專利名稱：電流源，特別是焊接電流源的制作方法
電流源，特別是焊接電流源本發明涉及電流源，特別是涉及焊接電流源，具有諧振變換器， 所述諧振變換器具有時鐘控制的電橋電路，所述電橋電路在輸入端 連接到或能夠連接到直流電源；以及諧振回路，其被設置在電橋電路 的輸出端且具有變壓器，并且所述諧振變換器經由變壓器的次級側， 連接到或能夠連接到輸出端負載電路，特別是焊接過程。EP 1 252 991 Bl描述了在介紹呈全電橋形式的電橋電路中規定的 類型的電流源。這個文件還描述了諧振回路的輸出能夠直接連接到負 載電路，以及能夠省去提供變壓器。在DE 44 11 227 Al中公開了具有諧振變換器以及呈半電橋形式 的電橋電路而沒有變壓器的另一電流源。已知在原理上，當在負載電路中要求高功率時并聯連接變換器。 當使用所謂的正向偏置或阻塞變換器時這是可能的，因為這些變換器 允許時鐘同步脈沖寬度調制而不會導致變換器之間功率的明顯不均勻 的分布。每個變換器所傳輸的功率實際上僅取決于脈沖寬度調制的各 個脈沖寬度。相反地，在諧振變換器的情況下，傳輸的功率高度取決于諧振回 路的元件的尺寸。因此，當諧振變換器并聯連接時，由于元件的不可 避免的變化，如果以相同的方式調制全部并聯變換器，則只好預期并 聯連接的變換器的非常不同的功率傳輸。因此這等效于這樣的情形 其中在沒有特殊測量的情況下，只有通過并聯變換器的單獨控制才能 夠實現功率向多個并聯諧振變換器的均勻分布。這等效于不希望有的 高度的控制費用。另外，在負載電路輸入端的分開的輸出端整流器必須與每個諧振變換器相關聯，以便防止交流損耗。因此，本發明的目的首先是允許負載電路中的高功率，其次是在 導言中規定的類型的電流源中保持電路和控制所需的費用極低。根據本發明，這個目的通過以下實現提供至少兩個諧振變換器， 它們在輸入端串聯或并聯連接，并且各個變壓器的次級側完全或部分 串聯地電連接。本發明基于以下思想提供為并聯諧振變換器所共用的變壓器次 級側，以便并聯諧振回路"固定地"彼此耦合，并且并聯諧振變換器 實際上在它們的諧振振蕩方面同步。因此，可以容易地以完全同步的方式對并聯連接的諧振變換器的 電橋電路進行時鐘控制，結果是，即使對于非常大的數目的并聯諧振 變換器，也只需要和對于單個諧振變換器相同量的控制費用。進而，能夠在變壓器的次級側為并聯諧振變換器提供單個整流器。根據優選實施例，能夠形成變壓器次級側的串聯電路，使得整個 次級側在每種情況下都串聯地電連接。代替這個，還有可能的是，根據本發明的另外的優選實施例，在 所述變壓器上提供次級側中心抽頭并且形成串聯電路，使得在每種情 況下，諧振變換器的變壓器的次級側部分都與另一諧振變換器的變壓 器的次級側部分串聯地直接電連接。根據特別優選的實施例，在變壓器的次級側上，公共并聯電容與 諧振變換器相關聯，以便諧振變換器作為并聯諧振變換器或者作為串 并聯諧振變換器并行工作。公共并聯電容對全部諧振變舉器具有頻率確定的影響，使得變換器的諧振振蕩特別地高度同步。關于本發明的優選特征，此外對權利要求和附圖的以下說明進行 參考，在它們的基礎上更加詳細地描述本發明的特別優選的實施例。不僅針對特征的明確描述或規定的組合請求保護，而且在原則上 還針對這些特征的任何預期的再組合請求保護。在附圖中
圖1示出了本發明的第一實施例的電路圖，其中，兩個并聯諧振 變換器在輸入端與DC電壓源并聯地連接；圖2示出了與圖1相比修改了的實施例，其中，并聯諧振變換器 在輸入端處與直流電流源串聯連接；圖3示出了對應于圖1的布置，其具有多于兩個的并聯諧振變換器；圖4示出了一實施例，其中，諧振變換器的輸出端變壓器的次級 側具有中心抽頭；圖5示出了圖4中圖示的電路的修改； 圖6示出了具有半電橋電路的第一變體； 圖7示出了具有半電橋電路的另一變體；以及圖8示出了根據圖2的實施例的修改。根據圖1，彼此并聯連接的兩個諧振變換器11和12連接到輸出 接觸+Vdc和一Vdc。