CN104308330A - 一种电焊机及其恒流控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电焊机及其恒流控制电路，该恒流控制电路包括脉冲驱动模块；电流给定模块，用于产生焊接电流给定信号，并将所述电流给定信号进行反向比例放大；电流反馈模块，用于对电焊机的原边电流进行采样以获取电流反馈信号；PI调节模块，用于将电流反馈信号与反向比例放大后的电流给定信号进行叠加，并进行PI调节；斜波补偿模块，用于对电流反馈信号进行斜波补偿；脉宽调制模块，用于根据PI调节后的信号与斜波补偿后的信号产生PWM信号，并将所述PWM信号输出至所述脉冲驱动模块。实施本发明的技术方案，电路结构简单、成本低。

Description

一种电焊机及其恒流控制电路
技术领域
本发明涉及电弧焊接领域，尤其涉及一种电焊机及其恒流控制电路。
背景技术
电焊机是利用正负两极在瞬间短路时产生的高温电弧来熔化电焊条上的焊料和被焊材料，来达到使它们结合的目的。电焊机相当于一个大功率的变压器。
目前，现有电焊机通过采用分流器或霍尔传感器采样二次侧直流电流并进行反馈来进行恒流控制，但这种恒流控制电路的电路结构复杂、成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述电路结构复杂、成本高的缺陷，提供一种电焊机及其恒流控制电路，电路简单、成本低。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电焊机的恒流控制电路，包括脉冲驱动模块，所述恒流控制电路还包括：
电流反馈模块，用于对电焊机的原边电流进行采样以获取电流反馈信号；
电流给定模块，用于产生焊接电流给定信号，并将所述电流给定信号进行反向比例放大；
PI调节模块，用于将电流反馈信号与反向比例放大后的电流给定信号进行叠加，并进行PI调节；
斜波补偿模块，用于对电流反馈信号进行斜波补偿；
脉宽调制模块，用于根据PI调节后的信号与斜波补偿后的信号产生PWM信号，并将所述PWM信号输出至所述脉冲驱动模块。
在本发明所述的电焊机的恒流控制电路中，所述恒流控制电路还包括：
软启动模块，用于对所述脉宽调制模块进行软启动。
在本发明所述的电焊机的恒流控制电路中，所述恒流控制电路还包括：
电源模块，用于为所述脉宽调制模块提供工作电压。
在本发明所述的电焊机的恒流控制电路中，所述电流给定模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、电位器和第一运放，其中，第一电阻、电位器和第三电阻依次串联在高电平和地之间，所述第二电阻的第一端连接所述第一电阻和电位器的连接点，所述第二电阻的第二端连接所述第一运放的反相输入端，所述第一运放的同相输入端接地，所述第四电阻连接在所述第一运放的反相输入端和输出端之间，所述第五电阻的第一端连接所述第一运放的输出端。
在本发明所述的电焊机的恒流控制电路中，所述电流反馈模块包括：二极管整流桥、二极管、第六电阻、第七电阻和第二运放，其中，所述二极管整流桥的两个输入端接入电焊机的原边电流，所述二极管整流桥的正输出端通过所述第六电阻接所述第二运放的同相输入端，所述第二运放的反相输入端连接其输出端，所述二极管的正极连接所述第二运放的输出端，所述二极管的负极连接所述第七电阻的第一端。
在本发明所述的电焊机的恒流控制电路中，所述PI调节模块包括：第三运放、第八电阻、第一电容，其中，所述第三运放的反相输入端分别连接所述第五电阻的第二端和所述第七电阻的第二端，所述第三运放的同相输入端接地，所述第八电阻的第一端连接所述第三运放的反相输入端，所述第八电阻的第二端通过所述第一电容接所述第三运放的输出端。
在本发明所述的电焊机的恒流控制电路中，所述PI调节模块还包括：第九电阻、第十电阻和第二电容，其中，所述第九电阻的第一端连接所述第三运放的输出端，所述第九电阻的第二端通过所述第十电阻接地，所述第二电容并联在所述第十电阻的两端，所述第九电阻的第二端还连接所述脉宽调制模块的误差放大器同相输入端。
