CN105436667A - 一种用于交流氩弧焊机的波形控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于交流氩弧焊机的波形控制电路，用于分别调节该焊机的方波的正负幅值，其特征在于，该波形控制电路包括：一三角波发生电路，用于产生一三角波；一斩波电路，该斩波电路连接该三角波发生电路的输出端，用于输出一输出占空比可调的方波；一延时电路，该延时电路连接该斩波电路的输出端，用于产生两路互补的方波驱动信号；一微分电路，该微分电路连接该斩波电路的输出端，生成信号P1和P2；一上升沿和下降沿检测电路，该上升沿和下降沿检测电路根据该信号P1和P2判断该方波驱动信号的上升沿和下降沿；一电流给定选择电路，该电流给定选择电路根据该方波驱动信号及该方波驱动信号的上升沿和下降沿输出一正波输出控制信号以及一负波输出控制信号。

Description

一种用于交流氩弧焊机的波形控制电路

技术领域

本发明涉及一种焊接技术设备，尤其涉及一种用于交流氩弧焊机的波形控制电路。

背景技术

交流电流的极性是在周期性地变换，相当于在每个周期里半波为直流正接，半波为直流反接。正接的半波期间钨极可以发射足够的电子来融化工件而又不致于过热，有利子电弧的稳定。反接的半波期间工件表面生成的氧化膜很容易被清理掉而获得表面光亮美观、成形良好的焊缝。这样，交流氩弧焊机同时兼顾了阴极清理作用和钨极烧损少、电弧稳定性好的效果，对于活泼性强的铝、镁、铝青铜等金属及其合金一般都选用交流氩弧焊。简而言之，就是现有技术所使用的交流氩弧焊机，是靠调节交流波形的占空比来调节焊接强度和清理效果。

但是现有技术也存在一定的局限性，当想要达到强的清理效果时，即占空比减小时，意味着焊接强度减小了，焊接速度减慢了。反之，当想要快的焊接速度时，清理效果可能就不理想。

由此可见，现有技术中急需要一种新的交流波形控制电路，可以单独调节交流波形的正负幅值。这样不但可以得到强的清理效果，而且可以保证焊接速度和强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于交流氩弧焊机的波形控制电路，可以单独调节交流波形的正负幅值。

为了实现上述发明目的，本发明公开一种用于交流氩弧焊机的波形控制电路，用于分别调节该焊机的方波的正负幅值，其特征在于，该波形控制电路包括：一三角波发生电路，用于产生一三角波；一斩波电路，该斩波电路连接该三角波发生电路的输出端，用于输出一输出占空比可调的方波；一延时电路，该延时电路连接该斩波电路的输出端，用于产生两路互补的方波驱动信号；一微分电路，该微分电路连接该斩波电路的输出端，生成信号P1和P2；一上升沿和下降沿检测电路，该上升沿和下降沿检测电路根据该信号P1和P2判断该方波驱动信号的上升沿和下降沿；一电流给定选择电路，该电流给定选择电路根据该方波驱动信号及该方波驱动信号的上升沿和下降沿输出一正波输出控制信号以及一负波输出控制信号。

更进一步地，该波形控制电路还包括一过流保护电路，该过流保护电路与该延时电路的输出端连接，当该交流氩弧焊机出现过流时，该方波驱动信号被锁住。

更进一步地，该三角波发生电路包括运算放大器U3B、U3C，电容C23，电

阻R34、R32、R33以及稳压管ZD2、ZD3，该运算放大器U3B的正输入端接地，负输入端连接该电阻R34、电容C23,输出端与稳压管ZD2以及该斩波电路连接，该稳压管ZD3的一端连接稳压管ZD2，另一端连接该运算放大器U3C的正输入端，该运算放大器U3C的正输入端经过电阻R32、R33与其输出端连接，该运算放大器U3C的负输入端接地。

更进一步地，该斩波电路包括电阻R37、R38、R51，可变电阻R2，运算放大器U3A，反相器U4A、U4B、二极管D7以及电容C3，该可变电阻R2用于输入该交流氩弧焊机的清理效果，该可变电阻R2的调节端连接电阻R37，该电容C24的一端连接电阻R37及该运算放大器U3A的正输入端，该电容C24的另一端接地，该运算放大器U3A的负输入端连接该三角波发生电路，其输出端连接电阻R38，该电阻R38的另一端连接二极管D7及反相器U4A，二极管D7的另一端接地，反相器U4A的输出端连接该微分电路及延时电路。

更进一步地，该微分电路包括电容C37、C29以及电阻R54、R45，该电容C37的输出端与电阻R54连接，输出信号P1；该电容C29的输出端与电阻R45连接，输出信号P2。

