CN102593815A - 一种逆变焊割设备输入端的防雷电路 - Google Patents

一种逆变焊割设备输入端的防雷电路 Download PDF

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夏斌
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本发明公开了一种三相逆变焊割设备输入端的防雷电路，包括三相输入缆线、3个差模压敏电阻、放电管和3个共模压敏电阻，3个压敏电阻分别接在3根输入缆线之间，3个共模压敏电阻的一端分别接3根输入缆线，另一端接放电管的一端，放电管的另一端接地。本发明解决了高级别防雷设置时压敏电阻残压高于主开关管耐压值而导致器件损坏的问题，三相逆变焊割设备在宽电压输入或者雷击条件恶劣的情况下可以达到D级别防雷的规格，保证了三相逆变焊割设备的可靠性。

Description

一种逆变焊割设备输入端的防雷电路
[技术领域]
本发明涉及逆变焊割设备，尤其涉及一种三相逆变焊割设备输入端的防雷电路。
[背景技术]
传统三相逆变焊割设备的输入端防雷电路如图1所示，在三相输入端口或者输入整流桥上直接并上压敏电阻R，来吸收雷击能量，保护后级开关电路不被雷击损坏。
图1的电路简单实用，但不能抗共模雷击，差模压敏电阻R动作之后的残压与动作电压、额定电压标称值有关，当额定电压越小，动作电压越低，残压也较低。若需要保证残压较低不致于损坏主开关管，则需要选用额定电压等级较低的压敏电阻，这就限制了设备的输入电压范围，否则将引起在正常输入电压范围内压敏电阻动作。但焊机较宽的输入电压范围在实际工作环境中却是必需的。
而且当压敏电阻雷击的级别较高，如达到D级别(6kV/3kA等级；1.2/50-8/20μs组合波)时，压敏电阻残压也会较高，可能达到1200V以上，压敏电阻残压高于主开关管耐压值而导致I GBT(全桥1200V开关管)很容易因过压而损坏。
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种在宽电压输入或者雷击条件恶劣的情况下达到较高级别防雷的规格，能够保证焊割设备可靠运行的三相逆变焊割设备输入端的防雷电路。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种三相逆变焊割设备输入端的防雷电路，包括三相输入缆线、3个差模压敏电阻、放电管和3个共模压敏电阻，3个压敏电阻分别接在3根输入缆线之间，3个共模压敏电阻的一端分别接3根输入缆线，另一端接放电管的一端，放电管的另一端接地。
以上所述的三相逆变焊割设备输入端的防雷电路，所述的放电管是气体放电管。
以上所述的三相逆变焊割设备输入端的防雷电路，包括检测母线电压过压而关闭主开关管驱动的控制电路，所述检测母线电压过压而关闭主开关管驱动的控制电路包括差分放大检测电路、比较电路和三极管开关电路，差分放大检测电路的两个输入端分别接焊机主电路三相输入整流电路输出母线电压的正、负极，差分放大检测电路接比较电路的一个输入端，比较电路的另一个输入端接参考电压，比较电路的输出端接三极管开关电路的控制端，三极管开关电路的一端接制电路的电源地，另一端接焊机主开关管的驱动端。
以上所述的三相逆变焊割设备输入端的防雷电路，所述的差分放大检测电路包括第一运放、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，第一运放的同相输入端通过第一电阻接所述三相输入整流电路输出母线电压的正极，第一运放的反相输入端通过第二电阻接所述三相输入整流电路输出母线电压的负极，第三电阻的一端接第一运放的同相输入端，另一端接控制电路的电源地；第四电阻的一端接第一运放的反相输入端，另一端接第一运放的输出端。
以上所述的三相逆变焊割设备输入端的防雷电路，所述的比较电路包括第二运放和第五电阻，第一运放的输出端通过第五电阻接第二运放的同相输入端，第二运放的反相输入端接参考电压。
以上所述的三相逆变焊割设备输入端的防雷电路，所述的三极管开关电路包括NPN三极管、第六电阻、第七电阻和第八电阻，第六电阻的一端接第二运放的输出端，另一端接控制电路电源正极；第七电阻的一端接第二运放的输出端，另一端接NPN三极管的基极；第八电阻的一端接NPN三极管的基极，另一端接NPN三极管的发射极；NPN三极管的发射极接控制电路的电源地，集电极接接焊机主开关管的驱动端。
本发明三相逆变焊割设备输入端的防雷电路解决了高级别防雷设置时压敏电阻残压高于主开关管耐压值而导致器件损坏的问题，三相逆变焊割设备在宽电压输入或者雷击条件恶劣的情况下可以达到D级别防雷的规格，保证了三相逆变焊割设备的可靠性。
[附图说明]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是现有技术三相逆变焊割设备输入端防雷电路的电路图。
图2是本发明实施例三相逆变焊割设备输入端防雷电路的电路图。
图3是本发明实施例检测母线电压过压而关闭主开关管驱动的控制电路。
[具体实施方式]
在图2所示的本发明实施例三相逆变焊割设备输入端防雷电路中，包括三相输入缆线U、V、W，3个差模压敏电阻R、气体放电管G和3个共模压敏电阻R1，3个压敏电阻R分别接在3根输入缆线U、V、W之间，3个共模压敏电阻R1的一端分别接3根输入缆线U、V、W，另一端接放电管G的一端，放电管G的另一端接地。
本实施例输入前级三相对地再加一级共模对地压敏电阻，压敏电阻与气体放电管相连，接到大地，可以有效泄放共模雷击能量。
本发明的实施例还包括图3所示的检测母线电压过压而关闭主开关管驱动的控制电路，检测母线电压过压而关闭主开关管驱动的控制电路包括差分放大检测电路、比较电路和三极管开关电路，差分放大检测电路的两个输入端分别接焊机主电路的三相输入整流电路输出母线电压的正、负极，差分放大检测电路接比较电路的一个输入端，比较电路的另一个输入端接参考电压，比较电路的输出端接三极管开关电路的控制端，三极管开关电路的一端接制电路的电源地，另一端接焊机主开关管的驱动端。
差分放大检测电路包括第一运放U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，第一运放U1的同相输入端通过第一电阻R1接三相输入整流电路输出母线电压的正极+BUS，第一运放U1的反相输入端通过第二电阻R2接三相输入整流电路输出母线电压的负极-BUS，第三电阻R3的一端接第一运放U1的同相输入端，另一端接控制电路的电源地，第四电阻R4的一端接第一运放U1的反相输入端，另一端接第一运放U1的输出端。
比较电路包括第二运放U2和第五电阻R5，第一运放U1的输出端通过第五电阻R5接第二运放U2的同相输入端，第二运放U2的反相输入端接参考电压REF，REF是参考的保护电压，其大小为需要保护的母线过压点折算到差分放大电路后级的电压值。
三极管开关电路包括NPN三极管Q1、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8，第六电阻R6的一端接第二运放U2的输出端，另一端接控制电路电源正极Vcc；第七电阻R7的一端接第二运放U2的输出端，另一端接NPN三极管Q1的基极；第八电阻R8的一端接NPN三极管Q1的基极，另一端接NPN三极管Q1的发射极；NPN三极管Q1的发射极接控制电路的电源地，集电极接接焊机主开关管的驱动端，DRV是后级主开关管的驱动信号。上述电路原理是：通过差分放大检测电路检测到焊机主电路中三相输入整流电路输出母线电压的值(u1)，当u1＞+REF时，运放U2输出的信号u2变高，使得三极管Q1开通，信号DRV拉低，达到封锁主开关管驱动信号的目的。此电路还有一个优点是：当雷击电压消失后(雷击过压一般时间很短)，后级的驱动信号自动恢复，焊机的工作不受影响。本电路通过检测母线电压的峰值大小，当大于某个值比如1000V后关闭开关管驱动，则原来有一个主开关管承受雷击残压变为由2个主开关管承受，则失效的几率大大降低。本发明以上实施例的解决了高级别防雷设置时压敏电阻R残压高于主开关管耐压值而导致器件损坏的问题，三相逆变焊割设备在宽电压输入或者雷击条件恶劣的情况下可以达到D级别防雷的规格，保证了三相逆变焊割设备的可靠性。