在本发明所述的电焊机的恒流控制电路中，所述斜波补偿模块包括：第四运放、第十一电阻、第十二电阻，其中，所述第四运放的同相输入端连接所述脉宽调制模块的三角波输出端，所述第四运放的反相输入端连接其输出端，所述第十一电阻的第一端连接所述二极管整流桥的正输出端，所述第十二电阻的第一端连接所述第四运放的输出端，所述第十一电阻的第二端和所述第十二电阻的第二端分别连接所述脉宽调制模块的电流检测比较器同相输入端。
在本发明所述的电焊机的恒流控制电路中，所述软启动模块包括第十三电阻、第十四电阻、第三电容，其中，所述第十三电阻的第一端接地，所述第十三电阻的第二端连接所述脉宽调制模块的软启动端，所述第十三电阻的第二端还通过所述第十四电阻接所述脉宽调制模块的软启动电容接入端，所述第三电容连接在所述脉宽调制模块的软启动电容接入端和地之间。
本发明还构造一种电焊机，包括以上所述的恒流控制电路。
实施本发明的技术方案，采用电焊机的原边电流作为电流反馈信号，并将其与电流给定信号进行PI调节，然后送入脉宽调制模块。同时，在对电流反馈信号进行斜波补偿后也送入脉宽调制模块。脉宽调制模块根据PI调节后的信号及斜波补偿后的信号产生PWM信号，并送入脉冲驱动模块。由于采用电焊机的原边电流作为电流反馈信号，可省去分流器和霍尔传感器，因此该恒流控制电路结构简单、成本较低。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明电焊机的恒流控制电路实施例一的逻辑图；
图2是本发明电焊机的恒流控制电路实施例二的电路图。
具体实施方式
图1是本发明电焊机的恒流控制电路实施例一的逻辑图，该恒流控制电路包括：脉宽调制模块1、电流给定模块4、电流反馈模块5、斜波补偿模块6、PI调节模块7和脉冲驱动模块8，其中，电流给定模块4用于产生焊接电流给定信号，并将所述电流给定信号进行反向比例放大；电流反馈模块5用于对电焊机的原边电流进行采样以获取电流反馈信号；PI调节模块7用于将电流反馈信号与反向比例放大后的电流给定信号进行叠加，并进行PI调节；斜波补偿模块6用于对电流反馈信号进行斜波补偿；脉宽调制模块1用于根据PI调节后的信号与斜波补偿后的信号产生PWM信号，并将所述PWM信号输出至脉冲驱动模块8。
该实施例的恒流控制电路在进行恒流控制时，采用电焊机的原边电流作为电流反馈信号，并将其与电流给定信号叠加后进行PI调节，然后送入脉宽调制模块。同时，在对电流反馈信号进行斜波补偿后也送入脉宽调制模块。脉宽调制模块根据PI调节后的信号及斜波补偿后的信号产生PWM信号，并送入脉冲驱动模块。由于采用电焊机的原边电流作为电流反馈信号，可省去分流器和霍尔传感器，因此该恒流控制电路结构简单、成本较低。
图2是本发明电焊机的恒流控制电路实施例二的电路图，该实施例的恒流控制电路除包括脉宽调制模块1、电流给定模块4、电流反馈模块5、斜波补偿模块6、PI调节模块7和脉冲驱动模块8外，还包括电源模块2和软启动模块3，其中，电源模块2用于为脉宽调制模块1提供工作电压；软启动模块3用于对脉宽调制模块1进行软启动。
下面结合图2具体说明每个模块的电路结构：
脉宽调制模块1选用电流型脉宽调制器U1。
在电流给定模块4中，电阻R7、电位器VR1和电阻R9依次串联在高电平(VCC)和地之间，电阻R8的第一端连接电阻R7和电位器VR1的连接点，电阻R8的第二端连接运放U2B的反相输入端，运放U2B的同相输入端接地，电阻R10连接在运放U2B的反相输入端和输出端之间，电阻R11的第一端连接运放U2B的输出端。
在电流反馈模块5中，二极管D1、D2、D3、D4组成二极管整流桥，该二极管整流桥的两个输入端接入电焊机的原边电流，该二极管整流桥的负输出端接地，电阻R4和电容C7分别连接在该二极管整流桥的正负输出端之间。该二极管整流桥的正输出端还通过电阻R5接运放U2C的同相输入端，运放U2C的反相输入端连接其输出端，二极管D5的正极连接运放U2C的输出端，二极管D5的负极连接电阻R6的第一端。
