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用于手工焊电焊机的辅助维弧电路

阅读：89发布：2021-04-12

专利汇可以提供用于手工焊电焊机的辅助维弧电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种用于手工焊电焊机的辅助维弧电路，包含：脉冲变压器，一次侧包含第一绕组和第二绕组，第一绕组的输入端与交流电源相连；电源管理芯片，电源端与脉冲变压器一次侧的第二绕组相连；维弧电流控制电路，分别与电源管理芯片的输出端、电流传感端以及脉冲变压器一次侧的第一绕组的输出端相连；维弧电流输出电路，分别与脉冲变压器的二次侧以及电源电路的输出正极相连；电压反馈电路，分别与电源管理芯片的反馈电压输入端以及电源电路的输出负极相连。本发明只需通过小功率的电子器件产生小功率维弧电流，大大缩减了成本；并且，由于有小功率的滤波电感，电焊机主回路只需要提供很小感量的电感，降低了电焊机主回路上的成本。，下面是用于手工焊电焊机的辅助维弧电路专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于手工焊电焊机的辅助维弧电路，所述手工焊电焊机的电源电路采用逆变电源电路，所述逆变电源电路将交流电源经整流、逆变、降压和单相整流后向所述手工焊电焊机所述输出低压直流电，其特征在于，包含：
脉冲变压器，所述脉冲变压器的一次侧包含第一绕组和第二绕组，所述第一绕组的输入端与所述交流电源相连；
电源管理芯片，所述电源管理芯片的电源端与所述脉冲变压器一次侧的第二绕组相连；
维弧电流控制电路，所述维弧电流控制电路分别与所述电源管理芯片的输出端、电流传感端以及所述脉冲变压器一次侧的第一绕组的输出端相连，用于控制所述手工焊电焊机输出维弧电流的输出；
维弧电流输出电路，所述维弧电流输出电路分别与所述脉冲变压器的二次侧以及所述电源电路的输出正极相连，用于向所述手工焊电焊机输出维弧电流；
电压反馈电路，所述电压反馈电路分别与所述电源管理芯片的反馈电压输入端以及所述电源电路的输出负极相连，用于产生控制电压，控制维弧电流脉冲的宽度。
2.如权利要求1所述用于手工焊电焊机的辅助维弧电路，其特征在于，所述维弧电流控制电路包含：
功率开关管，所述功率开关管的漏极与所述第一绕组的输出端相连；
驱动电阻，所述驱动电阻的两端分别连接所述电源管理芯片的输出端和所述功率开关管的栅极；
第一采样电阻，所述第一采样电阻的一端连接所述功率开关管的源极和所述电源管理芯片的电流传感端，另一端接地。
3.如权利要求2所述用于手工焊电焊机的辅助维弧电路，其特征在于，所述维弧电流控制电路还包含：
吸收电路，所述吸收电路的输入端与所述第一绕组的输出端相连，输出端与所述第一绕组的输入端相连；
第一滤波电路，所述第一滤波电路设置在所述第一采样电阻与所述电源管理芯片的电流传感端之间。
4.如权利要求3所述用于手工焊电焊机的辅助维弧电路，其特征在于，所述吸收电路包含混联的吸收电阻、吸收电容以及吸收二极管，所述吸收电阻和所述吸收电容并联后与所述吸收二极管串联，所述吸收二极管的正极与所述功率开关管的漏极以及所述第一绕组的输出端相连，所述二级管的负极与所述吸收电容和吸收二极管的并联电路的一端相连，所述吸收电容和吸收二极管的并联电路的另一端与所述第一绕组的输入端相连。
5.如权利要求3所述用于手工焊电焊机的辅助维弧电路，其特征在于，所述第一滤波电路包含串联的第一滤波电阻和第一滤波电容，所述第一滤波电容接地，所述第一滤波电阻的另一端连接所述第一采样电阻的非接地端，所述第一滤波电阻与第一滤波电容的中点连接所述电源管理芯片的电流传感端。
6.如权利要求1所述用于手工焊电焊机的辅助维弧电路，其特征在于，所述维弧电流输出电路包含：
次级二极管，所述次级二极管的正极与所述脉冲变压器二次侧的正极相连；
滤波电感，所述滤波电感的两端分别连接所述次级二极管的负极与所述电源电路的输出正极相连；
输出电容，所述输出电容的正极与所述次级二极管的负极相连，所述输出电容的负极分别连接所述脉冲变压器二次侧的负极以及所述电源电路的输出负极。
7.如权利要求1所述用于手工焊电焊机的辅助维弧电路，其特征在于，所述电压反馈电路包含：
第二采样电阻，所述第二采样电阻的两端分别连接所述脉冲变压器二次侧的负极以及所述电源电路的输出负极；
放大电路，所述放大电路包含放大器和放大电阻，所述放大电阻的两端分别与所述放大器的反向输入端和输出端相连，所述放大器的反向输入端与所述电源电路的输出负极和所述第二采样电阻相连；
分压器，所述分压器为一对电阻串联而成的串联电路，所述串联电路的一端接地，一端接高电平，所述串联电路的中点与所述放大器的同向输入端相连；
第一光电耦合器和第二光电耦合器，所述第一光电耦合器的输入端与所述放大器的输出端相连，所述第二光电耦合器通过所述第一光电耦合器耦合输入，所述第二光电耦合器的输出端与所述电源管理芯片的反馈电压输入端相连；
反馈电阻，所述反馈电阻的两端分别连接所述电源管理芯片的反馈电压输入端和接地，用于在所述反馈电阻中生成电流，以产生反馈电压信号。
8.如权利要求7所述用于手工焊电焊机的辅助维弧电路，其特征在于，所述电压反馈电路还包含：第二滤波电容，所述第二滤波电容与所述反馈电阻并联。
9.如权利要求7所述用于手工焊电焊机的辅助维弧电路，其特征在于，所述电压反馈电路还包含：防振荡电容，所述防振荡电容设置在所述电源管理芯片的内部误差放大器端和反馈电压输入端之间。
10.如权利要求9所述用于手工焊电焊机的辅助维弧电路，其特征在于，所述防振荡电容为积分电容。