Claims (6)

1.一种三相逆变焊割设备输入端的防雷电路，包括三相输入缆线和3个差模压敏电阻，3个差模压敏电阻分别接在3根输入缆线之间，其特征在于，包括放电管和3个共模压敏电阻，3个共模压敏电阻的一端分别接3根输入缆线，另一端接放电管的一端，放电管的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的三相逆变焊割设备输入端的防雷电路，其特征在于，所述的放电管是气体放电管。
3.根据权利要求1所述的三相逆变焊割设备输入端的防雷电路，其特征在于，包括检测母线电压过压而关闭主开关管驱动的控制电路，所述检测母线电压过压而关闭主开关管驱动的控制电路包括差分放大检测电路、比较电路和三极管开关电路，差分放大检测电路的两个输入端分别接焊机主电路三相输入整流电路输出母线电压的正、负极，差分放大检测电路接比较电路的一个输入端，比较电路的另一个输入端接参考电压，比较电路的输出端接三极管开关电路的控制端，三极管开关电路的一端接制电路的电源地，另一端接焊机主开关管的驱动端。
4.根据权利要求3所述的三相逆变焊割设备输入端的防雷电路，其特征在于，所述的差分放大检测电路包括第一运放、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，第一运放的同相输入端通过第一电阻接所述三相输入整流电路输出母线电压的正极，第一运放的反相输入端通过第二电阻接所述三相输入整流电路输出母线电压的负极，第三电阻的一端接第一运放的同相输入端，另一端接控制电路的电源地；第四电阻的一端接第一运放的反相输入端，另一端接第一运放的输出端。
5.根据权利要求4所述的三相逆变焊割设备输入端的防雷电路，其特征在于，所述的比较电路包括第二运放和第五电阻，第一运放的输出端通过第五电阻接第二运放的同相输入端，第二运放的反相输入端接参考电压。
6.根据权利要求5所述的三相逆变焊割设备输入端的防雷电路，其特征在于，所述的三极管开关电路包括NPN三极管、第六电阻、第七电阻和第八电阻，第六电阻的一端接第二运放的输出端，另一端接控制电路的电源正极；第七电阻的一端接第二运放的输出端，另一端接NPN三极管的基极；第八电阻的一端接NPN三极管的基极，另一端接NPN三极管的发射极；NPN三极管的发射极接控制电路的电源地，集电极接接焊机主开关管的驱动端。
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