每個諧振變換器11和12在輸入端具有時鐘控制 的電橋電路1或2，其將直流電流源的輸入端直流電壓變換成輸出端交 流電壓，該輸出端交流電壓的頻率對應于時鐘頻率。為了防止交流電 流或電壓能夠耦合返回到電橋電路1和2的輸入端，兩個電橋電路1 和2的輸入端在每種情況下都經由具有高電容的電容器3，例如經由電 解電容器來相互連接。包括電感Ls、高頻變壓器Trl或Tr2的初級側和串聯電容Cs的串 聯電路在每種情況下都被設置在電橋電路1和2的輸出端之間。變壓 器Trl和Tr2的次級側彼此串聯電連接，并且與并聯電容Cp并聯連接， 所述并聯電容Cp為兩個諧振變換器11和12所共用。電感Ls也能夠 由變壓器Trl或Tr2的集成的漏電感形成。為兩個諧振變換器11和12所共用的整流器電路4被相對于變壓 器Trl和Tr2設置在次級側，并且提供電負載電路，例如焊接過程，其 在圖1中被圖示為等效電路圖，換言之即包括電感L和負載電阻器R貞 s的串聯電路被與并聯電容Cp并聯地設置。由于變壓器Trl和Tr2的次級側的串聯電路，諧振變換器11和12 彼此強耦合，并且在振蕩方面彼此同步，這是因為并聯諧振電容器Cp 經由變壓器Trl和Tr2的串聯連接的次級繞組，作用于變壓器Trl和 Tr2的輸入端的單獨諧振回路。根據本發明，由于并聯電容Cp與變壓器Td和Tr2的串聯連接的 次級側并聯連接，所以所述并聯電容是用于兩個諧振變換器11和12 的諧振頻率的確定元件。不管電感Ls的值和電容Cs的值的不可避免 的變化，如果以同步的方式對電橋電路1和2進行時鐘控制，實際上 在電橋電路1和2的輸出之間產生了相等和同相的電流或相等和同相 的電壓。根據本發明提供的并且在用于時鐘控制的低控制費用方面期望的 恰恰就是電橋電路1和2的這種同步的時鐘控制。結果，當以同步的 方式對諧振變換器11和12的電橋電路1和2進行時鐘控制時，所述 諧振變換器因此每個貢獻近似一半的被提供給負載電路的功率。在圖1的例子中，諧振變換器11和12每個都呈串并聯諧振變換 器的形式，每個變換器11或12具有電容Cs，該電容Cs與它的電感Ls串聯連接，并且還有并聯電容Cp，該并聯電容Cp為兩個變換器所共用。當脫離示出的圖示時，變換器11和12也可以呈并聯諧振變換器 的形式。在這種情況下，電容Cs被省去。公共并聯電容Cp在原則上能夠被省去，如果串聯電容Cs存在的 話，并且諧振變換器因此呈串聯諧振變換器的形式。當以同步的方式 對電橋電路1和2進行時鐘控制時，變壓器Trl和Tr2的為變換器所共 用的次級側自動地確保變換器的充分同步振蕩。另外由公共并聯電容 器Cp改善振蕩的同步。圖2的布置與根據圖1的布置不同之處僅在于，變換器11和12的電橋電路1和2的輸入端在直流源的觸點+VDC和一VDc之間串聯連接。如果到電橋電路1和2的輸入電壓趨向于為直流源的觸點之間的 電壓大小的一半，則這種類型的電路是便利的。圖3然后示出了多于兩個的諧振變換器11和12至Kn，它們具有 變壓器Trl至Tm的公共次級側，并且公共并聯電容Cp并行工作，而 且能夠連接到在負載電路L、 R負載的輸入端的公共整流器4。在這種情況下，相關聯的電橋電路1和2至n能夠如圖3所示在 輸入端并聯連接，類似于圖l中的布置。然而，原則上還可以提供根據圖2的輸入端串聯電路。 串聯電容Cs也可以被省去。如果串聯電容Cs存在，則公共并聯電容Cp原則上可以被省去， 因為變壓器Trl至Tra的次級側的串聯電路自動實現變換器11、 12至Kn的充分同步。然而，并聯電容關于特別良好的同步是有益的。圖4和5作為例子示出了兩個實施例，其中，變壓器Trl和Tr2 的次級側提供有中心抽頭。變壓器Trl和Tr2的次級側部分繞組因此能 夠以不同的方式串聯連接。在圖1至5中，假定電橋電路1和2至Kn呈全電橋的形式。圖6然后示出電橋電路1和2也能夠呈半電橋的形式，串聯電容 Cs由具有電容Cs/2的兩個電容器形成。諧振變換器11和12再次形成串并聯變換器，其與公共并聯電容 Cp相結合，該公共并聯電容Cp與變壓器Trl和Tr2的串聯連接的次 級側并聯連接。