说明书全文

用于手工焊电焊机的辅助维弧电路

技术领域

[0001] 本发明涉及手工焊电焊机电路，特别涉及一种用于手工焊电焊机的辅助维弧电路。

背景技术

[0002] 一般对于使用纤维素焊条的手工电弧焊，由于纤维素焊条容易断弧的特点，对其电焊机的空载电压要求较高，而且要求电焊机输出端需要串联较大电感量的电感，而提高其空载电压，必然导致二次整流侧整流二极管反向电压尖峰的提高，二极管损耗加大，变压器次级匝数增多，逆变侧IGBT管子里面流通的电流增加，损耗增加等一系列问题，要想解决这些问题，必然需要选择高耐流的IGBT，高耐压的二极管，更大的散热器，以及更大的电焊机体积，而这些问题必然导致电焊机的成本的大幅增加。

发明内容

[0003] 根据本发明实施例，提供了一种用于手工焊电焊机的辅助维弧电路，手工焊电焊机的电源电路采用逆变电源电路，逆变电源电路将交流电源经整流、逆变、降压和单相整流后向手工焊电焊机输出低压直流电，包含：脉冲变压器，脉冲变压器的一次侧包含第一绕组和第二绕组，第一绕组的输入端与交流电源相连；
电源管理芯片，电源管理芯片的电源端与脉冲变压器一次侧的第二绕组相连；
维弧电流控制电路，维弧电流控制电路分别与电源管理芯片的输出端、电流传感端以及脉冲变压器一次侧的第一绕组的输出端相连，用于控制手工焊电焊机输出维弧电流的输出；
维弧电流输出电路，维弧电流输出电路分别与脉冲变压器的二次侧以及电源电路的输出正极相连，用于向手工焊电焊机输出维弧电流；
电压反馈电路，电压反馈电路分别与电源管理芯片的反馈电压输入端以及电源电路的输出负极相连，用于产生控制电压，控制维弧电流脉冲的宽度。