更进一步地，该延时电路包括反相器U4C、U4D、U4F，二极管D8、D9，电阻R32、R33、R39、R40，电容C25、C26，该反相器U4F的输出端连接二极管管D8、电阻R39，该二极管管D8及电阻R39的输出端连接电容C26及反相器U4D，该反相器U4D输出一路方波驱动信号；该二极管D9和电阻R40的输出端连接电容C25及反相器U4C，该反相器U4C输出另一路信号互补的方波驱动信号。

更进一步地，该上升沿和下降沿检测电路包括电容C40、C38、C30，电阻R48、R49、R5、R43，以及二极管D15、D16，该电容C40的输入端连接延时电路的输出端，电容C40的输出端连接电阻R48、二极管D15，电阻R48以及二极管D15的输出端连接该电流给定选择电路，该电容C38的输入端连接延时电路的输出端，电容C38的输出端连接电阻R49、二极管D16，电阻R49以及二极管D16的输出端连接该电流给定选择电路，电阻R48的输出端连接电容C30，电阻R43的一端连接电源另一端连接该电流给定选择电路，电阻R48、R49、R54、电容C30接地。

更进一步地，该电流给定选择电路包括单稳态触发器U5A和双向模拟开关U1A和U1C，该单稳态触发器U5A连接该延时电路以及该上升沿和下降沿检测电路的输出端，该单稳态触发器U5A的两个输出端分布连接双向模拟开关U1A和双向模拟开关U1C，该双向模拟开关U1A输出一正波，该双向模拟开关U1C输出一负波。

更进一步地，该过流保护电路包括一反相器U4E。

与现有技术相比较，本发明所提供的交流氩弧焊机的波形控制电路，可以单独调节交流波形的正负幅值使交流负的输出幅值加大，这样清理效果增强，同时可以增加占空比，使交流正的输出能量更多，提高焊接速度。因为交流负的焊接时间减小还可以充分保护钨针。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1是现有技术的交流氩弧焊机的交流波形示意图；

图2是本发明涉及的交流氩弧焊机的交流波形示意图；

图3是本发明涉及的用于交流氩弧焊机的波形控制电路的模块图；

图4-7是本发明涉及的用于交流氩弧焊机的波形控制电路的具体电路图；

图8和9是本发明涉及的用于交流氩弧焊机的波形控制电路的技术效果示意图。

主要图示说明

10-三角波发生电路20-斩波电路

30-过流保护电路40-延时电路

50-微分电路60-上升沿下降沿检测电路

70-电流给定选择电路。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

现有技术的交流氩弧焊机的波形如图1所示，图1中IP是正波，IN是负波，正波和负波的幅值和频率一致，正波和负波不能分别调节。

本发明的原理是利用一可调电阻来输入设定的清理效果，根据该清理效果选择方波的占空比，根据每次驱动波形上升沿和下降沿以及两路互补的方波驱动信号来选择不同的电流输出，从而达到交流氩弧焊机正负输出电流不同的目的。使交流负的输出幅值加大，这样清理效果增强，同时可以增加占空比，使交流正的输出能量更多，提高焊接速度。本发明所提供的用于交流氩弧焊机的波形控制电路最终实现的输入波形如图2所示，图2中IP表示输出电流为正时的电流值，IN为表示输出电流为负时的电流值。图2中IN的时间短于IP，但是IN的幅值大于IP，这样就可以交流氩弧焊机输出的正电流的能量更多，提高焊接速度，使交流负的输出幅值加大时间减小，这样清理效果增强，同时可以增加占空比。

图3是本发明涉及的用于交流氩弧焊机的波形控制电路的模块图。如图3所示，该用于交流氩弧焊机的波形控制电路包括：三角波发生电路10，用于产生三角波；斩波电路20，该斩波电路20连接该三角波发生电路10的输出端，用于输出一输出占空比可调的方波；延时电路40，该延时电路40连接该斩波电路20的输出端，用于产生两路互补的方波驱动信号；微分电路50，该微分电路50连接该斩波电路20的输出端，生成信号P1和P2；一上升沿和下降沿检测电路60，该上升沿和下降沿检测电路60根据该信号P1和P2判断该方波驱动信号的上升沿和下降沿；一电流给定选择电路70，该电流给定选择电路70根据该方波驱动信号及该方波驱动信号的上升沿和下降沿输出一正波输出控制信号以及一负波输出控制信号。该波形控制电路还包括一过流保护电路30，该过流保护电路30与该延时电路40的输出端连接，当该交流氩弧焊机出现过流时，该方波驱动信号被锁住。

以下将结合图4到图7说明本发明涉及的用于交流氩弧焊机的具体电路图，其中图4是三角波发生电路和斩波电路的具体电路图；图5是微分电路和延时电路的具体电路图；图6是上升沿和下降沿检测电路和部分电流给定选择电路的具体电路图；图7是部分电流给定选择电路的具体电路图。

