CN105562923A - 一种用于超声波焊接机的防雷装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于超声波焊接机的防雷装置，该装置包括共模滤波电路接收电网的电流信号；浪涌电流抑制电路接收共模滤波电路输出的共模滤波信号，浪涌抑制电路对共模滤波信号进行抑制处理；浪涌电流吸收电路接收浪涌电流抑制电路输出的浪涌抑制信号，浪涌电流吸收电路对浪涌抑制信号进行吸收处理以及采样处理；识别复位电路，接收浪涌电流吸收电路输出的采样信号，识别复位电路对采样信号进行识别复位处理后输出识别信号和/或复位信号。本发明能够保证超声波焊接机在浪涌电流大的场合正常运行，同时还能让操作者及时了解电网的运行情况。

Description

一种用于超声波焊接机的防雷装置

技术领域

本发明涉及超声波焊接机领域，尤其是涉及一种具有雷电浪涌记忆及免维护的并且用于超声波焊接机上的防雷装置。

背景技术

超声波焊接机是一种运用超声波技术的特种焊接设备，超声波焊接机在焊接塑料制品时，既不要添加任何粘接剂、填料或溶剂，也不消耗大量热源，具有操作简单，焊接强度高的优点。在实际使用中，当有雷电以及大型电气设备的瞬间过电压通过电网线路侵入超声波焊接机时，会造成超声波焊接机或其元器件损坏，甚至使超声波焊接机产生误动作、暂时瘫痪或系统停顿。

为了使超声波焊接机不受外界干扰正常运行，一般使用压敏电阻和瞬态吸收二极管并联在电网入口处等将瞬间的浪涌电流吸收，从而保护好超声波焊接机，但是防浪涌元件也经常被强大的瞬间电流烧坏，出现爆裂、爆炸、烧焦等情况，为超声波焊接机的后期运行留下了隐患。传统的防雷装置，因为它属于硬吸收的范畴，防雷器件容易被击穿烧坏。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种可识别雷电浪涌的用于超声波焊接机的防雷装置。

为了实现上述的主要目的，本发明提供的一种用于超声波焊接机的防雷装置包括共模滤波电路，接收电网的电流信号，共模滤波电路对电流信号进行共模滤波处理；其中，防雷装置还包括浪涌电流抑制电路，接收共模滤波电路输出的共模滤波信号，浪涌电流抑制电路对共模滤波信号进行抑制处理；浪涌电流吸收电路，接收浪涌电流抑制电路输出的浪涌抑制信号，浪涌电流吸收电路对浪涌抑制信号进行吸收处理以及采样处理；识别复位电路，接收浪涌电流吸收电路输出的采样信号，识别复位电路对采样信号进行识别复位处理后输出识别信号和/或复位信号。

由上述方案可见，本发明的防雷装置中的共模滤波电路、浪涌电流抑制电路以及浪涌电流吸收电路可以削弱浪涌电流保护下级电子设备，识别复位电路可以识别雷电浪涌的发生，本发明在为电子设备安全运行提供可靠保障的同时能够让人们及时了解电网前期运行的状况。

一个优选的方案是，共模滤波电路包括至少一个共模电感以及至少一个电容，共模电感和电容之间并联连接。

由此可见，雷电、浪涌电流附近发生的电弧或其它大功率辐射装置在电缆上产生共模干扰，共模电感能够抑制共模电流，从而抑制共模干扰噪声，电容对共模干扰噪声进行滤波，进一步抑制共模干扰。

进一步的方案是，浪涌电流抑制电路包括至少一个电感，电感串联在共模滤波电路和浪涌电流吸收电路之间。

可见，由于电感的电流不能突变，浪涌电流抑制电路的电感L3和电感L4有效的削弱了浪涌电流，之后将多余电流全部吸收，使其受雷击而元件自身不会损坏，可靠的保护电子设备在浪涌电流大的场合正常运行。

进一步的方案是，浪涌电流吸收电路包括放电管、第一压敏电阻和第二压敏电阻，第一压敏电阻的第一端和第二压敏电阻的第一端串联连接，放电管第一端连接第一压敏电阻的第一端，放电管第二端接地。