在PI调节模块7中，运放U2A的反相输入端分别连接电阻R11的第二端和电阻R6的第二端，运放U2A的同相输入端接地，电阻R12的第一端连接运放U2A的反相输入端，电阻R12的第二端通过电容C8接运放U2A的输出端。电阻R13的第一端连接运放U2A的输出端，电阻R13的第二端通过电阻R14接地，电容C11并联在电阻R14的两端，电阻R13的第二端还连接脉宽调制器U1的误差放大器同相输入端(脚5)。另外，电容C12连接在运放U2A的同相输入端和反相输入端之间，运放U2A的两个电源端分别接高电平(VCC)，而且，电容C9、C10分别连接在运放U2A的两个电源端和地之间。
在斜波补偿模块6中，运放U2D的同相输入端连接脉宽调制器U1的三角波输出端(脚8)，运放U2D的反相输入端连接其输出端，电阻R15的第一端连接二极管整流桥的正输出端，电阻R16的第一端连接运放U2D的输出端，电阻R15的第二端和电阻R16的第二端分别连接脉宽调制器U1的电流检测比较器同相输入端(脚4)。
在软启动模块3中，电阻R2的第一端接地，电阻R2的第二端连接脉宽调制器U1的软启动端(脚1)，电阻R2的第二端还通过电阻R3接脉宽调制器U1的软启动电容接入端(脚2)，电容C6连接在脉宽调制器U1的软启动电容接入端和地之间。另外，电容C5连接在所述电阻R2的第二端和地之间。
在电源模块2中，脉宽调制器U1的电源端连接高电平(VCC)，电容C1、C2连接在脉宽调制器U1的电源端和地之间，电阻R1的第一端连接脉宽调制器U1的电源端，电阻R1的第二端连接脉宽调制器U1的输出级偏置电压输入端(脚13)，电容C3、C4连接在脉宽调制器U1的输出级偏置电压输入端和地之间。
另外，脉宽调制器U1的两个输出端(脚11、14)分别连接脉冲驱动模块8的两个输入端，该脉宽调制器U1的两个输出端输出两路相位相差180度且有一定死区的PWM信号。
下面说明该电焊机的恒流控制电路的工作原理：
脉宽调制器U1在工作时由高电平VCC供电，且通过调整电阻R17、电容C13的值来调整脉宽调制器U1的工作频率。而且，在脉宽调制器U1不工作时，其软启动端由内部电路锁电位至0V；在脉宽调制器U1工作时，其软启动电容接入端输出高电平，此时，其软启动端的电压由该高电平经电阻R2、R3分压提供，所以，在脉宽调制器U1刚开始工作时，其软启动端的电压由0V慢慢升至一个稳定电压，软启动的时间由电容C5、电阻R3决定。
电焊机的原边电流经二极管整流桥整流，再经电阻R4、电容C7滤波后，送入运放U2C进行信号跟随，从而产生电流反馈信号。高电平(VCC)经电阻R7、电位器VR1、电阻R9分压后，送入运放U2B进行反向比例放大，从而产生反向比例放大后的电流给定信号。反向比例放大后的电流给定信号与电流反馈信号进行叠加，然后送入由运放U2A、电阻R12、电容C8组成的比例积分电路进行PI调节，PI调节后的信号再经电阻R13、R14分压及电容C11滤波后送入脉宽调制器U1的误差放大器同相输入端。
同时，电流反馈信号和脉宽调制器U1的三角波输出端所输出信号进行斜波补偿后，送入脉宽调制器U1的电流检测比较器同相输入端。然后，脉宽调制器U1内部的误差放大器对其同相输入端输入的信号进行放大后，送入脉宽调制器U1内部的电流检测比较器的反相输入端，脉宽调制器U1内部的电流检测比较器将其与斜波补偿后的信号进行比较，并根据比较结果使脉宽调制器U1的两输出端输出相位相差180度，且有一定死区的PWM信号。当电流给定信号不变，电焊机的输出电流发生波动时，电流反馈信号也会发生变化，脉宽调制器U1输出的PWM信号的占空比就会相应变化，从而使电焊机保持恒流输出。
另外，本发明还构造一种电焊机，该电焊机包括以上所述的恒流控制电路。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种电焊机的恒流控制电路，包括脉冲驱动模块，其特征在于，所述恒流控制电路还包括：
电流反馈模块，用于对电焊机的原边电流进行采样以获取电流反馈信号；
电流给定模块，用于产生焊接电流给定信号，并将所述电流给定信号进行反向比例放大；
PI调节模块，用于将电流反馈信号与反向比例放大后的电流给定信号进行叠加，并进行PI调节；
斜波补偿模块，用于对电流反馈信号进行斜波补偿；
脉宽调制模块，用于根据PI调节后的信号与斜波补偿后的信号产生PWM信号，并将所述PWM信号输出至所述脉冲驱动模块。