[0004] 进一步，维弧电流控制电路包含：功率开关管，功率开关管的漏极与第一绕组的输出端相连；
驱动电阻，驱动电阻的两端分别连接电源管理芯片的输出端和功率开关管的栅极；
第一采样电阻，第一采样电阻的一端连接功率开关管的源极和电源管理芯片的电流传感端，另一端接地。

[0005] 进一步，维弧电流控制电路还包含：吸收电路，吸收电路的输入端与第一绕组的输出端相连，输出端与第一绕组的输入端相连；
第一滤波电路，第一滤波电路设置在第一采样电阻与电源管理芯片的电流传感端之间。

[0006] 进一步，吸收电路包含混联的吸收电阻、吸收电容以及吸收二极管，吸收电阻和吸收电容并联后与吸收二极管串联，吸收二极管的正极与功率开关管的漏极以及第一绕组的输出端相连，二级管的负极与吸收电容和吸收二极管的并联电路的一端相连，吸收电容和吸收二极管的并联电路的另一端与第一绕组的输入端相连。

[0007] 进一步，第一滤波电路包含串联的第一滤波电阻和第一滤波电容，第一滤波电容接地，第一滤波电阻的另一端连接第一采样电阻的非接地端，第一滤波电阻与第一滤波电容的中点连接电源管理芯片的电流传感端。

[0008] 进一步，维弧电流输出电路包含：次级二极管，次级二极管的正极与脉冲变压器二次侧的正极相连；
滤波电感，滤波电感的两端分别连接次级二极管的负极与电源电路的输出正极相连；
输出电容，输出电容的正极与次级二极管的负极相连，输出电容的负极分别连接脉冲变压器二次侧的负极以及电源电路的输出负极。

[0009] 进一步，电压反馈电路包含：第二采样电阻，第二采样电阻的两端分别连接脉冲变压器二次侧的负极以及电源电路的输出负极；
放大电路，放大电路包含放大器和放大电阻，放大电阻的两端分别与放大器的反向输入端和输出端相连，放大器的反向输入端与电源电路的输出负极和第二采样电阻相连；
分压器，分压器为一对电阻串联而成的串联电路，串联电路的一端接地，一端接高电平，串联电路的中点与放大器的同向输入端相连；
第一光电耦合器和第二光电耦合器，第一光电耦合器的输入端与放大器的输出端相连，第二光电耦合器通过第一光电耦合器耦合输入，第二光电耦合器的输出端与电源管理芯片的反馈电压输入端相连；
反馈电阻，反馈电阻的两端分别连接电源管理芯片的反馈电压输入端和接地，用于在反馈电阻中生成电流，以产生反馈电压信号。

[0010] 进一步，电压反馈电路还包含：第二滤波电容，第二滤波电容与反馈电阻并联。

[0011] 进一步，电压反馈电路还包含：防振荡电容，防振荡电容设置在电源管理芯片的内部误差放大器端和反馈电压输入端之间。

[0012] 进一步，防振荡电容为积分电容。

[0013] 根据本发明实施例的用于手工焊电焊机的辅助维弧电路，只需通过小功率的电子器件产生小功率维弧电流，无需采用改变电焊机主回路来提高空载电压的方式，大大缩减了成本；并且，由于有小功率的滤波电感，电焊机主回路上只需要提供很小感量的电感，尤其在电焊机开关频率很高的情况下，甚至可以不需输出电感，只通过焊接电缆和接地电缆上的寄生电感就足够，反而降低了电焊机主回路上的成本。

[0014] 要理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例性的，并且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。

[0015]附图说明

[0016] 图1为根据本发明实施例用于手工焊电焊机的辅助维弧电路的原理图。

[0017]

