专利汇可以提供一种IGBT逆变无气保护焊机专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种IGBT逆变无气保护焊机。焊机的供电电源110-120V,50/60Hz。其内部通过中隔板分为上、下二层。上层主要布置有 送丝机 、 焊丝 盘轴、前控制板。下层主要布置有功率控制板、输出滤波电抗器、冷却 风 机等。焊机的控制 电路 板分为前控制板和功率控制板。控制电路包括上电缓冲、倍压、整流和滤波电路;IGBT驱动、逆变、输出整流和滤波电路; 开关 电源电路;指示、 电压 和 电流 (或送丝速度)给定、送丝控制电路;输出特性和保护(如过流、过压、欠压和 过热 保护)控制部分。本 说明书 给出了示例焊机的结构示意图及各部分的电路原理图,并进行了相应的说明。本发明焊机采用无气体保护药芯焊丝,具有无需保护气体,可半自动 焊接 的特点,此外,还有控制电路设计简洁、合理、工作可靠性高,产品制造成本低的优点。,下面是一种IGBT逆变无气保护焊机专利的具体信息内容。
1.一种IGBT逆变无气保护焊机,其特征在于:焊机主要包括外壳部分、后面板部分、机箱前面板部分和和内部的控制部分,外壳部分包括提手、机壳上盖板、左侧盖板、机壳底板、右侧盖板和机箱前面板;所述的后面板部分的后面板上安装有电源开关、供电电源线及其固线器和冷却风机;所述的机箱前面板部分设有焊接电缆上的接地夹、焊枪及其电缆,焊枪电缆弹簧式固线器、前控制板、前控制板护盒、输出电流滤波电抗器;内部的控制部分通过中隔板将焊机的内部分为上、下二层;上层部分主要布置主要有送丝机、焊丝盘轴、前控制板和前控制板护盒;下层部分主要布置主要有功率控制板、冷却风机、输出电流滤波电抗器;内部的控制部分还包括控制电路板,焊机的控制电路电路板设计为二块,包括前控制板和功率控制板,前控制板和功率控制板上设置有上电缓冲倍压整流和滤波电路、IGBT驱动逆变输出整流和滤波电路、开关电源电路、指示电压电流给定和送丝控制电路以及输出特性和保护控制电路。
2.如权利要求1所述的一种IGBT逆变无气保护焊机,其特征在于:所述的上电缓冲、倍压、整流和滤波电路包括供电电源,供电系统的保护性接地连接至焊机的金属机箱上;焊机通过电源开关接通电网电源,从电网来的交流电,经过由电阻R1、继电器K1A及其控制电路组成的上电缓冲控制电路后,再供电给由整流桥BR1、电解电容E8和E9组成的倍压、整流和滤波电路,最后获得310V的直流稳定电压;电解电容E8和E9既是倍压电路中的电容,也是整流桥BR1单相全波整流后的滤波电容;310V直流母线电压供给后级由IGBT管、逆变主变压器和快速恢复二极管等组成的逆变主电路;压敏电阻RY1并联在K101电源开关的后端,用于过压保护;电容C7-1并联在310V对地的两端;电阻R2和R4并联,并且并联在电解电容E8的两端;电阻R3和R5并联,并且并联在电解电容E9的两端,之后,电阻R2和R4、R3和R5再串联,并且连接在电解电容E8和E9的两端;上电缓冲的控制电路由NPN型三极管Q5、二极管D24和D25、稳压管DZ7、电阻R45、电容C7和电解电容C29组成,该部分电路的供电电压来自开关电源电路;电阻R1串联在电源输入回路中,电阻R1的两端并联继电器K1A的触头K1B;继电器K1A的一端连接+12V电压和二极管D25的阴极,+12V电压对地之间连接滤波电容C7,二极管D25的阳极连接继电器K1A的另一端和NPN型三极管Q5的集电极,NPN型三极管Q5的发射极接地,NPN型三极管Q5的基极连接二极管DZ7的阳极,二极管DZ7的阴极连接电解电容C29的正极、电阻R45、二极管D24的阳极,电解电容C29的负极接地,电阻R45、二极管D24是并联的,二极管D24的阴极连接+12V电压;继电器K1A的延时就是由其控制电路来实现的,继电器K1A会在电源开关接通,一定延时时间后动作,其触头继电器K1B闭合或短路R1电阻,焊机合闸瞬间串入的R1电阻来限制浪涌电流的。