更进一步的方案是，浪涌电流吸收电路包括浪涌电流采样电路，浪涌电流采样电路包括电流互感器和第三压敏电阻，电流互感器的第一端和第三压敏电阻的第一端连接，电流互感器的第二端与第二压敏电阻的第二端连接，第三压敏电阻的第二端与第一压敏电阻的第二端连接。

由此可见，浪涌电流通过浪涌电流吸收电路的压敏电阻RV1、压敏电阻RV2以及对地放电管FD形成放电回路，浪涌电流吸收电路的压敏电阻RV3和电流互感器B串联组成浪涌电流采样电路，当有雷电浪涌电流通过电流互感器B时，电流互感器B的副边产生电压信号，该电压信号分成两路输出给后续电路进行处理。

更进一步的方案是，识别复位电路还包括第一识别复位电路，第一识别复位电路包括带通滤波电路、第一电压跟随器、第一整流电路、第二运算放大器以及第一指示灯；带通滤波电路接收采样信号，对采样信号进行滤波处理后输出雷电电压信号至第一电压跟随器，第一电压跟随器输出雷电电压信号至第一整流电路，第一整流电路输出第一直流电压信号至第二运算放大器，第二运算放大器输出第一识别信号至第一指示灯。

更进一步的方案是，第一识别复位电路还包括第一复位开关，第一复位开关的第一端连接第二运算放大器的同相输入端，第一复位开关的第二端接地。

更进一步的方案是，识别复位电路还包括第二识别复位电路，第二识别复位电路包括第二识别复位电路包括第二电压跟随器、第二整流电路、第四运算放大器以及第二指示灯；第二电压跟随器接收采样信号并将其输出至第二整流电路，第二整流电路输出第二直流电压信号至第四运算放大器，第四运算放大器输出第二识别信号至第二指示灯。

更进一步的方案是，第二识别复位电路还包括第二复位开关，第二复位开关的第一端连接第四运算放大器的同相输入端，第二复位开关的第二端接地。

可见，第一识别复位电路用于识别浪涌电流中的雷电冲击电流，第二识别复位电路用于识别浪涌电流，当有雷电发生时，由于雷电冲击电流也是浪涌电流的一种，第一识别复位电路和第二识别复位电路的指示灯均被点亮，当仅有非雷电的浪涌电流时只有第二识别复位电路的指示灯被点亮，同时为了观察下次浪涌电流和雷电冲击的发生，可以通过复位开关进行刷新。

附图说明

图1是本发明防雷装置实施例的系统框图。

图2是本发明防雷装置实施例中共模滤波电路的电路图。

图3是本发明防雷装置实施例中部分电路的电路图。

图4是本发明防雷装置实施例中第一识别复位电路的电路图。

图5是本发明防雷装置实施例中第二识别复位电路的电路图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图1，本实施例的用电系统包括共模滤波电路1、浪涌电流抑制电路2、浪涌电流吸收电路3以及识别复位电路4，浪涌电流吸收电路3向超声波焊接机供电。其中，浪涌电流吸收电路3包括浪涌电流采样电路31，识别复位电路4包括第一识别复位电路41和第二识别复位电路42。

共模滤波电路1接收电网的电流，电网的电流从L端口或者从N端口流进；浪涌电流抑制电路2接收共模滤波电路1输出的共模滤波信号，浪涌电流抑制电路2对共模滤波信号进行浪涌抑制处理；浪涌电流吸收电路3接收浪涌电流抑制电路2输出的浪涌抑制信号，浪涌电流吸收电路3对浪涌抑制信号进行浪涌吸收处理以及采样处理；识别复位电路4接收浪涌电流吸收电路输出的采样信号，识别复位电路4对采样信号进行识别复位处理，输出识别复位信号。

参见图2，图2是共模滤波电路1的电路图，共模滤波电路1包括电容C1、电容C2、电容C3、共模电感L1以及共模电感L2，共模电感L1的输入端和电容C1并联在电网的输出端L、N两端，电感C1的输出端和电容C2并联在共模电感L2的输入端，共模电感L2的输出端和电容C3的两端并联在共模滤波电路1的输出端E、D两端。雷电、浪涌电流附近发生的电弧或其它大功率辐射装置在电缆上产生共模干扰，共模电感能够抑制共模电流，从而抑制共模干扰噪声，电容对共模干扰噪声进行滤波，进一步抑制共模干扰。

