CN105008081B

CN105008081B - 用于减少电磁干扰和功耗的电源

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Publication number: CN105008081B
Application number: CN201480012529.3A
Authority: CN
Inventors: 英德拉·B.·维里亚迪纳塔; 马克·A.·乌尔里奇; 查尔斯·L.·考夫曼
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2034-02-10
Also published as: CA2897100C; CN105008081A; US20180207742A1; WO2014163761A1; CA2897100A1; US9919377B2; EP2969353B1; US20140251965A1; US10843287B2; US20160129521A1; EP2969353A1; US9227262B2

Abstract

一种被配置成接收输入电力的焊接电源包括多个部件以及可配置成多种模式的监控电路。所述多个部件包括电力转换电路和背景电源供应器。所述监控电路被配置成至少部分地基于所述多种模式的一种模式给所述多个部件分配所述输入电力。所述多种模式包括焊接模式，所述焊接模式被配置成给所述电力转换电路和所述背景电源供应器分配所述输入电力。所述多种模式还包括监测模式，所述监测模式被配置成给所述背景电源供应器分配所述输入电力，并且不给所述电力转换电路分配所述输入电力。

Description

用于减少电磁干扰和功耗的电源

背景技术

本发明总体上涉及焊接系统，更具体地讲，涉及用于减少电磁干涉和功耗的焊接电源。

已经开发了能从交流(AC)或直流(DC)输入电源提供焊接电力的许多类型的焊接电源。通常，这些焊接电源被配置成给以下焊接工艺的焊炬提供焊接电力，例如，自动保护金属极电弧焊(shielded metal arc welding，SMAW)操作、钨极惰性气体保护焊接(tungsten inert gas welding，TIG)操作、气体保护金属极电弧焊(gas metal arcwelding，GMAW)或金属极惰性气体保护焊接(metal inert gas welding，MIG)操作。电力转换电路在焊接工艺期间可以将输入电力转换成焊接电力。焊接电源也可以被配置成提供输入电力给焊接附件和其他附件。这些焊接附件和其他附件可以接收来自焊接电源内的一个或多个电源供应器的电力。遗憾的是，每当电力转换电路开启时，电力转换电路使用电力并且具有电力损耗(例如，热、噪声)。电源供应器在开启时也使用电力并且具有电力损耗，不论焊接附件和其他附件是否正在使用电力输出。此外，一些电源供应器在开启时会造成电磁干扰。使用滤波器板来减少电磁干涉会增加焊接电源的重量、体积和/或复杂性。

发明内容

在一个实施例中，一种被配置成接收输入电力的焊接电源包括多个部件以及可配置成多种模式的监控电路。所述多个部件包括电力转换电路和背景电源供应器。所述监控电路被配置成至少部分地基于所述多种模式的一种模式给所述多个部件分配所述输入电力。所述多种模式包括焊接模式，所述焊接模式被配置成给所述电力转换电路和所述背景电源供应器分配所述输入电力。所述多种模式还包括监测模式，所述监测模式被配置成给所述背景电源供应器分配所述输入电力，并且不给所述电力转换电路分配所述输入电力。

在另一个实施例中，一种焊接系统包括：焊炬，所述焊炬被配置成至少部分地基于焊接工艺的要求发送焊接信号；以及焊接电源，所述焊接电源被配置成接收输入电力。所述焊接电源包括电力转换电路，所述电力转换电路被配置成接收所述输入电力作为焊接输入，并且在开启时将所述焊接输入转换成焊接电力。所述焊接电力被提供给所述焊炬。所述焊接电源还包括背景电源供应器和监控电路。所述背景电源供应器被配置成在开启时将所述输入电力转换成背景电力以提供给控制电路，并且被配置成控制所述电力转换电路。所述监控电路至少部分地基于所述焊接信号可配置成多种模式。所述多种模式包括：焊接模式，被配置成开启所述电力转换电路并且开启所述背景电源供应器；以及监测模式，被配置成关闭所述电力转换电路并且开启所述背景电源供应器。

在另一个实施例中，一种操作焊接电源的方法，包括：进入所述焊接电源的监控电路的焊接模式；使用用于所述焊接工艺的焊接电力。所述焊接模式包括给电力转换电路提供焊接输入以开启所述电力转换电路，所述电力转换电路将所述焊接输入转换成焊接电力用于所述焊接工艺。所述焊接模式还包括给背景电路提供背景电力。所述方法还包括当操作员停止使用用于所述焊接工艺的焊接电力时启动计时器，并且当所述计时器的值大致大于或等于焊接延迟时进入所述监控电路的监测模式。所述监测模式包括给所述背景电路提供电力并且关闭所述电力转换电路。

