CN105728901B - 一种用于交直流氩弧焊机二次逆变驱动电路 - Google Patents

一种用于交直流氩弧焊机二次逆变驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于交直流氩弧焊机的二次逆变驱动电路，该二次逆变驱动电路包括：三角波发生电路，用于产生一三角波；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；延时电路，该延时电路连接该斩波电路的输出端，用于产生具有一死区时间的两路驱动信号。

Description

一种用于交直流氩弧焊机二次逆变驱动电路
技术领域
本发明涉及一种交直流氩弧焊技术领域，尤其涉及一种用于交直流氩弧焊机二次逆变驱动电路。
背景技术
氩弧焊即钨极惰性气体保护弧焊，指用工业钨或活性钨作不熔化电极，惰性气体（氩气）作保护的焊接方法。氩弧焊的起弧采用高压击穿的起弧方式，先在电极针（钨针）与工件间加以高频高压，击穿氩气，使之导电，然后供给持续的电流，保证电弧稳定。
交直流氩弧焊机最容易发生的故障之一就是交流逆变回路IGBT（Insulated GateBipolar Transistor绝缘栅双极型晶体管)上下桥臂直通。当交流逆变回路的上下桥直通时电源短路容易造成炸机，并且在进行交流焊接时每次交流换向IGBT的开关损耗很大，不但影响焊机的效率而且降低了暂载率。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种用于交直流氩弧焊机的
二次逆变驱动电路，既可以实现对交流逆变回路IGBT的保护，又可以有效降低IGBT换向时的损耗。
为了实现上述发明目的，本发明公开一种用于交直流氩弧焊机的二次逆变驱动电路，该二次逆变驱动电路包括：三角波发生电路，用于产生一三角波；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；延时电路，该延时电路连接该斩波电路的输出端，用于产生具有一死区时间的两路驱动信号。
更进一步地，该二次逆变驱动电路还包括一反向判断拉低给定电路，该反向判断拉低给定电路连接该斩波电路的输出端，用于使该方波的电平变化时，减少输出电流。
更进一步地，该二次逆变驱动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，当该交直流氩弧焊机出现过流时，该驱动信号被锁住。
更进一步地，该延时电路通过阻容二极管调节该死区时间。
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C 23,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，可变电阻R2，运算放大器U3A，电容C24，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的另一端连接延时电路。
更进一步地，该延时电路包括反相器U4F、U4C、U4D，二极管D2、D4、D11、D12，电阻R32、R33、R36、R37以及电容C25、C26；该二极管D2、D12和电阻R32、R36及电容C26组成第一阻容二极管，该二极管D4、D11和电阻R33、R37及电容C25组成第二阻容二极管，该电容C24、C25接地；该第一阻容二极管的输入端连接该反相器U4F，输出端连接该反相器U4D；该第二阻容二极管的输入端连接该斩波电路的输出端，输出端连接该反相器U4DC。
更进一步地，该反向判断拉低给定电路包括与非门U9，反相器U2E, 二极管D6、D8、D9，电阻R22、R30以及电容C28、C43；该电阻R22 连接该二极管D6；述电阻R30连接该二极管D9；该二极管D9的另一端与电容C28、C43串并联；该与非门U9的第一输入端连接该延时电路的输出端，第二端与二极管D6连接，输出端连接该反相器U2E；该反相器U2E的另一端连接该二极管D8。
更进一步地，该过流保护电路为一反相器。
与现有技术相比较，本发明提供一种用于交直流氩弧焊机的二次逆变驱动电路通过确定死区时间，可以防止IGBT上下桥臂直通，并在交直流每次换向时将电流给定减小到最低。既可以实现对交流逆变回路IGBT的保护，又可以有效降低IGBT换向时的损耗以及噪声。
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是本发明所涉及的二次逆变驱动电路的结构示意图；
图2是本发明所涉及的二次逆变驱动电路的电路示意图；
图3是本发明所涉及的二次逆变驱动电路的三角波发生电路产生的波形图；
图4是本发明所涉及的二次逆变驱动电路的斩波后的波形图；
图5是本发明所涉及的二次逆变驱动电路的部分节点的波形图。
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-反向判断拉低电路
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。
死区时间（Dead Zone）是PWM输出时，为了使H桥或半H桥的上下管不会因为开关速度问题发生同时导通而设置的一个保护时段，所以在这个时间，上下管都不会有输出。本发明的原理在于通过延时电路来确定死区时间，可以防止IGBT上下桥臂直通。本发明同时通过反向判断拉低电路在交直流每次换向时将电流给定减小到最低，实现小电流换向，有效减小噪声和换向时的损耗。
如图1所示，图1是本发明所涉及的二次逆变驱动电路的结构示意图。该二次逆变驱动电路包括三角波发生电路10，用于产生一三角波。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，用于产生具有一死区时间的两路驱动信号。该二次逆变驱动电路还包括一反向判断拉低给定电路50反向判断拉低给定电路连接该斩波电路20出端，用于使该方波的电平变化时，减少输出电流。该二次逆变驱动电路还包括一过流保护电路30，该过流保护电路50与该斩波电路20的输出端连接，当该交直流氩弧焊机出现过流时，该驱动信号被锁住。
首先三角波发生电路产生三角波，可调电阻R2是清理效果调节的电位器，通过U3A斩波选择方波的占空比。通过延时电路中的RCD（阻容二极管）来调节两路驱动电路的死区时间,当驱动脉冲出现电平变化即高低沿翻转时，因为与非门U9的两路输入中有一路是经过延时的，故翻转瞬间与非门U9输出高电平，经过非门U2E后为低电平输出，经过二极管D8后，将给定AC20点的电平拉低到0.5V，故实现换向时的小电流翻转。
图2是本发明所涉及的二次逆变驱动电路的电路示意图。如图2所示，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，可变电阻R2，运算放大器U3A，电容C24，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的另一端连接延时电路。
该延时电路包括反相器U4F、U4C、U4D，二极管D2、D4、D11、D12，电阻R32、R33、R36、R37以及电容C25、C26；该二极管D2、D12和电阻R32、R36及电容C26组成第一阻容二极管，该二极管D4、D11和电阻R33、R37及电容C25组成第二阻容二极管，该电容C24、C25接地；该第一阻容二极管的输入端连接该反相器U4F，输出端连接该反相器U4D；该第二阻容二极管的输入端连接该斩波电路的输出端，输出端连接该反相器U4DC。
该反向判断拉低给定电路包括与非门U9，反相器U2E, 二极管D6、D8、D9，电阻R22、R30以及电容C28、C43；该电阻R22 连接该二极管D6；述电阻R30连接该二极管D9；该二极管D9的另一端与电容C28、C43串并联；该与非门U9的第一输入端连接该延时电路的输出端，第二端与二极管D6连接，输出端连接该反相器U2E；该反相器U2E的另一端连接该二极管D8。
过流保护由反相器U4E组成。
图5是本发明所涉及的二次逆变驱动电路的部分节点的波形图。如图5所示，21是输出的电流波形图；22是二次逆变的驱动波形；23为与非门U9输出的波形；24是一次逆变电流给定的驱动波形。由上述波形可以看出在驱动波形24换向之前，与非门输出23反向，电流给定22AC20降到0.5V，实际输出电流21也由200A降到最小电流输出，这样可以达到在最小电流输出时完成换向。
与现有技术相比较，本发明提供一种用于交直流氩弧焊机的二次逆变驱动电路通过确定死区时间，可以防止IGBT上下桥臂直通，并在交直流每次换向时将电流给定减小到最低。既可以实现对交流逆变回路IGBT的保护，又可以有效降低IGBT换向时的损耗以及噪声。
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 (7)