参见图3，图3是本发明防雷装置实施例中部分电路的电路图，图3所示的部分电路包括浪涌电流抑制电路2以及浪涌电流吸收电路3，其中浪涌电流抑制电路2包括电感L3以及电感L4；电感L3的输入端与共模滤波电路1输出端的E端电连接，电感L4的输入端与共模滤波电路1输出端的D端电连接。

浪涌电流吸收电路3包括压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、放电管FD、电阻R11以及浪涌电流采样电路31；压敏电阻RV1和压敏电阻RV2串联连接后并联在浪涌电流抑制电路2的电感L3和电感L4的输出端之间，压敏电阻RV1和压敏电阻RV2之间的串联节点通过放电管FD接地，即压敏电阻RV1的第一端和压敏电阻RV2的第一端串联连接，放电管FD第一端连接压敏电阻RV1的第一端，放电管FD第二端接地；浪涌电流采样电路31包括压敏电阻RV3和电流互感器B，压敏电阻RV3和电流互感器B串联连接后并联在压敏电阻RV1和压敏电阻RV2两端之间，即电流互感器B的第一端和压敏电阻RV3的第一端连接，电流互感器B的第二端与压敏电阻RV2的第二端连接，压敏电阻RV3的第二端与压敏电阻RV1的第二端连接，其中电阻R11并联在电流互感器B副边的两端后接地，浪涌电流吸收电路3通过输出端S、M两端向超声波焊接机供电，浪涌电流采样电路31通过电流互感器B的副边的输出端P端向复位识别电路4输出电压信号。

当有浪涌电流或者有雷电进入防雷装置时，首先经过由电容C1、电容C2、电容C3、共模电感L1以及共模电感L2组成的共模滤波电路1到达浪涌电流抑制电路2中的电感L3和电感L4的输入端,之后浪涌电流通过浪涌电流吸收电路3中的压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、压敏电阻RV3以及对地的放电管FD形成放电回路，由于电感的电流不能突变，电感L3和电感L4能够有效的削弱浪涌电流对下级电路的冲击，之后较弱的浪涌电流再被热敏器件吸收后就不会损坏器件本身，保护了下级的超声波焊接机。

参见图4，图4是第一识别复位电路41的电路图。第一识别复位电路1包括带通滤波电路、第一电压跟随器、第一整流电路、第一基准电路、第二运算放大器ICIB、第一复位开关K1以及第一指示灯LED1。

具体的工作过程为，带通滤波电路接收采样信号，对采样信号进行滤波处理后输出雷电电压信号至第一电压跟随器的输入端，第一电压跟随器输出雷电电压信号至第一整流电路，第一整流电路输出第一直流电压信号至第二运算放大器ICIB，第二运算放大器ICIB输出第一识别信号至第一指示灯LED1。

带通滤波电路由电阻R2、电阻R3、电容C4以及电容C5组成，其中电阻R2、电容C4以及电阻R3之间依次串联连接，电阻R2的一端接浪涌电流吸收电路3输出端的P端，电阻R3的一端接地，电容C5并联在电阻R3的两端。第一电压跟随器为运算放大器ICIA，第一整流电路包括电容C6、二极管D1和二极管D2，其中运算放大器ICIA的输出端与电容C6的第一端连接，电容C6的第二端与二极管D1的正极连接，电容C6和二极管D1的连接节点与二极管D2的负极连接，二极管D2的正极接地，二极管D1的负极与第二运算放大器ICIB的同相输入端连接。第一复位开关K1并联在电容C7的两端，第一复位开关K1的第一端与第二运算放大器ICIB的同相输入端电连接，第一复位开关K1的第二端接地。第一基准电路包括电阻R4和电阻R5，电阻R4和电阻R5之间串联连接，电阻R5一端接电源端，电阻R4一端接地，电阻R4和电阻R5之间的串联节点连接运算放大器ICIB的反相输入端，运算放大器ICIB的输入端通过电阻R6与第一指示灯LED1串联连接，第一指示灯LED1接地。