附图说明

当结合附图阅读以下详细说明时，会更明白本发明的这些和其他特征、方面和优点，附图中相似的附图标记代表在整个附图中相似的部分，其中：

图1是根据本公开的方面的具有带监控电路的焊接电源的焊接系统的框图；

图2是根据本公开的方面的焊接电源以及与电力转换电路和电源供应器耦接上的监控电路的实施例的框图；

图3是用于操作具有监控电路的焊接电源的方法的实施例的流程图；并且

图4是在焊接电源内分配输入电力的监控电路的实施例的计时图。

具体实施方式

目前设想到的焊接电源的实施例包括监控电路以控制输入电力分配到焊接电源内的电力转换电路和电源供应器。电源供应器可以接收部分输入电力，并且将这部分输入电力转换成具有适用于与电源供应器耦接上的部件的性能(例如，电压、电流、频率)的形式。监控电路可以将输入电力分配成各种形式包括，但不限于，焊接电力、背景电力、附件电力和焊接附件电力。一些输入电力由于电源供应器内的损耗(例如，热、噪声、电力因数)会损失在部件上。监控电路可以根据需要分配输入电力给电力转换电路和/或电源供应器以减少由于损耗引起的功耗。也就是说，当操作员启动焊炬上的触发器时，监控电路可以分配输入电力给电力转换电路，并且当操作员释放触发器时，监控电路可以关闭电力转换电路。当电源供应器没有转换输入电力以供实际使用时，例如，当不再使用风扇、灯、工具或电动机时，监控电路可以停止分配(例如，关闭)输入电力给任何这样的电源供应器。关闭焊接电源内的电源供应器和/或电力转换电路可以在不使用滤波器板的情况下减小焊接电源的电磁干扰(electromagnetic interference，EMI)信号。关闭电源供应器和/或电力转换电路也可以减小焊接电源的部件的热应力和/或负载应力。

现在转到附图，图1是焊接系统10的框图，该焊接系统给焊接操作供电、控制焊接操作并且给焊接操作提供电源。焊接系统10包括焊接电源12、监控电路14、焊炬16和工件18。焊接电源12接收初始电力20(例如，来自交流电网、发动机/发电机组、电池或它们的组合)并且调节输入电力以根据系统的需求提供焊接电力给一个或多个焊接设备。初始电力20可以从另一个位置(例如，壁装电源插座)来供应初始电力。焊接电源12包括电力转换电路22，该电力转换电路可以包括能按照系统10的需求和设置将交流输入电力转换成直流反接或直流正接输出的电路元件，例如，变压器、开关式电源供应器(例如，升压转换器、降压转换器)、整流器、开关、滤波器等。在一些实施例中，电力转换电路22可以包括发电机，例如用于产生直流输出的发电机和整流器。在本领域中这些电路一般是已知的。

在一些实施例中，焊接电源12可以适于接收直接来自壁装电源插座的输入电力并且将输入电力引导到焊接电源12内的设备。此外，电力转换电路22能够接收在宽的输入电压(例如，大约5V至900V)范围内的任何输入电压并且能够将输入电力转换成适于焊接操作的焊接电力。焊接电源12可以在不影响监控电路14的能力的情况下以不同电压连接到初始电力20上以减少电磁干扰并且/或者减小以下所述的功耗。

焊接电源12可以包括能将来自初始电力20的输入电力转换成适当形式的电力的一个或多个电源供应器24。例如，背景电源供应器26可以提供背景电力给背景电路，如操作员界面28、控制电路30和通信电路32。附件电源供应器34可以提供附件电力给以下附件36，包括，但不限于，开关、灯、工具、电动机、电子装置(例如，笔记本电脑、平板电脑、移动电话、音频系统)或辅助设备或它们的任意组合。在一些实施例中，焊接电源供应器38可以提供焊接附件电力给焊接附件40，如加热器、冷却系统、送丝机、气体控制电路42、与气体供应器46耦接上的阀门44或它们的任意组合。在一些实施例中，焊接电源12可以包括额外的电源供应器24，例如，第二焊接附件电源供应器38。在替代实施例中，电源供应器24(例如，附件电源供应器34)可以给附件26和焊接附件40提供电力。

关于背景电路，控制电路30至少部分地基于通过操作员界面28接收的输入来控制焊接电源12的电力转换电路22的操作。在一些实施例中，控制电路30可以至少部分地基于通过操作员界面28接收的输入来控制其他电源供应器24的一些操作。操作员可以通过操作员界面28选择焊接工艺并且输入所需的参数(例如，电压、电流、特定的脉冲或非脉冲焊接模式(welding regime)、活跃的附件(active accessories)等)。控制电路30也可以被配置成接收并处理有关系统10的性能和要求的各种输入。此外，控制电路30可以包括易失性或非易失性存储器，例如，ROM、RAM、磁存储器、光学存储器或它们的组合。此外，各种控制参数可以与代码一起存储在存储器中，所述代码被配置成在工作期间提供特定的输出(例如，启动焊丝供给，启用气流等)。通信电路32可以在焊接电源12与焊炬16之间通信数据。通信电路32可以调节来自控制电路30的数据用于通信到其他焊接设备，例如，外部送丝机或示教盒。

焊接电源12通过焊接电缆48提供焊接电力给焊炬16。在一些实施例中，一体式焊接电缆50可以供应焊接电力和气体，例如，用于TIG焊接工艺或MIG焊接工艺。在设置成用作SMAW系统52的与焊炬16耦接上的焊接系统10中，监控电路14会停止给第二电源供应器38分配输入电力(例如，关闭第二电源供应器38)，因为在SMAW焊接工艺期间没有使用焊接附件。在设置成用作TIG或MIG系统54的与焊炬16耦接上的焊接系统10中，监控电路14至少部分地基于监控电路14的模式给第一和第二电源供应器34、38分配输入电力。例如，在接收到焊接信号时，监控电路14在焊接模式下分配输入电力给电力转换电路22作为焊接输入，以转换成用于执行焊接工艺的焊接电力。在一些实施例中，启动焊炬16的触发器56发送焊接信号。监控电路14在焊接模式下还给至少一些电源供应器24分配输入电力。在一些模式下，例如附件模式，监控电路14给一些电源供应器24(例如，背景电源供应器26)分配输入电力以开启这些电源供应器，同时关闭其他电源供应器(例如，第二电源供应器38)和电力转换电路22。由监控电路14在每种模式下进行的输入电力分配可以通过操作员界面28调节。