3.如权利要求1所述的一种IGBT逆变无气保护焊机,其特征在于:所述的IGBT驱动、逆变、输出整流和滤波电路部分,逆变、输出整流和滤波电路由IGBT1和IGBT2、快恢复二极管D1和D2、逆变变压器T3、初级电流检测互感器HGQ,输出整流快恢复二极管D01~D03、输出电流滤波电感L1,以及电阻R17~R19,电容C16~C17、C20~C22,二极管D14和D16组成;IGBT1的G和S端连接至IGBT的驱动电路的一组输出两端;IGBT1的D端连接至倍压、整流和滤波电路的310V端,IGBT1的S端连接快恢复二极管D1的阴极和逆变变压器T3初级绕组的一端,逆变变压器T3初级绕组的另一端连接至初级电流检测互感器HGQ初级的一端,该初级电流检测互感器HGQ初级的另一端连接快恢复二极管D2的阳极和IGBT2的D端,快恢复二极管D2的阴极连接倍压、整流和滤波电路中的310V端,IGBT2的S端连接倍压、整流和滤波电路中地端,IGBT2的G和S端连接至IGBT的驱动电路的另一组输出两端;逆变变压器T3次级绕组的一端连接输出整流快恢复二极管D01的阳极,输出整流快恢复二极管D01的阴极连接输出整流快恢复二极管D02和D03的阴极以及输出电流滤波电感L1的一端,输出电流滤波电感L1的另一端连接焊机的正极性输出端,逆变变压器T3次级绕组的另一端连接输出整流快恢复二极管D02和D03的阳极以及负极性输出端;逆变变压器T3次级绕组的两端并联有电阻R19和电容C20阻容串联吸收保护电路;在焊机的正极性输出端与负极性输出-端之间并联有电容C21~C22串联电路,电容C21与C22的中间连接点连接至供电电源的保护性接地端子,电容C21与C22也是焊机电路的输出抗干扰电容,用于保障焊机器件工作的可靠性;IGBT1、IGBT2、快恢复二极管D1和D2、逆变变压器T3、初级电流检测互感器HGQ组成焊机的单端正激逆变主电路;在每个IGBT的D和S端之间,还并联有电容、电阻和二极管组成的吸收电路;逆变主电路中IGBT的驱动电路由驱动变压器T2,二极管D6~D12,稳压管DZ1~DZ6,场效应管Q7,PNP型三极管Q3和Q4,电阻R20~R23、R26~R28、R30、R58~R59,电容C23~C24、C19器件组成;IGBT1、IGBT2管的二路驱动部分的电路形式基本是一致的;通过驱动电路去控制IGBT1、IGBT2管的通或断工作状态;驱动变压器T2有一个初级绕组和两个次级绕组;驱动变压器T2的初级绕组一端连接稳压管DZ1的阳极、电容C19和温度控制器WK的一端,温度控制器WK的另一端接+15V,电容C19的另一端接地;稳压管DZ1和电容C19同时连接至R25,通过R25去控制三极管D15;稳压管DZ1的阴极连接稳压管DZ2的阳极,稳压管DZ2的阴极连接二极管D9的阴极,二极管D9的阳极连接场效应管Q7的D端和驱动变压器T2初级绕组的另一端;场效应管Q7的S端接地,场效应管Q7的G端连接电阻R58和R59,电阻R59的另一端接地,电阻R58的另一端连接PWM脉冲宽度调制芯片的输出端;对于IGBT1的驱动电路,T2的一个次级绕组,其中一端连接二极管D1的阴极或IGBT1的S端,另一端连接二极管D10的阳极、电阻R21、二极管D12的阴极,二极管D12的阳极连接PNP型三极管Q4的集电极,二极管D10的阴极连接电阻R21的另一端、PNP型三极管Q4的基极、电阻R23和二极管D11的阳极,电阻R23的另一端连接二极管D1的阴极或IGBT1的S端,PNP型三极管Q4的集电极连接电容C24,电容C24的另一端连接二极管D1的阴极或IGBT1的S端;二