電平，即其作用是:手工焊時Ug電位器不起作用。
[0053]附圖9、10中，控制電路框圖中的“12”點的輸入給定信號是決定焊機逆變主電路輸出電壓和電流大小的信號。它的脈沖寬度取決于:I)手工焊時，由焊接電流給定信號Ig與輸出電流反饋信號If-和If+等共同決定。控制的對象或目標是輸出電流大小。空載時，反饋信號很小。控制電路產生一個占空比較大的PWM脈沖信號，使Q1~Q2、Q3~Q4兩組IGBT處于最大導通狀態，最終使逆變主電路輸出空載電壓。當操作者調節好Ig給定電流并進行焊接時，控制電路通過FLQ分流器(300A/75mv)檢測到輸出電流If-和If+反饋信號。經過UlA及其外圍電路處理后，一方面，通過電路轉換為“Current”獲得焊機電流表顯示的輸出電流信號，并實現電流數字顯示表的顯示。另一方面，檢測放大后的電流反饋信號與焊接電流給定Ig信號進行比較。比較后的差值信號，經過后級運算放大器U2B等組成的電流PI(比例+積分)控制電路，其輸出的結果控制焊機輸出PWM芯片的脈沖寬度或占空比，決定焊機輸出電流和電壓的大小，實現輸出電流參數的準確控制。并使焊機的輸出特性為恒流帶外拖的下降特性。進一步地說，當焊接電流給定Ig信號不變時，隨著檢測到的電流反饋If-和If+信號增加，并且達到給定Ig的設定值后，焊接電流給定信號與電流負反饋控制信號的差值會隨電流增加而減小，通過控制后，使焊機輸出PWM脈沖寬度或占空比減小，焊機的輸出電壓降低。這一過程，也就是所謂的電流截止負反饋控制。即只有當電流達到焊接電流電位器的設定值后才起作用的反饋控制。此后，隨著電流微小的增加，電壓降低會很多。當電壓下降到16V以下時，隨著電壓的降低，控制電路可使焊機輸出P WM芯片的脈沖寬度或占空比增加，使焊接電流按照設定的參數增大，最終形成恒流帶外拖的下降特性。當焊接電流給定信號變化時，電流截止負反饋設定值不同，但其它的控制過程是類似的。這樣，在電位器設定的最小和最大之間，就可獲得無數條下降特性曲線。這樣的控制，也是滿足手工電弧焊(含氬弧焊)接的基本要求。2)氣保焊控制狀態時，由焊接電壓給定Ug信號與輸出電壓反饋信號Uf等共同決定。控制的對象或目標是輸出電壓大小。采用運算放大器UlC等構成的電路進行電壓負反饋PI控制。空載時，與手工焊控制類似，仍然是輸出較大的HVM脈沖寬度信號，獲得空載電壓。帶負載后，則與手工焊的控制有所不同。氣保焊，焊機的輸出特性控制是平特性，而不是恒流帶外拖的下降特性。其特點是:負載電流變化較大，而輸出電壓變化很小，保持相對穩定。只有當電壓給定信號發生改變時，輸出的電壓才會出現較大變化。以上控制過程，是通過相應的控制電路來實現的。從附圖9中可以看出，改變電感給定電位器的給定值，di/dtb和di/dta會變化，最終會改變焊接電弧的特性。
[0054]對于附圖2和附圖8的送絲和電磁閥等控制電路部分，其電源電壓接口部分有+5V、+ 15V、+24V電壓。還有來自焊機前面板的焊槍開關信號SWA和SWB(C0N2插口。氣保焊時，通過按下焊槍開關SWl，可實現送絲、送氣、焊接過程等控制)；控制電磁閥的GAS信號(C0N14接口，當GAS接口端電平為低時，連接至C0N14的電磁氣閥動作，可實現保護氣的通斷控制)；送絲電機的控制信號MOT-和M0T+(C0N3接口，當這兩個端子間有輸出電壓時，連接至此接口的送絲電機運轉，可實現送絲控制)；電流給定信號(與Ig和IgL相關)和2T/4T狀態控制信號等部分。U7ASCD4013芯片;U6為CD40106B芯片。MOT+和MOT-接口連接到額定電壓為24V的送絲電機。送絲電機屬于附圖1中送絲機的一個組成部分。當送絲電機轉動時，帶動焊絲輸送到焊槍。實現焊接前的焊絲安裝和焊接時的送絲動作。