图2示出了具有监控电路14的焊接电源12的框图。监控电路14被图示为通过一系列开关耦接到电力转换电路22和电源供应器24上，以图解监控电路14如何可以在多种模式下分配输入电力来开启和关闭电源供应器24。例如，闭合开关则开启部件，而断开开关则关闭部件。监控电路14可以包括存储器58和处理器60。存储器58可以存储由处理器60读取的代码和/或指令以确定焊接电源12的模式和何时应当分配输入电力。例如，在焊接模式下，监控电路14可以给电力转换电路22、背景电源供应器26、附件电源供应器34和焊接附件电源供应器38分配输入电力。在附件模式下，监控电路14可以给背景电源供应器26和附件电源供应器34分配输入电力，但是不给电力转换电路22和焊接附件电源供应器38分配输入电力。在附件模式下，监控电路14关闭电力转换电路22和焊接附件电源供应器38。在监测模式的一些实施例中，监控电路14仅分配输入电力给背景电源供应器26，并且关闭电力转换电路22、附件电源供应器34和焊接附件电源供应器38。在监测模式的其他实施例中，监控电路14分配输入电力给背景电源供应器26和用于附件子设备的附件电源供应器34，例如，通过操作员界面28选择的附件。

在焊接模式下，第一类型的电力转换电路22A可以使用一个或多个整流器62、开关式电源供应器(例如，升压转换器64、降压转换器66)、一个或多个滤波器68或它们的任意组合，将焊接输入转换成焊接电力。整流器62可以将交流电转换成直流电，并且升压转换器64可以增加供应到内部总线70的直流电的电压。总线电容器72可以放置在升压转换器64与降压转换器66之间的内部总线70上以适应总线电压变化。在一些实施例中，升压转换器64可以将电压升高到大约940V、大约700V或大约500V。降压转换器66可以将直流电的电压降低到用于焊接电力的所需电压。控制电路30通过至少部分地基于焊接设置(例如，MIG、TIG)和焊接过渡模式(例如，短路过渡或受控金属沉积(RMD)过渡、喷射过渡、脉冲喷射过渡等)控制升压转换器64和降压转换器66来控制焊接电力的电流和电压。焊接设置和/或焊接过渡模式可以通过操作员界面28来选择。控制电路30通过控制线73来控制第一类型的电力转换电路22A。

在一些实施例中,第二类型的电力转换电路22B可以在焊接电源12内。第二类型的电力转换电路22B使用变压器65、整流器62、降压转换器66和一个或多个滤波器68或它们的任意组合，将焊接输入转换成焊接电力。变压器65使一次交流电压降低到名义电压，整流器62、降压转换器66和滤波器68将名义电压处理成焊接电力。控制电路30通过至少部分地基于焊接设置和焊接过渡模式经由控制线路73控制降压转换器66来控制焊接电力的电流和电压。监控电路14可以通过控制线路75控制焊接开关74，以使电力转换电路22B连接到初始电力20上(即，开启)或者从初始电力断开电力转换电路(即，断开)。在一些实施例中，整流器62和降压转换器66一起形成硅可控整流器(silicon controlled rectifier，SCR)以控制焊接输出。在一些实施例中，SCR没有电容器72。如本文所述，控制电力转换电路22包括，但不限于，第一类型的电力转换电路22A和第二类型的电力转换电路22B。

电力转换电路22在转换焊接电力时会损失部分焊接输入。例如，变压器、电阻器、电感器和电容器会将部分焊接输入作为热量发散。升压转换器64和降压转换器66中的开关式电源供应器通过开启和关闭来调节焊接电力。一些焊接输入作为开关损耗耗散。升压转换器64和降压转换器66的切换在将焊接输入转换成焊接电力时会产生电磁干扰(electromagnetic interference，EMI)。即使当焊接工艺中不使用焊接电力时，电力转换电路22可以使用高达大约25W、100W、300W、600W或更多的焊接输入来将焊接输入转换成焊接电力。

在焊炬使用焊接电力的焊接工艺期间，监控电路14在焊接模式下经由控制线路75闭合焊接开关74以开启电力转换电路22并且分配输入电力给电力转换电路22以作为焊接输入。当断开焊接开关74不使用焊接电力时，在附件模式和监测模式下，监控电路14可以关闭电力转换电路22，以停止给电力转换电路22分配输入电力作为焊接输入。在有需要时(例如，启动触发器56)，监控电路14可以重新进入焊接模式并且闭合焊接开关74以恢复给电力转换电路22分配焊接输入。在一些实施例中，焊接电源12包括与监控电路14分开或者包括在监控电路中的触发器检测电路76。焊炬16在启动触发器56时可以给触发器检测电路76发送指示焊接电力的需求的焊接信号。在一些实施例中，焊接信号可以在释放触发器56之后存留高达焊接延迟的时间，从而维持监控电路14处于焊接模式。焊接延迟可以小于大约10秒、30秒、1分钟、5分钟或15分钟。相对长的焊接延迟可以减少在监控电路14的模式之间的频繁切换，而相对短的焊接延迟可以减少功耗和EMI发射。

在一些实施例中，焊接信号可以是电压变化，或者是通过焊炬16的焊接电极80与工作电极82之间的短路。在收到来自焊炬16的焊接信号时，监控电路14可以通过经由控制线路75闭合焊接开关74而转换到焊接模式，使得操作员可以使用焊炬16开始焊接工艺。在一些实施例中，电力转换电路22可以在将焊接输入转换成适用于焊接工艺的焊接电力之前充电用于电荷延迟。电荷延迟可以高达大约25ms、50ms、100ms、150ms或200ms。在一些实施例中，电荷延迟的持续时间是操作员大约感觉不到的。监控电路22也可以闭合一个或多个焊接附件开关84以响应接收焊接信号分配焊接附件电力给焊接附件40。焊接附件40可以在电荷延迟内充电以允许与焊接工艺一起同时使用焊接附件。通过触发器检测电路76，监控电路14可以根据需要从附件模式或监测模式转换到焊接模式。监控电路14在附件模式和监测模式下通过控制线路75断开焊接开关74以关闭电力转换电路22并且减少电力转换电路22的功耗和EMI。相对短的电荷延迟允许操作员根据需要恢复焊接工艺而不必等待大于电荷延迟的显著量的时间。

