技术领域
[0001] 本
发明属于细丝
焊接技术领域，特别涉及一种细丝微连接专用电源系统。
背景技术
[0002] 微连接焊就是将
工件组合后通过
电极施加压
力，利用
电流通过接头的
接触面及邻近区域产生的
电阻热进行焊接的方法。利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到
熔化或塑性状态，加热
温度和时间不同，使之形成金属结合的一种方法。电阻焊熔核形成时，始终被塑性环包围，熔化金属与空气隔绝，
冶金过程简单。加热时间短，热量集中，故热影响区小，
变形与
应力也小，通常在焊后不必安排校正和
热处理工序。操作简单，易于实现机械化和自动化，改善了劳动条件；生产率高，且无噪声及有害气体。
[0003] 在焊接生产中，常需对同种或异种金属细丝等微型零件进行精密焊接，通常的方法是采用电容储能式电阻
点焊机进行焊接。电容储能焊机可在极短的时间内向焊接区提供集中的
能量，但其主要缺点是焊接过程中的放电电流
波形可调性差，无法进行电流控制，也就不能精确地控制焊接加热过程，这对于一些要求严格而精密的焊接产品就难以适用。如某医疗器械各种丝的焊接，其焊接时
对焊点强度和韧性、飞溅控制及产品合格率都有着极高的要求，必须采用能对输出瞬时电流波形进行精确控制的电阻点焊电源才能满足焊接工艺及焊接
质量的要求。
发明内容
[0004] 针对背景技术存在的问题，本发明提供一种细丝微连接专用电源系统。本发明是基于ATmega8
单片机控制的新型电阻热连接电源，可以在要求的一定时间范围内输出任意波形的微连接电流，完全可以满足特别细的丝连接，该电源也可用于微型元器件制造等其他领域，为实现金属微型件的精密焊接开创了新的方法。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0006] 一种细丝微连接专用电源系统，包括
输出电压可调的逆变式大功率
开关电源和电流波形输出
电路；电流波形输出电路包括单片机和两个以上的恒电流电路；各个恒电流电路分别与逆变式大功率
开关电源、单片机连接。
[0007] 所述的恒电流电路包括NPN功率
三极管和PNP功率三极管；PNP功率三极管的集电极与NPN功率三极管的基极连接；；PNP功率三极管的发射极与工作电源连接；NPN功率三极管的发射极与地线连接单片机的IO口与PNP功率三极管的基极连接，其控制功率三极管的开关状态，控制电流波形的输出；逆变式大功率开关电源与NPN功率三极管的集电极连接。
[0008] 所述单片机与焊机的两个
气动电磁
阀连接；具体连接为：单片机的两个IO口分别由光电
耦合器件T1、T2隔离后，分别通过三极管控制24V继电器J1、J2线圈电源的开通与断开，从而分别控制焊机的两个气动
电磁阀DF1、DF2的通电与断电，实现对焊件的加压。
[0009] 所述输出电压可调的逆变式大功率开关电源包括基于PWM的主控系统，以及与主控系统分别连接的保护电路、电压给定电路、整流滤波电路。
[0010] 所述的电压给定电路包括电压调节电位器，通过电压调节电位器调节电压给定电路的输出电压。
[0011] 包括9个恒电流电路。
[0012] 所述单片机采用ATmega8。
[0013] 本发明中，单片机对微连接电流波形的控制方法为：功率三极管在大功率开关电源供给电压条件下输出电流，大功率开关电源的输出电压根据输出电流大小而可调；单片机的一个IO口控制一个功放PNP的三极管，它工作于开关状态，控制一组功率三极管NPN的基极输入电流，形成恒定的基极电流；利用三极管的放大功能得到恒定的电流，设置功率三极管不同的输入电阻，可以得到不同的输出电流，本发明包括有0.5A，1.0A，2.0A，4.0A，8A各一路，12A电流五路，每路由单片机一个IO口控制，精确控制每路的开关时间，多路功率三极管在单片机控制下进行并联，形成各种波形的脉冲电流；电源的输出电流在0～75A、时间在0.0～1999.9ms的范围内，电流波形任意可调，电流、时间调节
精度分别为0.5A，0.1ms；整个输出电路无滤波电感，故其输出电流上升速度快。
[0014] 与
现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
[0015] 1、本发明实现了微连接通电一定时间内电流波形的任意控制，使采用最佳电流波形细丝连接成为可能，保证按照给定值输出恒流，开辟了新的电流波形任意控制点焊法，是一种理想的精密电阻热微连接电源。
[0016] 2、本发明是基于ATmega8单片机控制的新型电阻热连接电源，可以在要求的一定时间范围内输出任意波形的连接接电流，完全可以满足特别细的丝连接，该电源也可用于微型元器件制造等其他领域，为实现金属微型件的精密焊接开创了新的方法。