具体实施方式

[0018] 以下将结合附图，详细描述本发明的优选实施例，对本发明做进一步阐述。

[0019] 首先，将结合图1描述根据本发明实施例的用于手工焊电焊机的辅助维弧电路，用于手工焊电焊机，应用场景很广。

[0020] 如图1所示，本发明实施例的用于手工焊电焊机的辅助维弧电路，手工焊电焊机的电源电路采用逆变电源电路，逆变电源电路将交流电源经整流、逆变、降压和单相整流后向手工焊电焊机输出低压直流电，具有脉冲变压器T1、电源管理芯片U1、维弧电流控制电路、维弧电流输出电路、电压反馈电路。在本实施例中，电源管理芯片U1选用型号为UC3843的电源管理芯片。

[0021] 具体地，如图1所示，脉冲变压器T1的一次侧包含第一绕组和第二绕组，第一绕组的输入端与交流电源VIN相连。

[0022] 具体地，如图1所示，电源管理芯片U1的电源端VCC与脉冲变压器T1一次侧的第二绕组相连。在本实施例中，通过串联的二极管和电容组成控制电源，给电源管理芯片U1供电。

[0023] 具体地，如图1所示，维弧电流控制电路分别与电源管理芯片U1的输出端OUT、电流传感端ISNS以及脉冲变压器T1一次侧的第一绕组的输出端相连，用于控制手工焊电焊机输出维弧电流的输出。

[0024] 进一步，如图1所示，维弧电流控制电路包含：功率开关管T2、驱动电阻R1、第一采样电阻R2。功率开关管T2的漏极D与第一绕组的输出端相连；驱动电阻R1的两端分别连接电源管理芯片U1的输出端OUT和功率开关管T2的栅极G，驱动电阻R1为功率开关管T2的驱动电阻；第一采样电阻R2的一端连接功率开关管T2的源极S和电源管理芯片U1的电流传感端ISNS，另一端接地。

[0025] 进一步，如图1所示，在本实施例中，维弧电流控制电路还包含：吸收电路和第一滤波电路。

[0026] 其中，吸收电路包含混联的吸收电阻R3、吸收电容C1以及吸收二极管D1，用于吸收功率开关管T2工作时产生的电压尖峰。吸收电阻R3和吸收电容C1并联后与吸收二极管D1串联，吸收二极管D1的正极，即吸收电路的输入端，与功率开关管T2的漏极D以及第一绕组的输出端相连，二级管的负极与吸收电容C1和吸收二极管D1的并联电路的一端相连，吸收电容C1和吸收二极管D1的并联电路的另一端，即吸收电路的输出端，与第一绕组的输入端相连。

[0027] 第一滤波电路包含串联的第一滤波电阻R4和第一滤波电容C2，第一滤波电容C2接地，第一滤波电阻R4的另一端连接第一采样电阻R2的非接地端，第一滤波电阻R4与第一滤波电容C2的中点连接电源管理芯片U1的电流传感端ISNS，其传输电流信号为CFB1。

[0028] 具体地，如图1所示，维弧电流输出电路分别与脉冲变压器T1的二次侧以及电源电路的输出正极相连，用于向手工焊电焊机输出维弧电流。

[0029] 进一步，如图1所示，维弧电流输出电路包含：次级二极管D2、滤波电感L1、输出电容C3。次级二极管D2的正极与脉冲变压器T1二次侧的正极相连；滤波电感L1的两端分别连接次级二极管D2的负极与电源电路的输出正极相连；输出电容C3的正极与次级二极管D2的负极相连，输出电容C3的负极分别连接脉冲变压器T1二次侧的负极以及电源电路的输出负极。