在焊接模式、附件模式和监测模式下，监控电路14可以闭合背景开关86以开启并分配输入电力给背景电源供应器26。在焊接模式、附件模式或监测模式下，背景电源供应器26将输入电力转换成背景电力，该背景电力允许控制电路30控制电力转换电路22和焊接电源12的其他部件。操作员界面28的指示器88可以指示监控电路14的当前模式。操作员界面28可以允许操作员调节焊接设置和/或焊接过渡模式。在一些实施例中，背景电源供应器26可以给电路风扇90和/或转换风扇92提供背景电力。电路风扇90可以使空气循环以冷却电路部件，例如，监控电路14、背景电源供应器26、操作员界面28和/或控制电路30。转换风扇92可以用于冷却电力转换电路22。

在一些实施例中，监控电路14在焊接模式、闲置模式和监测模式下闭合电路风扇开关94以冷却电路部件到合适的工作温度，并且当工作温度低于合适的工作温度时断开电路风扇开关94。在一些实施例中，监控电路14在焊接模式和附件模式下闭合转换风扇开关96以使用转换风扇92冷却电力转换电路22。监控电路14在监测模式下可以断开转换风扇开关96以减少背景电力的使用。

焊接电源12可以包括一个或多个焊接附件电源供应器38。监控电路14可以通过闭合附件开关98给焊接附件电源供应器38和附件电源供应器34分配输入电力。在一些实施例中，监控电路14可以闭合加热器开关99以分配输入电力来开启加热器电源供应器100。加热器电源供应器100可以将输入电力转换成焊接附件电力用于CO₂加热器102和/或感应线圈104。CO₂加热器102可以在焊接模式和/或附件模式下接收焊接附件电力以使CO₂升温并且维持保护气体的稳定流给焊炬16。在一些实施例中，感应线圈104可以在焊接模式和附件模式下接收焊接附件电力以使工件18升温用于焊接操作。

送丝机电源供应器106可以将输入电力转换成焊接附件电力，用于包括送丝机电路110和驱动辊112的一个或多个送丝机元件108。在一些实施例中，送丝机元件108在焊接电源12中。在一些实施例中，送丝机元件108包括送丝机电路110和驱动辊112，而例如在先进工艺送丝机中具有电力转换电路114和/或通信电路116。在一些实施例中，监控电路14可以仅在焊接模式下闭合送丝机开关118以便给送丝机电源供应器106分配输入电力。可替代地，监控电路14在焊接模式和附件模式下可以闭合焊接开关118可以给送丝机电源供应器106分配输入电力并且开启送丝机电源供应器。送丝机电路110和驱动辊112可以响应于用于焊接工艺的焊接信号而给焊炬16供应焊丝。监控电路14在监测模式下可以断开送丝机开关118以在不执行焊接操作时减少焊接电源12的功耗和/或EMI。

在一些实施例中，监控电路14可以闭合冷却器开关120以分配输入电力给冷却器电源供应器122并且开启冷却器电源供应器。冷却器电源供应器122可以将输入电力转换成用于冷却剂泵124的焊接附件电力。在焊接模式和/或附件模式下，冷却剂泵124可以接收焊接附件电力以使冷却剂循环到部件(例如，感应线圈104、电力转换电路22、电动机)以维持部件在阈值温度以下。在一些实施例中，监控电路14在焊接模式的附件模式下可以断开冷却器开关120以当部件在阈值温度以下时关闭冷却器电源供应器122。监控电路14在监测模式下可以断开冷却器开关120以在不执行焊接操作时减少焊接电源12的功耗和/或EMI。

监控电路14可以闭合门极驱动器开关126以分配输入电力给门极驱动器128并且开启门极驱动器。门极驱动器128可以将输入电力转换成用于焊接电源12内的一个或多个开关130的附件电力。控制电路30可以至少部分地基于经由操作员界面28接收的操作员输入来控制门极驱动器128和开关。在一些实施例中，监控电路14在监测模式下可以断开门极驱动器开关126以减少焊接电源12的功耗和/或EMI。监控电路14在附件模式或焊接模式下可以至少部分地基于焊接设置、焊接过渡模式、操作员输入或存储在存储器48中的指令或它们的任意组合来断开和闭合门极驱动器开关126。

在一些实施例中，监控电路14可以闭合辅助开关132以便给辅助电源供应器134分配输入电力并且开启辅助电源供应器。辅助电源供应器134可以将输入电力转换成附件电力用于附件，如一个或多个灯136、一个或多个工具138(例如，砂轮机、电锯、电钻)、电动机140或电子设备146或它们的任意组合。灯136可以用于照明工件18周围的工作区域，或者作为安全照明。在焊接模式和/或附件模式下，监控电路14可以闭合辅助开关132以开启灯136、工具138、电动机140或其他附件。在一些实施例中，在监测模式下监控电路14在不执行焊接操作时可以断开辅助开关132以减少焊接电源12的功耗和/或EMI。在一些实施例中，监控电路可以至少部分地基于存储器58中的指令或经由操作员界面28接收的操作员输入来控制辅助电源供应器134以便给一些附件(例如，灯136)分配辅助电力而不给其他附件(例如，工具138)分配辅助电力。