[0055]附圖8中，送絲控制U8芯片TL494是Pmi脈沖寬度調制器。其外圍有很多的二極管、電阻和電容等器件。其8和η腳輸出端產生固定頻率的方波脈沖信號。頻率和死區時間由R7和C6決定。U8的8腳和11腳輸出的PffM控制信號經過Dll和D12、Q1、Q2等組成的電路后去控制Q2 MOS管。通過控制Q2 MOS管的通斷時間，從而控制送絲電機的轉速。HVM控制脈沖的寬度是由給定的送絲速度值Ig確定的。改變給定的大小即可改變脈寬，最終改變送絲速度的大小。D14二極管組為續流二極管，消除送絲電機的反電勢對Q2的不利影響。R12、Q3 MOS管等器件組成的控制電路，構成送絲電機的能耗制動控制電路。當U6F的輸入端(13腳)為低電平時，U6F的輸出端(12腳)輸出高電平。此時，Q3導通，接通電阻Rl 2，使電機繞組上儲存的能量快速通過R12釋放，從而使送絲電機快速停止轉動。這樣，焊絲就不致于會伸出焊槍頭部氣體保護罩太多，影響焊接的正常操作。
[0056]附圖8中，氣保焊控制時，SWLOCK為低電平。U6A的I腳、2腳、4腳電平受焊槍開關SWA和SWB狀態以及2T/4T電平狀態控制。當選擇2T焊槍操作方式時，2T/4T電平為高電平。此時三極管Q7導通，D17二極管的陰極電位被拉低至低電平“地”。D17的箝位作用，使U6C的5腳為低電平，U6C的6腳，也就是U7A的4腳R(復位)端為高電平。U7A的I腳Q輸出端為低電平。此時，如果焊槍開關SWA和SWB合上，則U6A的I腳變為低電平，2腳變為高電平，4腳變為低電平。2腳的高電平使U6F的12腳為低電平，場效應管Q3不會導通，送絲電機能耗制動電路斷開。同時，D7的陰極為高電平，一方面使GAS/ΕΝ為高電平，另一方面，使Q5導通，穩壓管D15擊穿、穩壓，Q4場效應管導通，GAS端子接通+24V，電磁氣閥動作，可以使保護氣體輸送到焊槍端頭的焊接區進行保護。由于有送絲給定Ig，在TL494及其外圍電路的作用下，TL494的8和11腳輸出的方波脈沖PWM控制信號經過Dll和D12、Q1、Q2等組成的電路后去控制Q2 MOS管。通過控制Q2 MOS管的通斷時間，從而控制送絲電機的轉速。之后，電弧被引燃，焊接過程開始進行。焊接過程中，PWM控制脈沖的寬度是由給定的送絲速度值Ig確定的。改變給定的大小即可改變脈寬，最終改變送絲速度的大小。實際上就是改變焊接電流的大小。當松開焊槍開關后，U6A的I腳變為高電平，2腳變為低電平，U6B的4腳變為高電平。2腳的低電平使U6F的12腳為高電平，場效應管Q3導通，送絲電機能耗制動電路接通，送絲電機不轉動，停止送絲。同時，D7的陰極為低電平，一方面使GAS/ΕΝ為低電平，另一方面，使Q5截止，穩壓管D15不會擊穿、穩壓，Q4場效應管不導通，GAS端子不會接通+24V，電磁氣閥不動作，保護氣體無法輸送。