[0030] 具体地，如图1所示，电压反馈电路分别与电源管理芯片U1的反馈电压输入端VFB以及电源电路的输出负极相连，用于产生控制电压，控制维弧电流脉冲的宽度。

[0031] 进一步，如图1所示，电压反馈电路包含：第二采样电阻R5、放大电路、分压器、第一光电耦合器U2A、第二光电耦合器U2B、反馈电阻R6。其中，第二采样电阻R5的两端分别连接脉冲变压器T1二次侧的负极以及电源电路的输出负极；放大电路包含放大器U3A和放大电阻R7，放大电阻R7的两端分别与放大器U3A的反向输入端和输出端相连，放大器U3A的反向输入端与电源电路的输出负极和第二采样电阻R5相连；分压器为一对电阻串联而成的串联电路，串联电路的一端接地，一端接高电平，串联电路的中点与放大器U3A的同向输入端相连，分压器输入放大器U3A的电压大小决定了辅助电源的输出维弧电流的大小，在本实施例中，分压器一端接的高电平为15V；第一光电耦合器U2A的输入端与放大器U3A的输出端相连，第二光电耦合器U2B通过第一光电耦合器U2A耦合输入，第二光电耦合器U2B的输出端与电源管理芯片U1的反馈电压输入端VFB相连；反馈电阻R6的两端分别连接电源管理芯片U1的反馈电压输入端VFB和接地，用于在反馈电阻R6中生成电流，以产生反馈电压信号。

[0032] 进一步，在本实施例中，如图1所示，电压反馈电路还包含与反馈电阻R6并联的第二滤波电容C4。

[0033] 进一步，在本实施例中，如图1所示，电压反馈电路还包含：防振荡电容C5，防振荡电容C5选用积分电容，设置在电源管理芯片U1的内部误差放大器端COMP和反馈电压输入端VFB之间，防止电路发生振荡。

[0034] 当工作时，脉冲变压器T1给电源管理芯片U1供电，电源管理芯片U1的输出端OUT输出电流，在驱动电阻R1的后端产生电压，驱动功率开关管T2打开，则在脉冲变压器T1的一次侧产生电流，从而在二次侧通过维弧电流输出电路滤波后输出，产生辅助维弧的小电流，当电源电压发生异常，功率开关管T2的电流增大，当第一采样电阻R2的电压超过1V时，则电源管理芯片U1的OUT端停止输出，驱动电阻R1的后端则产生低电平，则关闭功率开关管T2，保护了功率开关管T2。

[0035] 第二采样电阻R5为辅助维弧电流采样，该采样信号输入到放大器U3A，同时分压器也向放大器U3A输入电压，放大器U3A的输出端经过放大电阻R7放大后，连接到第一光电耦合器U2A的输入端，第一光电耦合器U2A的接收到的电流信号即为电流反馈信号，经光电耦合到第二光电耦合器U2B，在反馈电阻R6上产生电流，从而转化成了反馈电压信号，在经过第二滤波电容C4滤波后连接到了电源管理芯片U1的反馈电压输入端VFB，电源管理芯片U1将反馈电压输入端VFB接收到的反馈电压信号与内部误差放大器COMP同向输入端的基准电压进行比较，产生控制电压，从而控制脉冲的宽度，只需通过小功率的电子器件即可产生小功率维弧电流，无需对电焊机主回路进行任何改造，并实现了精准可控，大大缩减了成本，提高了焊接效果。

[0036] 另外，由于本实施例有小功率的滤波电感，电焊机主回路上只需要提供很小感量的电感，尤其在电焊机开关频率很高的情况下，甚至可以不需输出电感，只通过焊接电缆和接地电缆上的寄生电感就足够，不仅未增加，反而降低了电焊机主回路上的成本。

[0037] 以上，参照图1描述了根据本发明实施例的用于手工焊电焊机的辅助维弧电路，只需通过小功率的电子器件产生小功率维弧电流，无需采用改变电焊机主回路来提高空载电压的方式，大大缩减了成本；并且，由于有小功率的滤波电感，电焊机主回路上只需要提供很小感量的电感，尤其在电焊机开关频率很高的情况下，甚至可以不需输出电感，只通过焊接电缆和接地电缆上的寄生电感就足够，反而降低了电焊机主回路上的成本。

[0038] 需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包含……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0039] 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。。

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