焊接电源12可以包括额外的电源供应器，例如，附件电源供应器142，以分配输入电力作为附件电力给可以与焊接操作一起使用的其他附件。在焊接模式和/或附件模式下，监控电路14可以闭合辅助开关144以开启附件电源供应器142。在监测模式下，监控电路14可以断开辅助开关144以关闭附件电源供应器142。在监测模式下断开辅助开关144可以在不执行焊接操作时减少焊接电源12的功耗和/或EMI。

监控电路14可以通过控制焊接开关74、背景开关86、附件开关98、加热器开关94、送丝机开关118、冷却器开关120、门极驱动器开关126、辅助开关132和辅助开关144来控制在不同模式下输入电力的分配。断开开关就关闭了连接的部件，并且闭合开关就开启了连接的部件。监控电路14可以设置成至少以下三种模式之一：焊接模式、附件模式和监测模式。在焊接模式、闲置模式和监测模式的每个模式下，监控电路14可以闭合背景开关86。

在焊接模式下，监控电路14可以至少闭合焊接开关74和合适的焊接附件开关84以允许操作员执行焊接工艺。例如，监控电路14可以给电力转换电路22和送丝机电源供应器106分配输入电力以允许焊炬16执行MIG焊接操作。在一些实施例中，监控电路14在焊接模式下可以给辅助电源供应器134分配输入电力作为附件电力以允许灯136照明工件18。在焊接模式下，控制电路30可以控制电力转换电路22，并且控制电路风扇90和转换风扇92来冷却焊接电源12的部件。

在附件模式下，监控电路14可以至少断开焊接开关74以关闭电力转换电路22。在一些实施例中，监控电路14可以在焊接工艺停止之后至少焊接延迟周期或者直到焊接信号停止前保持焊接模式。焊接延迟周期可以通过操作员界面28调节。焊接延迟周期可以小于或等于大约10秒、30秒、1分钟、5分钟或15分钟。在焊接延迟周期内保持焊接模式可以在启动触发器56时显著减少能够恢复焊接操作之前的时间，因为电力转换电路22保持充电。在其他实施例中，监控电路14可以在焊接信号停止之后立即进入附件模式或监测模式。

监控电路14在附件模式下可以至少部分地基于经由操作员界面28可以建立的设置和/或存储在存储器58中的指令来开启或关闭焊接附件和其他附件。例如，经由操作员界面28接收到的操作员输入可以指定除背景电源供应器26之外的加热器电源供应器100和辅助电源供应器132在附件模式下保持工作状态。因此，当操作员停止焊接操作时，监控电路14在焊接延迟之后进入附件模式并且断开焊接开关74、送丝机开关118、冷却器开关122、门极驱动器开关126和辅助开关144，但是不断开加热器开关99或辅助开关132。

在另一个实例中，存储在存储器58中的指令指导处于附件模式下的监控电路14断开焊接开关74和焊接附件开关84。当在监控电路14进入附件模式时，指令可以指导监控电路14继续分配输入电力给仅有的汲取附件电力的附件(例如，灯136)。作为另外的实例，存储在存储器58中的指令可以指导监控电路14关闭除了背景电源供应器26以及运行以冷却焊接电源12的部件的冷却器电源供应器120之外的所有的电源供应器24。当充分冷却部件时，监控电路14可以关闭冷却器电源供应器120，从而减少焊接电源12的功耗并且/或者减少EMI。

监控电路14至少部分地基于焊接电源12的当前应用情况，以不同顺序在模式之间转换。在一些情况中，操作员可以形成焊缝，在焊缝之间间歇地具有较长的周期。在其他情形中，操作员可以在短时间内形成许多焊缝，在焊缝之间具有较短的周期。当目前并未使用电源供应器24和电力转换电路22时，监控电路14可以通过关闭电源供应器和电力转换电路来允许焊接电源12减少功耗和/或EMI，从而不打扰操作员使用焊接电源12。监控电路14可以至少部分地基于计时器的值在模式之间转换以开启或关闭各种电源供应器24。计时器可以通过焊接信号复位。例如，监控电路14可以闭合焊接开关74，并且在接收到焊接信号时重新进入焊接模式。在一些实施例中，监控电路14随着计时器的值增大而逐渐地关闭焊接电源12的更多部件。例如，监控电路14可以在焊接信号停止时进入附件模式，并且从进入附件模式起经过闲置延迟周期消逝之后进入监测模式，并且从进入监测模式起经过监测延迟周期消逝之后进入关闭模式以关闭焊接电源。在一些实施例中，闲置延迟周期可以小于或等于大约30秒、1分钟、2分钟、5分钟、10分钟或15分钟。在一些实施例中，监测延迟周期可以小于或等于大约1分钟、5分钟、10分钟、15分钟、30分钟或1小时。闲置延迟周期和/或监测延迟周期可以通过操作员界面28进行调节。

图3示出了用于操作如上所述的焊接电源12的方法150的实施例的流程图。监控电路在执行焊接操作时可以处于焊接模式下(方框152)。在焊接模式的一些实施例中，监控电路通常可以给电力转换电路以及能够同时使用的任何附件或焊接附件分配输入电力。监控电路在接收到焊接信号(例如，来自启动焊炬上的触发器的信号)时进入焊接模式(方框152)。

当释放触发器并且焊接信号停止时，监控电路可以进入附件模式(方框154)。在附件模式下，监控电路停止给电力转换电路分配输入电力作为焊接输入，从而关闭电力转换电路。在附件模式下，监控电路也可以至少部分地基于指令中定义的闲置设置或者通过操作员界面的输入，停止给焊接电源的一个或多个其他电源供应器(例如，焊接附件电源供应器)分配输入电力。