當以同步的方式對半電橋1和2進行時鐘控制時，并聯電容Cp 能夠被可選地省去，因為變壓器Trl和Tr2的次級側的串聯電路確保了 諧振變換器11和12的充分同步。然而，并聯電容Cp的提供關于特別 高度地同步極其有益。在輸入端，電橋電路1和2能夠以與在圖1和2中作為例子圖示 的相同的方式與DC電壓源并聯或串聯連接。用于并聯連接具有輸入端半電橋電路1和2的兩個并聯諧振變換 器ll和12的進一歩的可能方案示出在圖7中。這里，除了變壓器Trl 和Tr2的次級側之外，初級側也串聯連接。用這種方式，諧振變換器 11和12電氣地形成單個的"大"諧振變換器，半電橋1和2—起像全 電橋一樣工作。為了彼此獨立地單獨使用圖7的諧振變換器11和12，必須提供轉換或變換布置，其允許諧振變換器11的變壓器Td的或諧振變換器12的變壓器Tr2的初級側的終端(該終端在每種情況下都連接到圖7 中的并聯諧振變換器)連接在兩個電容之間，所述兩個電容串聯連接 在各個電橋電路1或2的輸入之間。與圖示了具有兩個模塊或電橋電路1、 2的電路的圖2形成對照， 圖8示出了具有n個模塊/電橋電路的相應電路。
權利要求
1.電流源，特別是焊接電流源，具有諧振變換器(11，12)，所述諧振變換器(11，12)具有時鐘控制的電橋電路(1，2，n)，所述時鐘控制的電橋電路在輸入端連接到或能夠連接到直流電流源；以及諧振回路，所述諧振回路被設置在所述電橋電路的輸出端且具有變壓器(Tr1，Tr2，Trn)，并且所述諧振變換器經由所述變壓器的次級側，連接到或能夠連接到輸出端負載電路，特別是焊接過程(L，R負載)，其特征在于，提供至少兩個諧振變換器(11，12，Kn)，所述諧振變換器在輸入端串聯或并聯連接或者能夠串聯或并聯連接，并且所述各個變壓器的次級側整體或部分地串聯電連接。
2. 根據權利要求1所述的電流源，其特征在于，所述變壓器(Trl， Tr2， Tm)的整個次級側在每種情況下都串聯連接。
3. 根據權利要求1所述的電流源，其特征在于，所述變壓器(Trl， Tr2， Trn)具有次級側中心抽頭，并且在每種情況下，每個變壓器的次 級側部分都與另一諧振變換器的變壓器的次級側部分串聯地直接電連 接。
4. 根據權利要求1至3中的一項所述的電流源，其特征在于，為 全部所述諧振變換器(11， 12， Kn)所共用的整流器(4)被設置在所 述負載電路(L， Rft載)的輸入端。
5. 根據權利要求1至4中的一項所述的電流源，其特征在于，具 有高電容的電容器(3)被設置在所述電橋電路(1， 2， n)的所述輸 入之間。
6. 根據權利要求1至5中的一項所述的電流源，其特征在于，所 述電橋電路(1， 2， n)呈全電橋的形式。
7. 根據權利要求1至5中的一項所述的電流源，其特征在于，所述電橋電路(1， 2， n)呈半電橋的形式。
8. 根據權利要求1至7中的一項所述的電流源，其特征在于，每 個諧振變換器(11, 12， Kn)具有它自己的串聯電容(Cs)，所述串 聯電容(Cs)串聯地電連接到所述各個諧振變換器的所述變壓器(Trl， Tr2， Trn)的初級側。
9. 根據權利要求1至8中的一項所述的電流源，其特征在于，所 述諧振變換器(11， 12， Kn)具有公共并聯電容(Cp)，所述并聯電 容與串聯連接的所述變壓器(Trl， Tr2， Trn)的所述次級側或次級側 部分并聯地電連接。
全文摘要
根據本發明，向在每種情況下都經由變壓器(Tr1，Tr2)連接到或能夠連接到負載電路的并聯諧振變換器(11，12)提供變壓器的次級側的公共串聯電路。因此，不管頻率確定元件的變化，當以同步的方式對諧振變換器的電橋電路進行時鐘控制時，對于所有的諧振變換器都可以向輸出側負載電路提供近似相等的功率。
文檔編號H02M3/335GK101238632SQ200680028550
公開日2008年8月6日 申請日期2006年7月31日 優先權日2005年8月2日
發明者赫伯特·艾格納 申請人:洛爾希焊接技術有限公司