极管D11的阴极连接PNP型三极管Q4的发射极和电阻R27,电阻R27的另一端连接稳压管DZ5的阴极、电阻R30和IGBT1的G端;稳压管DZ5的阳极连接稳压管DZ6的阳极;稳压管DZ6的阴极、电阻R30的另一端和电容C16连接快恢复二极管D1的阴极或IGBT1的S端;IGBT1的D端连接310V、电阻R17和二极管D14的阳极,电阻R17的另一端与二极管D14的阴极连接在一起,并与电容C16的另一端连接;电阻R17、电容C16、二极管D14构成的电路为IGBT1的RCD吸收电路;类似地,对于IGBT2的驱动电路,驱动变压器T2的另一个次级绕组,其中一端连接IGBT2的S端,另一端连接二极管D7的阳极、电阻R20、二极管D6的阴极,二极管D6的阳极连接PNP型三极管Q3的集电极,二极管D7的阴极连接电阻R20的另一端、PNP型三极管Q3的基极、电阻R22和二极管D8的阳极,电阻R22的另一端连接IGBT2的S端,PNP型三极管Q3的集电极连接电容C23,电容C23的另一端连接IGBT2的S端;二极管D8的阴极连接PNP型三极管Q3的发射极和电阻R26,电阻R26的另一端连接稳压管DZ3的阴极、电阻R28和IGBT2的G端;稳压管DZ3的阳极连接稳压管DZ4的阳极;稳压管DZ4的阴极、电阻R28的另一端、电阻R18和二极管D16的阴极连接IGBT2的S端;IGBT2的D端连接电容C17、二极管D2的阳极、初级电流检测互感器HGQ初级的一端;电阻R18的另一端与二极管D16的阳极连接在一起,并与电容C17的另一端连接;电阻R18、电容C17、二极管D16构成的电路为IGBT2的RCD吸收电路。
4.如权利要求1所述的一种IGBT逆变无气保护焊机,其特征在于:所述的开关电源电路部分,其特征在于:开关电源电路由开关电源变压器T1、场效应管Q30、PWM控制芯片N10、集成稳压器U5和U7,二极管D3~D5、D13、D15、D22、D29~D30、D32~D33,稳压管DZ9,电阻R9~R16、R29、R51~R52、R54~R57,电容C3~C6、C8、C12~C15、C35、C47、C48和C51,电解电容C9~C11、C33、C44、C48和C49组成;其中,一组电路产生+15V、-15V和+24V直流电源电压;另一组电路产生+12V、+12V2直流电源电压;分别供给相应的控制电路带电工作;开关电源电路的供电来自310V,即逆变主电路中的直流母线电压;开关电源变压器T1初级的1号端子连接
310V、二极管D13的阴极和电阻R14,二极管D13的阳极连接电阻R10,电阻R10的另一端连接电阻R9和电容C12,电阻R9和电容C12是并联的,它们的另一端连接开关电源变压器T1初级的3号端子;电阻R14、R13和R12是串联的,它们的另一端连接PWM芯片N10的电源VCC端;+12V连接二极管D5的阳极,二极管D5的阴极连接电容C5、电解电容C10的正极、电阻R11和PWM芯片N10的7脚,电容C5、电解电容C10、电阻R11是并联的;开关电源变压器T1初级的3号端子连接场效应管Q30的D端,场效应管Q30的G端连接电阻R55、R54和稳压管DZ9的阴极,电阻R55的另一端连接PWM芯片N10的6脚输出端;电阻R54和稳压管DZ9是并联的,它们的另一端连接场效应管Q30的S端、电阻R29、R51和R52,R51和R52是并联的,它们的另一端接地,电阻R29的另一端连接PWM芯片N10的3脚,该3脚还连接电容C14,电容C14的另一端接地;PWM芯片N10的8脚连接电容C6、电阻R56,电容C6的另一端接地,电阻R56的另一端连接PWM芯片N10的4脚;