[0057]附圖8中，當選擇4T焊槍操作方式時，2T/4T電平為低電平。Q7三極管截止。Ich和ICS為通過電流檢測和控制電路后獲得的控制信號。當焊機有電流輸出時，Ich端子為高電平。當檢測到焊機輸出電流，并且電流大于一定值時，ICS為低電平。此時，如果焊槍開關SWA和SWB合上，貝IJU6A的I腳變為低電平，2腳變為高電平，4腳變為低電平。2腳的高電平使U6F的12腳為低電平，場效應管Q3不會導通，送絲電機能耗制動電路斷開。同時，D7的陰極為高電平，一方面使GAS/ΕΝ為高電平，另一方面，使Q5導通，穩壓管D15擊穿、穩壓，Q4場效應管導通，GAS端子接通+24V，電磁氣閥動作，可以使保護氣體輸送到焊槍端頭的焊接區進行保護。由于有送絲給定Ig，在TL494及其外圍電路的作用下，TL494的8和11腳輸出的方波脈沖PWM控制信號經過Dll和D12、Q1、Q2等組成的電路后去控制Q2 MOS管。通過控制Q2 MOS管的通斷時間，從而控制送絲電機的轉速。之后電弧被引燃，焊接過程開始進行。Ich端子為高電平。U6C的5腳為高電平，U6C的6腳，也就是U7A的4腳(R復位端)為低電平。當松開焊槍開關后，U6A的I腳變為高電平，U6A的2腳變為低電平，U6B的4腳變為高電平。使U7A的CLK端產生上升沿脈沖，使U7A的Q端輸出高電平。使U6F的12腳為低電平，場效應管Q3不導通，送絲電機能耗制動電路斷開，送絲電機轉動，繼續進行送絲。同時D7的陰極為高電平，一方面使GAS/ΕΝ為高電平，另一方面使Q5導通，穩壓管D15擊穿、穩壓，Q4場效應管導通，GAS端子接通+24V，電磁氣閥繼續保持動作，保護氣體繼續輸送。當再次合上焊槍開關后，U6A的I腳變為低電平，U6A的2腳變為高電平，U6B的4腳變為低電平。使U7A的CLK端產生下降沿脈沖。由于焊接電流仍然存在，Ich是高電平，U6C的5腳是高電平，其6腳電平也是U7A的R復位端電平繼續保持低電平。這就使U7A的輸出Q端仍然保持原來的高電平狀態。使U6F的12腳為低電平，場效應管Q3不導通，送絲電機能耗制動電路斷開，送絲電機轉動，繼續進行送絲。同時D7的陰極為高電平，一方面使GAS/ΕΝ為高電平，另一方面使Q5導通，穩壓管D15擊穿、穩壓，Q4場效應管導通，GAS端子接通+24V，電磁氣閥繼續保持動作，保護氣體繼續輸送。當再次松開焊槍開關后，U6A的I腳變為高電平，U6A的2腳變為低電平，U6B的4腳變為高電平。使U7A的CLK端產生上升沿脈沖。由于焊接電流仍然存在，Ich仍然是高電平，U6C的5腳仍然是高電平，其6腳電平也是U7A的R復位端電平繼續保持低電平。使U7A的Q端輸出由高電平翻轉為低電平。使U6F的12腳為高電平，場效應管Q3導通，送絲電機能耗制動電路接通，送絲電機停止轉動，送絲停止。同時D7的陰極為低電平，一方面使GAS/ΕΝ為低電平，另一方面使Q5截止，穩壓管D15不會擊穿、穩壓，Q4場效應管不導通，GAS端子不會接通+24V，電磁氣閥停止動作，保護氣體停止輸送。焊接過程結束。
[0058]見附圖8，點動送絲控制:當選擇MIG/MAG氣保焊，并且當按下附圖3中的點動送絲按鈕SW2時，35作1^端子接通+15￥高電平時，進行點動送絲操作。此時，1]6?的13腳為高電平，12腳為低電平，場效應管Q3不會導通，送絲電機能耗制動電路斷開。同時，D7的陰極為低電平，一方面使GAS/ΕΝ為低電平，另一方面，使Q5不導通，穩壓管D15不會擊穿、穩壓，Q4場效應管不導通，GAS端子無法接通+24V，電磁氣閥不動作，保護氣體無法輸送。由于通過D22二極管有電壓加到R25。