进入附件模式可以开启计时器。监控电路在计时器增加到基本上等于闲置延迟周期之前确定(节点156)是否收到焊接信号。如果收到焊接信号，则重置计时器(方框157)并且监控电路重新进入焊接模式(方框152)。如果未收到焊接信号并且计时器的值大致等于闲置延迟周期，则监控电路进入监测模式(方框158)。

在监测模式下，监控电路可以停止给所有的电源供应器分配输入电力，除操作员选择的背景电源供应器和某些电源供应器(例如，辅助电源供应器)保持开启之外。在监测模式的一些实施例中，监控电路可以仅给背景电源供应器分配输入电力作为背景电力。进入监测模式可以重启计时器，或者将计时器与不同的周期(例如，监测延迟周期)进行比较。监控电路可以在计时器增加到基本上等于监测延迟周期之前确定(节点160)是否收到焊接信号。如果收到焊接信号，则重置计时器(方框157)并且监控电路重新进入焊接模式(方框152)。如果未收到焊接信号并且计时器大致等于监测延迟周期，则监控电路可以关闭(方框162)焊接电源或者留在监测模式下(方框158)。

图4示出了在焊接电源工作期间分配输入电力的监控电路的实施例的计时图170。监控电路可以根据当前模式给焊接电源内的部件分配输入电力。计时图170的x轴表明时间172，y轴列举了与焊接电源有关的一系列信号174，每个信号被图示为具有高值或低值。高值的焊接信号176使监控电路处于第一焊接模式178，允许监控电路给电力转换电路分配输入电力作为焊接输入。电力转换电路将焊接输入转换成在焊接工艺中使用的焊接电力。计时图170图示了焊接电力使用率180，高值表明此时操作员形成焊缝(例如，引弧)，低值表明此时操作员未形成焊缝。

在计时图170中，焊接附件信号182、风扇信号184、工具信号186、灯信号188和背景电源供应器信号190的高值表明已经开启监控电路并且在当前模式下监控电路给对应的部件分配输入电力，如以下所述。也就是说，焊接附件信号182的高值表明已经开启对应的焊接附件，并且该焊接附件正在接收焊接附件电力。灯信号188的高值表明已经开启对应的灯并且对应的灯正在接收附件电力。在计时图170中，监控电路在第一焊接模式178中分配输入电力以开启电力转换电路、焊接附件(例如，送丝机)、风扇(例如，转换风扇)、工具(例如，砂轮机)和背景电源供应器。

焊接工艺可以在时间t₁停止，例如，当操作员放下焊炬时。在一些实施例中，焊接信号176在焊接延迟192之后的时间t₂停止，指导监控电路从第一焊接模式178转换到附件模式194。在监控电路中可以定义焊接延迟192的持续时间，或者由操作员例如经由操作员界面调节焊接延迟的持续时间。焊接延迟192可以是大约30秒、1分钟、3分钟、5分钟、10分钟、15分钟或更久，这可以方便操作员频繁停止和启动焊接操作。在一些实施例中，焊接延迟192小于大约30秒、15秒或者甚至接近于0秒，这可以在相对短的焊接延迟192之后减少焊接电源的功耗。在进入附件模式194时，监控电路关闭电力转换电路，并且还可以关闭焊接附件电力。相应地，监控电路在附件模式下可以通过关闭电力转换电路和焊接附件电源供应器来减少焊接电源的功耗和/或EMI。在一些实施例中，监控电路在进入附件模式194时或者在电力转换电路足够冷之后(例如，在时间t₃)关闭转换风扇。监控电路在附件模式194下可以给附件分配附件电力。在计时图170的附件模式194中，监控电路继续供应附件电力给在第一焊接模式178中使用的工具，并且操作员在时间t₄可以开启灯或使灯插上电源，如高值的灯信号188所示。监控电路在附件模式194下也继续给背景电源供应器分配背景电力。

在未收到高值的焊接信号176的闲置延迟周期196之后，监控电路在t₅从附件模式194转换到第一监测模式198。在计时图170的第一监测模式198中，监控电路停止给除背景电源供应器之外的焊接电源的部件分配输入电力。在一些实施例中，由于对灯在第一监测模式198中保持开启的经由操作员界面的操作员输入，灯可以在第一监测模式198中保持开启。在第一监测模式198下，例如，当操作员启动焊炬的触发器或者拿起焊炬时，监控电路可以等待高值的焊接信号176。监控电路被配置成从第一监测模式198转换到第二焊接模式200以在收到高值的焊接信号176时根据需要开启电力转换电路、焊接附件和附件。

当在时间t₆收到高值的焊接信号176时，监控电路从第一监测模式198转换到第二焊接模式200。如以上结合第一焊接模式178所述，监控电路在第二焊接模式200中分配输入电力以在t₇开启电力转换电路、焊接附件(例如，送丝机)、风扇(例如，转换风扇)和工具(例如，砂轮机)。t₆和t₇之间的电荷延迟201可以小于或等于大约1秒、0.5秒、0.2秒或0.08秒。在一些实施例中，电力转换电路的总线电容器在t₆与t₇之间充电。操作员可以在时间t₇之后恢复焊接操作并且/或者恢复使用附件(例如，工具)。监控电路在第二焊接模式200下继续给背景电源供应器和灯分配输入电力。