PWM芯片N10的4脚与5脚之间并联电容C35,PWM芯片N10的5脚接VGND地;PWM芯片N10的2脚连接R57、C15、C13、R16,R16的另一端连接+12V端,R57的另一端接VGND地,C13的另一端连接PWM芯片N10的1脚,电容C15的另一端连接电阻R15,电阻R15的另一端连接PWM芯片N10的1脚;开关电源变压器T1的一个次级,其一端6脚接地,其另一端5脚连接二极管D3和D4的阳极,二极管D3和D4是并联的,二极管D3和D4的阴极对地之间并联有电解电容C33和电容C8,二极管D3和D4的阴极端输出的电压是+12V;+12V连接二极管D15的阳极,二极管D15的阴极连接二极管D22的阳极,二极管D15的阴极也是+12V2的电压输出端子;二极管D22的阴极和地连接至一插头,通过该CN插头连接至高速直流冷却风扇;开关电源变压器T1的一个次级,其11号端子接地,其12号端子连接二极管D32和D33的阳极,二极管D32和D33是并联的,它们的阴极连接电解电容C44的正极,即+24V输出端,电解电容C44的阴极接地,+24V输出端对地之间还并联有电容C51;开关电源变压器T1的另一个次级,开关电源变压器T1的8号端子接地,开关电源变压器T1的9号端子连接二极管D30的阳极,二极管D30的阴极连接集成稳压器U7的输入端;集成稳压器U7的输入端对地之间并联有电解电容C11和电容C4;集成稳压器U7的输出端对地之间并联有电解电容C9和电容C3,集成稳压器U7的输出端输出+15V直流电压;开关电源变压器T1的10号端子连接二极管D29的阴极,二极管D29的阳极连接集成稳压器U5的输入端;集成稳压管U7的输入端对D地之间并联有电解电容C49和电容C47;集成稳压管U5的输出端对地之间并联有电解电容C48和电容C46,集成稳压器U5的输出端输出-15V直流电压。
5.如权利要求1所述的一种IGBT逆变无气保护焊机,其特征在于:所述的指示、电压和电流给定、送丝控制电路通过其接口连接到送丝机构的电机;包括NPN型功率三极管QM1,稳压器N13,焊机的焊枪开关QKG, NPN型达林顿三极管Q13,焊机的输出电压调节电位器RP-VOL,焊机的输出电流或送丝速度调节电位器RP-CURR;焊机的指示、电压给定、送丝控制电路除了由上述元器件组成外,还由二极管D37,电阻R6、R7、R25、R25-1、R31、R32、R34、R40、R44、R60,电容C25、C26、C39,电解电容C96组成;电阻R6连接+15V,电阻R6的另一端连接焊机的电源指示灯的阳极,该电源指示灯的阴极接地;输出电压调节电位器RP-VOL的中点与接地之间连接电容C39,输出电压调节电位器RP-VOL的一端连接电阻R60后接地,输出电压调节电位器RP-VOL的另一端连接电阻R40后接至+15V;输出电流或送丝速度调节电位器RP-CURR的一端连接电阻R31后接地,输出电压调节电位器RP-VOL的另一端悬空,输出电流或送丝速度调节电位器RP-CURR的中点连接电阻R32,电阻R32的另一端连接NPN型达林顿三极管Q13的集电极、电容C25、电阻R34和稳压器N13的调节端1脚,电容C25的另一端接地,电阻R34的另一端连接NPN型功率三极管QM1的基极、稳压器N13的输出Vout端、R25-1,R25-1的另一端连接QM1的发射极,NPN型功率三极管QM1的集电极与发射极之间并联有R25,QM1的集电极连接稳压管N13的输入端,也是+24端;+24端与+24V端之间连接有焊枪开关QKG;NPN型功率三极管QM1的发射极与地之间,并联有电容C96、C26和送丝电机。