此時，有一定的送絲給定設定值輸入到TL494的IN-輸入端，在TL494及其外圍電路的作用下，TL494的8和11腳輸出一定的方波脈沖PffM控制信號，經過Dll和D12、Q1、Q2等組成的電路后去控制Q2 MOS管。通過控制Q2 MOS管的通斷時間，從而使送絲電機按照設定的控制轉速轉動，帶動焊絲送進。從而實現點動送絲過程控制。點動送絲操作可使焊絲從焊槍頭部伸出一定長度，大約1mm左右即可。在點動送絲期間，電磁閥不動作，焊機也不輸出電壓或電流。點動送絲控制主要是便于用戶安裝焊絲到焊槍中。點動送絲的速度不是很快的，因為過快的送絲，不便于焊絲的安裝。通常，要小于焊接時的送絲速度很多。
[0059]見附圖9、10，焊絲直徑選擇控制:當選擇MIG/MAG氣保焊，并且當0.8/1.0端子接通+ 15V高電平時，進行焊絲直徑選擇控制。從附圖8可見，當0.8/1.0端子接通與不接通+15V高電平時，其改變的是TL494的IN-輸入端信號的大小。兩種狀態，不同的送絲速度給定值加到TL494的IN-輸入端。也就是說，可使送絲電機的轉速發生改變。眾所周知，細的焊絲熔化快，要求的送絲速度也要隨之大一些。反之，粗的焊絲熔化慢，送絲速度就相應要慢一些。焊絲直徑的選擇控制，就是為滿足上述要求而設定的電路，是使粗細絲焊接控制電路更好適應的一種良好控制方式。
[0060]附圖8中，手工焊控制時，SWLOCK為高電平。可使U6A的I腳為高電平，2腳為低電平，4腳為高電平。控制的結果是，送絲電機不轉動，電磁氣閥不動作。其控制過程，讀者可自行分析。有了之前的一些分析和說明，這里我們就不詳細說明了。
[0061]見附圖11所示，是本實用新型的C02氣體流量計加熱器電源控制電路原理圖。此加熱器電源控制電路由場效應管Ql、二極管Dl、集成控制芯片Ul、穩壓管D3，還有一些電阻、電容、保險管等組成。其Jl和J2端子連接至氣保焊時焊機的輸出端之間。其J3和J4端子連接至氣保焊時C02氣體流量計的加熱器，作為電源輸出。穩壓管D3產生的直流穩壓電源作為Ul的工作電源。當Ul產生的輸出信號使場效應管Ql導通時，J3和J4端子有電源輸出。氣保焊時連接至此電源的C02氣體流量計加熱器工作，使C02氣體獲得加熱，去除水分，更好地用于焊接保護。如果加熱器發生故障，如加熱電阻短路，則會使保險管Fl燒斷，從而保護好本控制電路。
[0062]以上是本實用新型各電路板部分及不同焊接方法的簡要控制過程說明。因闡述電路原理比較復雜。以上僅給出控制的思想和結果。但由于本實用新型已給出了詳細電路原理圖，因此對于有電路閱讀能力(或具備相關電路知識)的人來說，是完全可以讀懂的。電路圖也是一種無聲的語言。但對于沒有電路閱讀能力(或不具備相關電路知識)的人來說，即使解釋的再多，他們也是難以理解的。鑒于篇幅的關系，本專利說明書只能闡述主要的部分，以使專利說明書閱讀人能夠更好地理解相關的工作原理和過程。
[0063]通過上述說明可見，本實用新型有自己獨特的設計思路和方法。不僅可實現焊機的不同焊接方法輸出等控制，而且，所設計的控制電路和焊機的結構設計，都是使本實用新型焊機產品具有控制性能良好、焊機結構緊湊等技術優勢的根本原因所在，也是滿足產品高效和低成本生產、高可靠性、制造工藝技術先進性的重要保障。本實用新型專利申請保護的內容就在于保護這種焊機的結構和電路設計。