首先三角波发生电路产生三角波，可调电阻是清理效果调节的电位器，通过运算放大器斩波选择方波的占空比。通过延时电路中的阻容二极管来调节两路驱动电路的死区时间,以一组IGBT的驱动波形为例，开通时是通过R39和C26的RC充电时间来调节IGBT开通的延时时间，关断是通过D8放电电时间来调节IGBT的关断延时时间。故开通延时时间大于关断延时时间，这样可以有效防止IGBT直通。过流保护就是当有过流报警信号，即SP点为5V时经过反相器后U4E输出为0V，即锁定了IGBT的驱动脉冲。单稳态触发器根据微分电路的信号P1和P2判断每次驱动波形上升沿和下降沿，然后分别通过Q和Q/两路反向输出来选择不同的电流输出，达到交流氩弧焊机正负输出电流不同的目的。

该三角波发生电路包括运算放大器U3B、U3C，电容C23，电阻R34、R32、

R33以及稳压管ZD2、ZD3，该运算放大器U3B的正输入端接地，负输入端连接该电阻R34、电容C23,输出端与稳压管ZD2以及该斩波电路连接，该稳压管ZD3的一端连接稳压管ZD2，另一端连接该运算放大器U3C的正输入端，该运算放大器U3C的正输入端经过电阻R32、R33与其输出端连接，该运算放大器U3C的负输入端接地。

该斩波电路包括电阻R37、R38、R51，可变电阻R2，运算放大器U3A，反相器U4A、U4B、二极管D7以及电容C3，该可变电阻R2用于输入该交流氩弧焊机的清理效果，该可变电阻R2的调节端连接电阻R37，该电容C24的一端连接电阻R37及该运算放大器U3A的正输入端，该电容C24的另一端接地，该运算放大器U3A的负输入端连接该三角波发生电路，其输出端连接电阻R38，该电阻R38的另一端连接二极管D7及反相器U4A，二极管D7的另一端接地，反相器U4A的输出端连接该微分电路及延时电路。

该微分电路包括电容C37、C29以及电阻R54、R45，该电容C37的输出端与电阻R54连接，输出信号P1；该电容C29的输出端与电阻R45连接，输出信号P2。

驱动方波经过高精度延时电路，其中一路是经过了两个反向器，一路是经过一个反相器，故产生的两路互补的方波驱动信号用来驱动交流模块。当焊机出现过流时SP信号为5V，此时输出的交流驱动信号将被锁住。焊机正常工作时SP信号为0V，与两路脉冲共同构成两路驱动信号。该延时电路包括反相器U4C、U4D、U4F，二极管D8、D9，电阻R32、R33、R39、R40，电容C25、C26，该反相器U4F的输出端连接二极管管D8、电阻R39，该二极管管D8及电阻R39的输出端连接电容C26及反相器U4D，该反相器U4D输出一路方波驱动信号；该二极管D9和电阻R40的输出端连接电容C25及反相器U4C，该反相器U4C输出另一路信号互补的方波驱动信号。

该上升沿和下降沿检测电路包括电容C40、C38、C30，电阻R48、R49、R5、R43，以及二极管D15、D16，该电容C40的输入端连接延时电路的输出端，电容C40的输出端连接电阻R48、二极管D15，电阻R48以及二极管D15的输出端连接该电流给定选择电路，该电容C38的输入端连接延时电路的输出端，电容C38的输出端连接电阻R49、二极管D16，电阻R49以及二极管D16的输出端连接该电流给定选择电路，电阻R48的输出端连接电容C30，电阻R43的一端连接电源，另一端连接该电流给定选择电路，电阻R48、R49、R54、电容C30接地。ACOUT是两路交流驱动波形输出接口。

该电流给定选择电路包括单稳态触发器U5A和双向模拟开关U1A和U1C，该单稳态触发器U5A连接该延时电路以及该上升沿和下降沿检测电路的输出端，该单稳态触发器U5A的两个输出端分布连接双向模拟开关U1A和双向模拟开关U1C，该双向模拟开关U1A输出一正波，该双向模拟开关U1C输出一负波。

单稳态触发器根据微分电路的信号P1和P2判断每次驱动波形上升沿和下降沿，然后分别通过P_input和N_input来选择不同的电流输出，当P_input为高电平时，模拟双路模拟开关U1A导通，IP给定输出，当N_input为高电平时，模拟双路模拟开关U1C导通，IN给定输出，从而达到交流氩弧焊机正负输出电流不同的目的。使交流负的输出幅值加大，这样清理效果增强，同时可以增加占空比，使交流正的输出能量更多，提高焊接速度。因为交流负的焊接时间减小还可以充分保护钨针。