6.如权利要求1所述的一种IGBT逆变无气保护焊机,其特征在于:所述的输出特性和保护控制电路部分的输出特性控制电路由PWM控制芯片U1、运算放大器U9,NPN型三极管D1,场效应管Q8,PNP型三极管D5,稳压管DZ8、二极管D2、 D3A、D3B、D27,电阻R01、R03、R04、R05、R06、R09、R10、R14、R26~R29、R37、R38、R41、R42、R46、R48~R50、R62~R64、R66~R68,电容C1~C3、C5~C7、C9、C28、C30~C34、C41~C43,微调电位器RV1组成;运算放大器U9组成电压跟随器,电阻R42的一端连接电压给定信号,电阻 R42的另一端连接运算放大器U9的同相输入端,该同相输入端连接电阻R41后接地,运算放大器U9B的输出端连接电阻R63,电阻R63的另一端连接运算放大器U9的同相输入端、二极管D27的阴极、电容C42、C42的另一端接地,二极管D27的阳极连接电阴R64、场效应管Q8的集电极,电阻R64的另一端接+15V,场效应管Q8的发射极接地,场效应管Q8的基极连接电容C43、电阻R48,电容C43的另一端接地,电阻R48的另一端连接运算放大器U9的输出端;运算放大器U9的供电电压为+15V和-15V;正极连接至焊机输出端的反馈电压,电阻R37连接正极,电阻R37的另一端连接电容C28,C28的另一端接地;同时连接电阻R38、电容C30、电阻R46、电阻R49,电阻R38、电容C30的另一端接地,电阻R46的另一端连接电容C31,电容C31的另一端连接电阻R49的另一端,此端还连接至运算放大器U9的反相输入端;反相输入端连接电阻R62、电容C32、电容C34和稳压管DZ8的阴极,电容C32的另一端连接运算放大器U9的输出端;电阻R62的另一端连接电容C41,电容C41的另一端接地;电容C34的另一端连接电阻R50,电阻R50的另一端连接运算放大器U9的输出端;
稳压管DZ8的阳极连接电阻R68、二极管D26的阳极,二极管D26的阴极连接运算放大器U9的输出端,电阻R68的另一端连接-15V;运算放大器U9及其外围器件组成近似比例积分控制运算环节的电路;运算放大器U9的输出端连接电阻R66,电阻R66的另一端连接至NPN型三极管D10的集电极和电阻R27,电阻R27的另一端连接PWM控制芯片U1的1脚;NPN型三极管D10的发射极接地,NPN型三极管D10的基极受过热保护、过压保护控制电路的控制;电位器用于电压反馈量设定或输出电压校正,便于准确控制输出电压;PWM控制芯片U1的6脚PWM输出端连接控制场效应管Q7的信号端;PWM控制芯片U1的3脚对地之间并联有电阻R05、电容C6、电阻R14,PWM控制芯片U1的3脚连接电阻R03,电阻R03的另一端连接三极管的发射极;PWM控制芯片U1的3脚连接电阻R10,电阻R10的另一端连接电容C5、电阻R09,电容C5的另一端接地,电阻R09的另一端连接二极管D3B的阴极和电阻R67,电阻R67的另一端接地,二极管D3B的阳极连接二极管D3A的阴极、电阻R04,电阻R04的另一端接地,二极管D3A的阳极连接稳压管D2的阳极,稳压管D2的阴极接地,信号端连接电流检测互感器HGQ的电流反馈信号;PWM控制芯片U1的5脚接地;PWM控制芯片U1的4脚对地之间并联有电容C1和电容C08,PWM控制芯片U1的4脚还连接三极管D1的基极;PWM控制芯片U1的8脚对地之间连接电容C2、三极管D1的集电极,PWM控制芯片U1的8脚对4脚之间并联有电阻R01、电阻R26;PWM控制芯片U1的2脚对地之间连接电阻R29,PWM控制芯片U1的2脚对1脚之间并联有电容C9和电阻R28;PWM控制芯片U1的1脚对地之间连接电容C7,PWM控制芯片U1的1脚连接电阻R27,电阻R27的另一端连接三极管D10的集电极、电阻R66,电阻R66的另一端连接运算放大器U9的输出端,三极管D10的发射极接地;PWM控制芯片U1的7脚对地之间连接电容C3,PWM控制芯片U1的7脚连接电阻R02、三极管D5的集电极,三极管D5的发射极接+15V,三极管D5的基极与发射极之间连接有电阻R06,三极管D5的基极连接稳压管D11阴极,稳压管D11的阳极连接电阻R07、二极管D12A的阴极,电阴R07的另一端连接运算放大器U5A的输出,二极管D12A的阳极连接运算放大器U5B的输出;