附图说明
[0017] 图1为本发明的整体电路图；
[0018] 图2为本发明中恒电流电路的电路图；
[0019] 图3为本发明中输出电压可调的逆变式大功率开关电源的
框图。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0021] 本发明包括输出电压可调的逆变式大功率开关电源和任意电流波形输出电路两个部分组成，见图1，任意电流波形输出电路由单片机和由功率三极管形成的9个恒电流电路组成(图1中具体呈现的有4个)，单片机的9个IO口控制功率三极管的开关状态，实现了微连接通电一定时间内电流输出波形的任意控制，使采用最佳电流波形细丝连接成为可能，保证按照给定值输出恒流，开辟了新的电流波形任意控制点焊法，是一种理想的精密电阻热微连接电源。
[0022] 单片机ATmega8同时控制两路气动电磁阀，由光电耦合器件T1、T2隔离后，经三极管控制24V继电器J、J2线圈电源的通断，从而控制220v气动电磁阀DF1、DF2通电与断电，最终实现对焊件的加压，两路继电器输出用于控制气动电磁换向阀，通过电磁换向阀控制气动回路实现对焊件上两个焊点的依次加压。
[0023] 本发明中，单片机对微连接电流波形的控制方法为：功率三极管在逆变式大功率开关电源供给电压条件下输出电流，逆变式大功率开关电源的输出电压根据输出电流大小的需要而可调；单片机的一个IO口控制一个功放PNP的三极管，它工作于开关状态，控制一组功率三极管NPN的基极输入电流，形成恒定的基极电流，如图1。利用三极管的放大功能得到恒定的电流，设置功率三极管不同的输入电阻，可以得到不同的输出电流，本发明设计有0.5A，1.0A，2.0A，4.0A，8A各一路，12A电流五路，每路由单片机一个IO口控制，精确控制每路的开关时间，多路功率三极管在单片机控制下进行并联，形成各种波形的脉冲电流。电源的输出电流在0～75A、时间在0.0～1999.9ms的范围内，电流波形任意可调，电流、时间调节精度分别为0.5A，0.1ms。整个输出电路无滤波电感，故其输出电流上升速度快。
[0024] 上述微连接电流波形的控制方法(微连接工艺)在上位机(微机)进行编制，焊接参数通过AVR单片机ISP串行
接口和上位机通讯，进行
固化，保存在单片机flash
存储器中，便于
修改工艺参，图1的Q1为电源启动按钮，按下此键，系统工作一次，输出一组双脉冲电流。图1的K1,K2,K3,K4组合成为焊接参数选择控制键，单片机根据K1，K2，K3，K4不同的的组合按照程序设定选择不同的电流和时间组合，在单片机中固化的参数选择其中一组，共计可控制16组工艺参数。单片机能对焊接过程进行控制，监控焊机，保证焊机安全稳定地运行。
[0025] 恒电流电路见图2，单片机的一个IO口PDX通过
偏置电路R3和R4控制一个PNP三极管的基极电流，使PNP三极管也工作于开关方式，通过电阻R6控制功率三极管NPN的基极输入电流，形成恒定的基极电流，也就形成一个NPN功率三极管形成恒定的集极电流。R6不同的阻值可以形成不同的集极电流，NPN功率三极管工作于线性放大方式，使用不同的R6阻值的电阻这样就形成0.5A，1.0A，2.0A，4.0A的恒流电流。一个PNP三极管控制1个NPN功率三极管，形成4.0A的恒流电流；一个PNP三极管控制3个NPN功率三极管，形成12.0A的恒流电流。比采用霍尔电流
传感器等检测反馈电路速度快，非常适用于微连接电流波形的快速控制。
电源系统无电流传感器检测反馈单元，经济性好。
[0026] 图3为输出电压可调的开关电源，大功率开关电源采用逆变
频率为25K hz，大功率开关电源电路的控制为恒压控制，给定电压由焊接区电压加一定偏移量组成，采用了较高的逆变频率,时间调节和反馈控制周期小于等于1ms,响应较快、控制精度较高、参数调节范围广等。
[0027] 除上述优点外，本发明还具有高效节能、小型轻量的显著特点。逆变电路输出端并接一定容量电容器组,适用于阻性、感性等各种负载；开关电源具备缺相、
过热、限压、过压、过流、
短路、超载等保护功能。高频PWM
硬件调整控制技术，反应速度快，输出稳定；负载适应性强；具有输出稳压、限流、短路保护和功率器件过热保护功能；特别是逆变直流电源输出电压根据微连接需要的电压调节，降低功率三极管上的无用功耗，节约
能源。图3中的电压给定电路包括多圈电压调节电位器，圈电压调节电位器可以控制输出电压在一定范围内调节；操作简便，调节分辨力高；开关电源的输入电路大都采用整流加电容滤波电路。在输入电路合闸瞬间会形成很大的瞬时冲击电流，往往会导致输入熔断器烧断，甚至将合闸开关的触点烧坏，为此设置防止冲击电流的软起动电路，以保证开关电源正常而可靠的运行。