在第二焊接操作200期间的焊接操作可以在计时图170中所示的时间t₈停止。焊接信号可以在从时间t₈开始的焊接延迟192之后的时间t₉停止。焊接延迟192使焊接信号176过渡到低值，并且指导监控电路以从第二焊接模式178转换到另一种模式。在计时图170中，监控电路在不转换到附件模式194(例如，附件延迟196为零)的情况下从第二焊接模式200转换到第二监测模式202。在进入第二监测模式202时，监控电路关闭电力转换电路、焊接附件、风扇、工具和灯。在一些实施例中，仅背景电源供应器保持在第二监测模式202中。

在监测模式198或202的一些实施例中，监控电路可以在从进入第二监测模式202的监测延迟206之后在时间t₁₀转换到关闭模式204。在关闭模式204下，监控电路可以关闭背景电源供应器以关闭焊接电源。在关闭模式204下，监控电路可以关闭焊接电源的每个部件。监测延迟206可以小于大约1分钟、5分钟、10分钟、15分钟、30分钟、60分钟或90分钟或更久。操作员可以经由操作员界面调节并且/或者消除监测延迟206。在监控电路中也可以定义监测延迟206的持续时间。

尽管本文中仅图示并描述了本发明的某些特征，但是本领域的技术人员可以作出许多修改和变化。因此，应当理解的是，所附权利要求旨在涵盖落入本发明的真正精神范围内的所有这种修改和变化。

Claims

1.一种配置为接收输入电力的焊接电源，包括：

多个部件，所述多个部件包括电力转换电路和背景电源供应器；

焊接开关,耦接至所述电力转换电路，其中所述焊接开关被配置成控制给所述电力转换电路分配所述输入电力；以及

监控电路，耦接至所述焊接开关并且被配置成在多种模式下运行，并且所述监控电路被配置成至少部分地基于所述多种模式中的一种模式给所述多个部件分配所述输入电力，其中所述多种模式包括：

焊接模式，被配置成给所述电力转换电路和所述背景电源供应器分配所述输入电力，其中所述监控电路被配置成当所述监控电路在所述焊接模式下运行时闭合所述焊接开关以给所述电力转换电路分配所述输入电力；

以及

监测模式，被配置成给所述背景电源供应器分配所述输入电力，并且不给所述电力转换电路分配所述输入电力，其中所述监控电路被配置成当所述监控电路在所述监测模式下运行时断开所述焊接开关。

2.根据权利要求1所述的焊接电源，其中所述多个部件包括附件电源供应器，其中所述多种模式包括附件模式，所述附件模式被配置成给所述附件电源供应器和所述背景电源供应器分配所述输入电力，并且不给所述电力转换电路分配所述输入电力，其中所述监控电路被配置成当所述监控电路在所述附件模式下运转时断开所述焊接开关。

3.根据权利要求2所述的焊接电源，其中所述监控电路未被配置成当所述监控电路在所述监测模式下运转时给所述附件电源供应器分配所述输入电力。

4.根据权利要求2所述的焊接电源，其中所述多个部件包括焊接附件电源供应器，所述监控电路被配置成当所述监控电路在所述焊接模式下运转时给所述焊接附件电源供应器分配所述输入电力，并且所述监控电路被配置成当所述监控电路在所述附件模式和所述监测模式下运转时不给所述焊接附件电源供应器分配所述输入电力。

5.一种焊接系统，包括：

焊炬，被配置成发送焊接信号，其中所述焊接信号至少部分地基于焊接工艺的要求；以及

焊接电源，被配置成接收输入电力，其中所述焊接电源包括：

电力转换电路，被配置成接收所述输入电力作为焊接输入，并且在开启时将所述焊接输入转换成焊接电力，其中所述焊接电力被提供给所述焊炬；

焊接开关，耦接至所述电力转换电路，其中所述焊接开关包括被配置成断开所述电力转换电路的断开位置，并且所述焊接开关包括被配置成闭合所述电力转换电路的闭合位置；

背景电源供应器，被配置成在开启时将所述输入电力转换成背景电力以提供给控制电路，其中所述控制电路被配置成控制所述电力转换电路；

以及

监控电路，至少部分地基于所述焊接信号可配置成多种模式，其中所述多种模式包括：

焊接模式，被配置成：

控制所述焊接开关至所述闭合位置以开启所述电力转换电路；

以及

开启所述背景电源供应器；以及

监测模式，被配置成：

控制所述焊接开关至所述断开位置以关闭所述电力转换电路；

以及

开启所述背景电源供应器。

6.根据权利要求5所述的焊接系统，其中所述电力转换电路包括开关式电源供应器、变压器、发电机或它们的任意组合。

7.根据权利要求5所述的焊接系统，其中所述监控电路包括被配置成测量所述焊接工艺的要求中的延迟值的计时器，当所述延迟值小于焊接延迟时，所述监控电路被配置成处于所述焊接模式下，并且当所述延迟值大于或等于所述焊接延迟时，所述监控电路被配置成处于所述监测模式下。

8.根据权利要求5所述的焊接系统，其中所述焊接电源包括附件电源供应器，所述附件电源供应器被配置成在开启时将所述输入电力转换成附件电力以提供给一个或多个附件，其中所述监控电路可配置成处于附件模式下，并且所述附件模式被配置成：

开启所述背景电源供应器；并且

开启所述附件电源供应器。

9.根据权利要求8所述的焊接系统，其中所述监测模式被配置成开启所述附件电源供应器以提供附件电力给所述一个或多个附件的子集，其中所述子集通过操作员界面定义。

10.根据权利要求8所述的焊接系统，其中所述一个或多个附件包括一个或多个灯、一个或多个工具、一个或多个电动机、一个或多个电子设备或它们的任意组合。

11.根据权利要求5所述的焊接系统，其中所述焊接电源包括焊接附件电源供应器，所述焊接附件电源供应器被配置成当所述焊接附件电源供应器被开启时将所述输入电力转换成焊接附件电力以提供给一个或多个焊接附件，其中所述焊接模式被配置成开启所述焊接附件电源供应器，并且所述监测模式被配置成关闭所述焊接附件电源供应器。