电阻R02的另一端连接二极管D7A的阳极,二极管D7A的阴极连接电阻R12、运算放大器U5C的反相输入端;电阻R12的另一端连接+15V,+15V对地之间并联有电阻R13和电容C11;运算放大器U5C的同相输入端与运算放大器U5D的同相输入端、运算放大器U5A的反相输入端、电阻R17、电容C16连接,电容C16的另一端接地,电阻R17的另一端连接运算放大器U5B的同相输入端;运算放大器U5B的同相输入端与输出端之间连接有电阻R16,运算放大器U5B的输出端连接二极管D12A的阳极;+15V对地之间连接电容C40,电阻R23连接+15V,电阻R23的另一端连接稳压管D14的阴极电容C16和电阻R17,以及运算放大器U5C和运算放大器U5D的同相输入端;电阻R15和二极管D13A的阴极连接+15V,电阻R15和二极管D13A的另一端连接电容C17和运算放大器U5B的反相输入端,C17的电容另一端接地;电阻R08、电阻R11、电阻R33、电阻R74,电解电容C50,二极管D28、二极管D30、二极管D31和二极管D4B,运算放大器U5D,NPN型三极管D10组成焊枪开关检测控制电路;运算放大器U5D组成的电路是电压比较器、电阻R18、电阻管R20、电阻R21、电阻R24、电阻R35、电阻R36、电阻R39、电阻R43、电阻R53、电阻R65、稳压管D35、稳压管D34、电容C36、电容C10、电容C13、光耦U6、二极管D4A、二极管D9A、运算放大器U5A和NPN型三极管D10组成过压保护控制电路;电阻R24、电阻R35、电阻R36、电阻R39、电阻R43是串联的,电阻R24和电阻R43的一端连接在直流母线电压310V及其地之间,电阻R53连接在电阻R36和电阻R39的连接点上,稳压管D35和稳压管D34是正串联的,电阻R53的另一端连接稳压管D35的阴极,稳压管D34的阳极连接电容C36和光耦U6中发光二极管的阳极,电容C36的另一端和光耦U6中发光二极管的阴极接地;电阻R65和二极管D9A是并联在光耦U6中输出级的三极管两端的,二极管D9A的阴极和光耦U6中三极管的集电极连接+15V,二极管D9A的阳极和光耦U6中三极管的发射极连接电容C13和电阻R21,电容C13的另一端接地,电阻R21的另一端连接至运算放大器U5A的同相输入端;运算放大器U5A的同相输入端与输出之间连接有电阻R18,运算放大器U5A的输出连接电阻R20,电阻R20的另一端连接二极管D4A的阳极,二极管D4A的阴极连接三极管D10的基极;三极管D10的集电极通过电阻R27连接至PWM芯片U1的1脚,三极管D10的发射极接地;电阻R18、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R24、电阻R25、电阻R65、NPN型三极管D15、电容C15、电容C13、二极管D4A、二极管D9A和运算放大器U5A组成过热保护控制电路;NPN型三极管D15的发射极接地,NPN型三极管D15的基极与发射极之间并联有电阻R24和电容C15;NPN型三极管D15的集电极连接R22,电阻R22的另一端连接电阻R65、二极管D9A的阳极、电阻R21,电阻R65的另一端、二极管D9A的阴极连接+
15V,电阻R21的另一端连接运算放大器U5A的同相输入端, 集成PWM芯片U1及其周围的电阻、电容等器件组成 IGBT管的逆变PWM控制电路。
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