[0064]以上內容是結合具體的焊機結構和電路板及控制功能對本實用新型所作的詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只限于這些說明。對本實用新型所述技術領域的其他技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干其它的推演和變換，這些都應該視為屬于本實用新型保護的范疇。
【主權項】
1.一種220V和380V雙電源IGBT逆變多功能焊機，包括殼體和內部的控制電路板，其特征在于:殼體包括外殼部分、后面板部分、前面板部分、底板部分、內部的控制電路板包括主控制板和底控制板，另外殼體內部還設置有送絲部分;所述的后面板部分安裝有:電源空氣開關、空開支架、36V加熱器插座、供電電源線、固線器、冷卻風扇、保護氣的氣接頭或進氣嘴及電磁氣閥；36V加熱器插座用于給C02氣體流量計供電，以干燥氣體;所述的前面板部分安裝有:歐式焊槍接口組件、輸出快速接頭座組件、操作和顯示控制面板、電流和送絲速度調節電位器、電壓調節電位器、電感調節電位器;在操作和顯示控制面板上設計有手工焊和氣體保護焊方法轉換按鈕及其狀態指示燈、氣保焊焊槍開關2T或4T模式轉換按鈕及其狀態指示燈、過熱保護狀態指示燈、電流和送絲速度調節旋鈕、電壓調節旋鈕和電感調節旋鈕;所述的底板部分含焊機的腳墊、支架和加熱板;所述的主控制板包括逆變主電路、開關電源電路、逆變PWM和IGBT驅動等控制電路、送絲控制電路、電磁閥控制電路和輸出特性控制電路，各電路之間電路連接;所述的送絲部分包括氣體保護焊時用的焊絲盤軸、送絲機構、歐式氣保焊焊槍接口和送絲控制電路，送絲機構和送絲盤軸安裝在殼體內部隔板上，送絲機構靠近焊機前面板，送絲機構與前面板上安裝的歐式氣保焊焊槍接口進行相應的連接。2.如權利要求1所述的一種220V和380V雙電源IGBT逆變多功能焊機，其特征在于:所述的逆變主電路包括上電緩沖電路、輸入整流、倍壓轉換和濾波電路、四只單管IGBT及其散熱器、橋臂電容、逆變主變壓器、輸出整流快恢復二極管及其散熱器、濾波電抗。3.如權利要求2所述的一種220V和380V雙電源IGBT逆變多功能焊機，其特征在于:所述的上電緩沖、整流、倍壓轉換和濾波控制電路部分，由三個繼電器及其觸頭、三個光電耦合器、一個程控管，還有一些三極管、二極管、穩壓管、電阻和電容組成。4.如權利要求1所述的一種220V和380V雙電源IGBT逆變多功能焊機，其特征在于:所述的控制電路板包含主控制板、顯示電路板、底控制板、加熱板，電路板正面的器件主要是插件式的電子元器件或零部件，主要采用自動和人工插件、焊接的方式來完成電路板加工;而電路板背面的器件主要是貼片式的電子元器件或零部件，全部采用自動貼片和焊接的方式來完成電路板加工。5.如權利要求1所述的一種220V和380V雙電源IGBT逆變多功能焊機，其特征在于:殼體內部通過隔板，把焊機的機械部分與內部的控制電路板部分分開，控制電路部分相當于被隔板、外殼、底板、后面板和前面板組成的外殼包圍，可起到隔離大電流強電磁干擾，限制電磁輻射，提高焊機可靠性。
【文檔編號】B23K9/32GK205437435SQ201620033455
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年1月14日
【發明人】謝志峰, 魏繼昆, 陳法慶, 朱宣輝, 朱宣東
【申請人】浙江肯得機電股份有限公司