2.根据权利要求1所述的电焊机的恒流控制电路，其特征在于，所述恒流控制电路还包括：
软启动模块，用于对所述脉宽调制模块进行软启动。
3.根据权利要求1所述的电焊机的恒流控制电路，其特征在于，所述恒流控制电路还包括：
电源模块，用于为所述脉宽调制模块提供工作电压。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电焊机的恒流控制电路，其特征在于，所述电流给定模块包括：第一电阻(R7)、第二电阻(R8)、第三电阻(R9)、第四电阻(R10)、第五电阻(R11)、电位器(VR1)和第一运放(U2B)，其中，第一电阻(R7)、电位器(VR1)和第三电阻(R9)依次串联在高电平和地之间，所述第二电阻(R8)的第一端连接所述第一电阻(R7)和电位器(VR1)的连接点，所述第二电阻(R8)的第二端连接所述第一运放(U2B)的反相输入端，所述第一运放(U2B)的同相输入端接地，所述第四电阻(R10)连接在所述第一运放(U2B)的反相输入端和输出端之间，所述第五电阻(R11)的第一端连接所述第一运放(U2B)的输出端。
5.根据权利要求4所述的电焊机的恒流控制电路，其特征在于，所述电流反馈模块包括：二极管整流桥、二极管(D5)、第六电阻(R5)、第七电阻(R6)和第二运放(U2C)，其中，所述二极管整流桥的两个输入端接入电焊机的原边电流，所述二极管整流桥的正输出端通过所述第六电阻(R5)接所述第二运放(U2C)的同相输入端，所述第二运放(U2C)的反相输入端连接其输出端，所述二极管(D5)的正极连接所述第二运放(U2C)的输出端，所述二极管(D5)的负极连接所述第七电阻(R6)的第一端。
6.根据权利要求5所述的电焊机的恒流控制电路，其特征在于，所述PI调节模块包括：第三运放(U2A)、第八电阻(R12)、第一电容(C8)，其中，所述第三运放(U2A)的反相输入端分别连接所述第五电阻(R11)的第二端和所述第七电阻(R6)的第二端，所述第三运放(U2A)的同相输入端接地，所述第八电阻(R12)的第一端连接所述第三运放(U2A)的反相输入端，所述第八电阻(R12)的第二端通过所述第一电容(C8)接所述第三运放(U2A)的输出端。
7.根据权利要求6所述的电焊机的恒流控制电路，其特征在于，所述PI调节模块还包括：第九电阻(R13)、第十电阻(R14)和第二电容(C11)，其中，所述第九电阻(R13)的第一端连接所述第三运放(U2A)的输出端，所述第九电阻(R13)的第二端通过所述第十电阻(R14)接地，所述第二电容(C11)并联在所述第十电阻(R14)的两端，所述第九电阻(R13)的第二端还连接所述脉宽调制模块的误差放大器同相输入端。
8.根据权利要求7所述的电焊机的恒流控制电路，其特征在于，所述斜波补偿模块包括：第四运放(U2D)、第十一电阻(R15)、第十二电阻(R16)，其中，所述第四运放(U2D)的同相输入端连接所述脉宽调制模块的三角波输出端，所述第四运放(U2D)的反相输入端连接其输出端，所述第十一电阻(R15)的第一端连接所述二极管整流桥的正输出端，所述第十二电阻(R16)的第一端连接所述第四运放(U2D)的输出端，所述第十一电阻(R15)的第二端和所述第十二电阻(R16)的第二端分别连接所述脉宽调制模块的电流检测比较器同相输入端。
9.根据权利要求2所述的电焊机的恒流控制电路，其特征在于，所述软启动模块包括第十三电阻(R2)、第十四电阻(R3)、第三电容(C6)，其中，所述第十三电阻(R2)的第一端接地，所述第十三电阻(R2)的第二端连接所述脉宽调制模块的软启动端，所述第十三电阻(R2)的第二端还通过所述第十四电阻(R3)接所述脉宽调制模块的软启动电容接入端，所述第三电容(C6)连接在所述脉宽调制模块的软启动电容接入端和地之间。
10.一种电焊机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的恒流控制电路。
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