12.根据权利要求11所述的焊接系统，其中所述一个或多个焊接附件包括送丝机、加热器或冷却剂系统或它们的任意组合。

13.根据权利要求5所述的焊接系统，其中所述焊炬包括触发器，并且所述焊炬被配置成响应于所述触发器的启动而发送所述焊接信号。

14.一种操作焊接电源的方法，包括：

进入所述焊接电源的监控电路的焊接模式，其中所述焊接模式包括给电力转换电路提供焊接输入以开启所述电力转换电路，并且给背景电路提供背景电力，其中所述电力转换电路将所述焊接输入转换成用于焊接工艺的焊接电力；

使用用于所述焊接工艺的所述焊接电力；

当操作员停止使用用于所述焊接工艺的所述焊接电力时启动计时器；并且

当所述计时器的值大于或等于焊接延迟时进入所述监控电路的监测模式，其中所述监测模式包括给所述背景电路提供背景电力并且关闭所述电力转换电路。

15.根据权利要求14所述的方法，包括接收焊接信号，其中所述焊接信号被配置成当所述监控电路处于所述焊接模式时重置所述计时器，并且所述焊接信号被配置成当所述监控电路处于所述监测模式时使所述监控电路转换到所述焊接模式。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述焊接模式包括给附件电源供应器提供附件电力以开启所述附件电源供应器，并且所述监测模式包括关闭所述附件电源供应器。

17.根据权利要求16所述的方法，包括当所述计时器的值大于或等于闲置延迟时进入附件模式，其中所述附件模式包括给所述背景电路提供背景电力，给所述附件电源供应器提供附件电力，并且关闭所述电力转换电路，其中所述闲置延迟小于所述焊接延迟。

18.根据权利要求14所述的方法，其中所述焊接模式包括给焊接附件电源供应器提供焊接附件电力以开启所述焊接附件电源供应器，所述焊接附件电源供应器被配置成发送所述焊接附件电力给一个或多个焊接附件，并且所述监测模式包括关闭所述焊接附件电源供应器。

19.根据权利要求14所述的方法，包括当所述计时器的值大于监测延迟时进入关闭模式，其中所述关闭模式包括关闭所述电力转换电路和所述背景电路，其中所述监测延迟大于所述焊接延迟。

20.根据权利要求14所述的方法，包括至少部分地基于操作员输入来调节所述焊接延迟。

21.一种操作焊接电源的方法，包括：

进入所述焊接电源的监控电路的焊接模式，其中所述监控电路被配置成当所述监控电路在所述焊接模式下运转时关闭焊接开关以给电力转换电路提供焊接输入以开启所述电力转换电路，并且所述监控电路被配置成当所述监控电路在所述焊接模式下运转时给背景电路提供背景电力，其中，当所述电力转换电路开启时，所述电力转换电路将所述焊接输入转换成用于焊接工艺的焊接电力；

使用用于所述焊接工艺的所述焊接电力；

当所述计时器的值大于或等于焊接延迟时进入所述监控电路的监测模式，其中所述监控电路被配置成当所述监控电路在所述监测模式下运转时断开所述焊接开关以关闭所述电力转换电路，并且所述监控电路被配置成当所述监控电路在所述监测模式下运转时给所述背景电路提供背景电力。

22.根据权利要求21所述的方法，包括接收焊接信号，其中所述焊接信号被配置成当所述监控电路在所述焊接模式下运转时重置所述计时器，并且所述焊接信号被配置成当所述监控电路在所述监测模式下运转时使所述监控电路转换到所述焊接模式。

23.根据权利要求21所述的方法，其中所述监控电路被配置成当所述监控电路在所述焊接模式下运转时给附件电源供应器提供附件电力以开启所述附件电源供应器，并且所述监控电路被配置成当所述监控电路在所述监测模式下运转时关闭所述附件电源供应器。

24.根据权利要求23所述的方法，包括当所述计时器的值大于或等于闲置延迟时进入附件模式，其中所述监控电路被配置成当所述监控电路在所述附件模式下运转时给所述背景电路提供背景电力，所述监控电路被配置成当所述监控电路在所述附件模式下运转时给所述附件电源供应器提供附件电力，并且所述监控电路被配置成当所述监控电路在所述附件模式下运转时断开所述焊接开关以关闭所述电力转换电路，其中所述闲置延迟小于所述焊接延迟。

25.根据权利要求21所述的方法，其中所述监控电路被配置成当所述监控电路在所述焊接模式下运转时给焊接附件电源供应器提供焊接附件电力以开启所述焊接附件电源供应器，所述焊接附件电源供应器被配置成当所述焊接附件电源供应器被开启时发送所述焊接附件电力给一个或多个焊接附件，并且所述监控电路被配置成当所述监控电路在所述监测模式下运转时关闭所述焊接附件电源供应器。

26.根据权利要求21所述的方法，包括当所述计时器的值大于监测延迟时进入所述监控电路的关闭模式，其中所述监控电路被配置成当所述监控电路在所述关闭模式下运转时断开所述焊接开关以关闭所述电力转换电路，并且所述监控电路被配置成当所述监控电路在所述关闭模式下运转时关闭所述背景电路，其中所述监测延迟大于所述焊接延迟。

27.根据权利要求21所述的方法，包括至少部分地基于操作员输入来调节所述焊接延迟。