本发明所提供的用于交流氩弧焊机的波形控制电路的技术效果示意图如图8和9所示，图8和9中上方的方波为交流驱动信号，下方的方波分别为对驱动信号上升沿和下降沿的检测波形。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (9)

1.一种用于交流氩弧焊机的波形控制电路，用于分别调节所述焊机的方波的正负幅值，其特征在于，所述波形控制电路包括：

一三角波发生电路，用于产生一三角波；

一斩波电路，所述斩波电路连接所述三角波发生电路的输出端，用于输出一输出占空比可调的方波；

一延时电路，所述延时电路连接所述斩波电路的输出端，用于产生两路互补的方波驱动信号；

一微分电路，所述微分电路连接所述斩波电路的输出端，生成信号P1和P2；

一上升沿和下降沿检测电路，所述上升沿和下降沿检测电路根据所述信号P1和P2判断所述方波驱动信号的上升沿和下降沿；

一电流给定选择电路，所述电流给定选择电路根据所述方波驱动信号及所述方波驱动信号的上升沿和下降沿输出一正波输出控制信号以及一负波输出控制信号。

2.如权利要求1所述的波形控制电路，其特征在于，所述波形控制电路还包括一过流保护电路，所述过流保护电路与所述延时电路的输出端连接，当所述交流氩弧焊机出现过流时，所述方波驱动信号被锁住。

3.如权利要求1所述的波形控制电路，其特征在于，所述三角波发生电路包括运算放大器U3B、U3C，电容C23，电阻R34、R32、R33以及稳压管ZD2、ZD3，所述运算放大器U3B的正输入端接地，负输入端连接所述电阻R34、电容C23,输出端与稳压管ZD2以及所述斩波电路连接，所述稳压管ZD3的一端连接稳压管ZD2，另一端连接所述运算放大器U3C的正输入端，所述运算放大器U3C的正输入端经过电阻R32、R33与其输出端连接，所述运算放大器U3C的负输入端接地。

4.如权利要求1所述的波形控制电路，其特征在于，所述斩波电路包括电阻R37、R38、R51，可变电阻R2，运算放大器U3A，反相器U4A、U4B、二极管D7以及电容C3，所述可变电阻R2用于输入所述交流氩弧焊机的清理效果，所述可变电阻R2的调节端连接电阻R37，所述电容C24的一端连接电阻R37及所述运算放大器U3A的正输入端，所述电容C24的另一端接地，所述运算放大器U3A的负输入端连接所述三角波发生电路，其输出端连接电阻R38，所述电阻R38的另一端连接二极管D7及反相器U4A，二极管D7的另一端接地，反相器U4A的输出端连接所述微分电路及延时电路。

5.如权利要求1所述的波形控制电路，其特征在于，所述微分电路包括电容C37、C29以及电阻R54、R45，所述电容C37的输出端与电阻R54连接，输出信号P1；所述电容C29的输出端与电阻R45连接，输出信号P2。

6.如权利要求1所述的波形控制电路，其特征在于，所述延时电路包括反相器U4C、U4D、U4F，二极管D8、D9，电阻R32、R33、R39、R40，电容C25、C26，所述反相器U4F的输出端连接二极管管D8、电阻R39，所述二极管管D8及电阻R39的输出端连接电容C26及反相器U4D，所述反相器U4D输出一路方波驱动信号；所述二极管D9和电阻R40的输出端连接电容C25及反相器U4C，所述反相器U4C输出另一路信号互补的方波驱动信号。

7.如权利要求1所述的波形控制电路，其特征在于，所述上升沿和下降沿检测电路包括电容C40、C38、C30，电阻R48、R49、R5、R43，以及二极管D15、D16，所述电容C40的输入端连接延时电路的输出端，电容C40的输出端连接电阻R48、二极管D15，电阻R48以及二极管D15的输出端连接所述电流给定选择电路，所述电容C38的输入端连接延时电路的输出端，电容C38的输出端连接电阻R49、二极管D16，电阻R49以及二极管D16的输出端连接所述电流给定选择电路，电阻R48的输出端连接电容C30，电阻R43的一端连接电源另一端连接所述电流给定选择电路，电阻R48、R49、R54、电容C30接地。

8.如权利要求1所述的波形控制电路，其特征在于，所述电流给定选择电路包括单稳态触发器U5A和双向模拟开关U1A和U1C，所述单稳态触发器U5A连接所述延时电路以及所述上升沿和下降沿检测电路的输出端，所述单稳态触发器U5A的两个输出端分布连接双向模拟开关U1A和双向模拟开关U1C，所述双向模拟开关U1A输出一正波，所述双向模拟开关U1C输出一负波。

9.如权利要求2所述的波形控制电路，其特征在于，所述过流保护电路包括一反相器U4E。