参见图5，图5是第二识别复位电路42的电路图。第二识别复位电路1包括电阻R10、第二电压跟随器、第二整流电路、第四运算放大器ICID、第二复位开关K2、电容C9以及第二指示灯LED2，电阻R10的第一端接浪涌电流吸收电路3输出端的P端,电阻R10的第二端接第二电压跟随器的输入端。

第二电压跟随器为运算放大器ICIC，第二整流电路包括电容C8、二极管D3和二极管D4，其中运算放大器ICIC的输出端与电容C8的第一端连接，电容C8的第二端与二极管D4的正极连接，电容C8和二极管D4的连接节点与二极管D3的负极连接，二极管D3的正极接地，二极管D4的负极与第四运算放大器ICID的同相输入端连接。第二复位开关K2并联在电容C9的两端，第二复位开关K2的第一端与第四运算放大器ICID的同相输入端电连接，第二复位开关K2的第二端接地。第二基准电路包括电阻R8和电阻R9，电阻R8和电阻R9之间串联连接，电阻R8的第一端和电阻R9的第一端连接，电阻R8的第二端接电源端，电阻R9的第二端接地，电阻R8的第一端连接第四运算放大器ICID的反相输入端，第四运算放大器ICID的输出端通过电阻R12和第二指示灯LED2串联连接，第二指示灯LED2接地。

当有浪涌电流或者有雷电先后通过防雷装置的共模滤波电路1、浪涌电流抑制电路2以及浪涌电流吸收电路3，其中浪涌电流吸收电路3中的压敏电阻RV3和电流互感器B串联组成浪涌电流采样电路31，当有雷电浪涌电流通过浪涌电流采样电路31的电流互感器B时，电流互感器B的副边产生采样信号，该采样信号通过输出端P端分成两路：

一路采样信号通过第一识别复位电路41的带通滤波电路筛选出雷电电压信号，之后经过由第一运算放大器ICIA组成的第一电压跟随器捕捉雷电电压信号，雷电电压信号由第一运算放大器ICIA的输出端输出，雷电电压信号通过由电容C6、二极管D1和二极管D2组成的第一整流电路处理后，得到第一直流电压信号，其中第一直流电压信号代表了雷电电流的大小，第一直流电压信号被电容C7保持的同时被送到第二运算放大器ICIB的同相输入端，第二运算放大器ICIB的反相输入端接第一基准电压，当代表雷电电流大小的第一直流电压信号超过第一基准电压时第二运算放大器ICIB的输出端输出高电平的第一识别信号，第一指示灯LED1被点亮，否则不被点亮。同时可以通过闭合第一复位开关K1，此时第二运算放大器ICIB的输出端输出低电平的第一复位信号，刷新对电网的浪涌电流的记录，以便于观察下一次浪涌电流的发生。

另一路采样信号通过电阻R10，输入由第三运算放大器ICIC组成的第二电压跟随器的同相输入端，采样信号通过第二电压跟随器的输出端输出，之后通过由电容C8、二极管D4和二极管D3组成的第二整流电路处理后得到第二直流电压信号，第二直流电压信号代表了浪涌电流的大小，第二直流电压信号被电容C9保持的同时送到第四运算放大器ICID的同相输入端，第四运算放大器ICID的反相输入端接第二基准电压，当代表浪涌电流大小的第二直流电压信号超过第二基准电压时，第四运算放大器ICID的输出端输出高电平的第二识别信号，第二指示灯LED2被点亮，否则不被点亮。同时可以通过闭合第二复位开关K2，此时第四运算放大器ICID的输出端输出低电平的第二复位信号，刷新对电网的浪涌电流的记录，以便于观察下一次浪涌电流的发生。

因为雷电冲击电流也是浪涌电流的一种，当有雷电发生时本发明的防雷装置的第一指示灯LED1和第二指示灯LED2均被点亮，当仅有非雷电的浪涌电流时第二指示灯LED2单个被点亮。上述运算放大器均为LM324系列器件。