1.一种用于交直流氩弧焊机的二次逆变驱动电路，其特征在于，所述二次逆变驱动电路包括：
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，用于产生具有一死区时间的两路驱动信号；
其中，所述斩波电路包括电阻R37、R38，可变电阻R2，运算放大器U3A，电容C24，所述可变电阻R2用于输入所述交直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的另一端连接延时电路；
所述延时电路包括反相器U4F、U4C、U4D，二极管D2、D4、D11、D12，电阻R32、R33、R36、R37以及电容C25、C26；所述二极管D2、D12和电阻R32、R36及电容C26组成第一阻容二极管，所述二极管D4、D11和电阻R33、R37及电容C25组成第二阻容二极管，所述电容C24、C25接地；所述第一阻容二极管的输入端连接所述反相器U4F，输出端连接所述反相器U4D；所述第二阻容二极管的输入端连接所述斩波电路的输出端，输出端连接反相器U4C。
2.如权利要求1所述的用于交直流氩弧焊机的二次逆变驱动电路，其特征在于，所述二次逆变驱动电路还包括一反向判断拉低给定电路，所述反向判断拉低给定电路连接所述斩波电路的输出端，用于使所述方波的电平变化时，减少输出电流。
3.如权利要求1所述的用于交直流氩弧焊机的二次逆变驱动电路，其特征在于，所述二次逆变驱动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，当所述交直流氩弧焊机出现过流时，所述驱动信号被锁住。
4.如权利要求1所述的用于交直流氩弧焊机的二次逆变驱动电路，其特征在于，所述延时电路通过阻容二极管调节所述死区时间。
5.如权利要求1所述的用于交直流氩弧焊机的二次逆变驱动电路，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C 23,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。
6.如权利要求2所述的用于交直流氩弧焊机的二次逆变驱动电路，其特征在于，所述反向判断拉低给定电路包括与非门U9，反相器U2E, 二极管D6、D8、D9，电阻R22、R30以及电容C28、C43；所述电阻R22 连接所述二极管D6；所述电阻R30连接所述二极管D9；所述二极管D9的另一端与并联后的电容C28和C43串联；所述与非门U9的第一输入端连接所述斩波电路的输出端，第二端与二极管D6连接，输出端连接所述反相器U2E；所述反相器U2E的另一端连接所述二极管D8。
7.如权利要求3所述的用于交直流氩弧焊机的二次逆变驱动电路，其特征在于，所述过流保护电路为一反相器。
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Denomination of invention: Secondary inverter driving circuit for alternating current-direct current argon arc welding machine

Effective date of registration: 20171227

Granted publication date: 20170801

Pledgee: Bank of Shanghai Limited by Share Ltd Pudong branch

Pledgor: Shanghai Weiteli Welding Equipment Manufacturing Co., Ltd.

Registration number: 2017310000061