由上可见，本发明的防雷装置在电路中加入浪涌电流抑制电路2，可以削弱、缓解浪涌电流并且将多余电流全部吸收，使其受雷击而元件自身不会损坏，保护超声波焊接机在浪涌电流大的场合下仍然能够正常运行。同时为了了解雷电浪涌电流是否曾经发生，本发明的防雷装置还设计了雷电及浪涌电流的识别复位电路4，当有雷电及大的外界浪涌电流侵入时，识别复位电路4会通过LED光电显示出来，让操作者及时了解电网的运行情况，并且可以通过闭合复位开关刷新之前的浪涌电流记录，以便于观察下次雷电浪涌的发生。

Claims (9)

1.一种用于超声波焊接机的防雷装置，包括：

共模滤波电路，接收电网的电流信号，所述共模滤波电路对所述电流信号进行共模滤波处理；

其特征在于：

所述防雷装置还包括

浪涌电流抑制电路，接收所述共模滤波电路输出的共模滤波信号，所述浪涌电流抑制电路对所述共模滤波信号进行抑制处理；

浪涌电流吸收电路，接收所述浪涌电流抑制电路输出的浪涌抑制信号，所述浪涌电流吸收电路对所述浪涌抑制信号进行吸收处理以及采样处理；

识别复位电路，接收所述浪涌电流吸收电路输出的采样信号，所述识别复位电路对所述采样信号进行识别复位处理后输出识别信号和/或复位信号。

2.根据权利要求1所述的防雷装置，其特征在于：

所述共模滤波电路包括至少一个共模电感以及至少一个电容,所述共模电感和所述电容之间并联连接。

3.根据权利要求1所述的防雷装置，其特征在于：

所述浪涌抑制电路包括至少一个电感，所述电感串联在所述共模滤波电路和所述浪涌电流吸收电路之间。

4.根据权利要求1所述的防雷装置，其特征在于：

所述浪涌电流吸收电路包括放电管、第一压敏电阻和第二压敏电阻，所述第一压敏电阻的第一端和所述第二压敏电阻的第一端串联连接，所述放电管第一端连接所述第一压敏电阻的第一端，所述放电管第二端接地。

5.根据权利要求4所述的防雷装置，其特征在于：

所述浪涌电流吸收电路包括浪涌电流采样电路，所述浪涌电流采样电路包括电流互感器和第三压敏电阻，所述电流互感器的第一端和所述第三压敏电阻的第一端连接，所述电流互感器的第二端与所述第二压敏电阻的第二端连接，第三压敏电阻的第二端与所述第一压敏电阻的第二端连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的防雷装置，其特征在于：

所述识别复位电路还包括第一识别复位电路，所述第一识别复位电路包括带通滤波电路、第一电压跟随器、第一整流电路、第二运算放大器以及第一指示灯；

所述带通滤波电路接收所述采样信号，对所述采样信号进行滤波处理后输出雷电电压信号至所述第一电压跟随器，所述第一电压跟随器输出所述雷电电压信号至所述第一整流电路，所述第一整流电路输出第一直流电压信号至所述第二运算放大器，所述第二运算放大器输出第一识别信号至所述第一指示灯。

7.根据权利要求6所述的防雷装置，其特征在于：

所述第一识别复位电路还包括第一复位开关，所述第一复位开关的第一端连接所述第二运算放大器的同相输入端，所述第一复位开关的第二端接地。

8.根据权利要求1至5任一项所述的防雷装置，其特征在于：

所述识别复位电路还包括第二识别复位电路，所述第二识别复位电路包括第二电压跟随器、第二整流电路、第四运算放大器以及第二指示灯；

所述第二电压跟随器接收所述采样信号并将其输出至所述第二整流电路，所述第二整流电路输出第二直流电压信号至所述第四运算放大器，所述第四运算放大器输出第二识别信号至所述第二指示灯。

9.根据权利要求8所述的防雷装置，其特征在于：

所述第二识别复位电路还包括第二复位开关，所述第二复位开关的第一端连接所述第四运算放大器的同相输入端，所述第二复位开关的第二端接地。