CN105790590A - 将电弧电压转化为稳定直流电源的开关电源及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种将电弧电压转化为稳定直流电源的开关电源及其控制方法，包括：电弧电压产生装置、输入整流电路、高频变压器、输出稳压电路和DC电源依次串联连接，所述DC电源与电流型PWM控制电路连接，所述电弧电压产生装置与电流型PWM控制电路连接；所述高频变压器通过PWM驱动电路与电流型PWM控制电路连接；通过控制高频变压器的开通和关断，实现稳定的直流电源的输出。本发明有益效果：无控制电缆电源线，普通送丝机的电源通过较长控制电缆由焊接电源提供。此电源通过较短的电源线直接采样电弧电压，有效解决了传统送丝装置电源只能由控制电缆传输问题，降低了成本并提高了可靠性。

Description

将电弧电压转化为稳定直流电源的开关电源及其控制方法
技术领域
本发明涉及开关电源技术领域，尤其设计一种将电弧电压转化为稳定直流电源的开关电源及其控制方法。
背景技术
目前传统送丝装置的电源来自于弧焊电源内部的工频变压器，并通过较长的电源线供给。这种方式决定了为送丝装置供电的电源只能是固定的交流电源，可选择范围较窄；而且这种连接方式随着距离的加大，带来的问题也不容忽视，成本高而且容易造成电源线的短路或者断路。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种将电弧电压转化为稳定直流电源的开关电源及其控制方法，该开关电源可以适配于输出宽电压范围弧焊电源配套的送丝装置，为送丝装置提供稳定的直流电源。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
一种将电弧电压转化为稳定直流电源的开关电源，包括：电弧电压产生装置、输入整流电路、高频变压器、输出稳压电路、DC电源、电流型PWM控制电路、PWM驱动电路、过压保护电路和过流保护电路；
所述电弧电压产生装置、输入整流电路、高频变压器、输出稳压电路和DC电源依次串联连接，所述DC电源与电流型PWM控制电路连接，所述电弧电压产生装置与电流型PWM控制电路连接；所述高频变压器通过PWM驱动电路与电流型PWM控制电路连接；
通过控制高频变压器的开通和关断，实现稳定的直流电源的输出。
进一步地，在所述电弧电压产生装置与电流型PWM控制电路之间连接过压保护电路。
进一步地，所述过压保护电路包括：依次串联连接的二极管D1、二极管D2、电阻R11、稳压二极管Z1和稳压二极管Z2；在所述稳压二极管Z2的两端并联电容C13；
当输入电压超过V1时，Z1、Z2处于完全导通状态，电容C13开始充电，电流型PWM控制芯片的电流反馈接口检测到外部电压高于设定值时，此时流入此引脚电流大于内部逻辑基准电流，内部逻辑电路立即封锁输出从而实现输入过压保护功能；否则，内部逻辑电路不封锁，输出正常。
进一步地，所述PWM驱动电路与过流保护电路连接。
进一步地，所述过流保护电路包括连接在电流型PWM控制电路与PWM驱动电路之间的电阻R1；当流过R1的电流超过设定值时，电流型PWM控制电路立即封锁输出从而实现输出过流保护。
进一步地，所述电弧电压产生装置为焊机，所述电弧电压的输入范围为：15～115V。
进一步地，所述DC电源的输出端依次串联连接分压采样电阻R2和电阻R3后接地，分压采样电阻R2和电阻R3的采样电压信号Vf反馈到电流型PWM控制电路，调整电流型PWM控制电路的输出，通过电流型PWM控制电路控制PWM驱动电路的通断实现高频变压器的开通和关断，进而产生稳定的直流输出电源。
一种将电弧电压转化为稳定直流电源的开关电源的控制方法，包括：
将焊机输出的电弧电压作为开关电源的电压源；通过对输出电压分压采样后，将采样电压值Vf反馈给电流型PWM控制电路，电流型PWM控制电路根据反馈信息调整输出，当反馈电压信号大于内部基准电压V时，电流型PWM控制电路输出占空比减小，当反馈电压信号小于内部基准电压V时，电流型PWM控制电路输出占空比增大，从而控制PWM驱动电路的通断占空比，进而控制高频变压器的通断占空比，最终输出稳定的直流电压。
进一步地，当电流型PWM控制电路检测到输入电压超过设定值时，封锁输出实现过压保护。
进一步地，当电流型PWM控制电路检测到输出电流超过设定值时，封锁输出实现过流保护。
本发明的有益效果：
1.宽电压范围输入，增加了送丝装置电源电压的可选择性。
2.具备过压和过流保护，增强了普通开关电源的可靠性。
3.无控制电缆电源线，普通送丝机的电源通过较长控制电缆由焊接电源提供。此电源通过较短的电源线直接采样电弧电压，有效解决了传统送丝装置电源只能由控制电缆传输问题，降低了成本并提高了可靠性。
附图说明
图1为本发明开关电源结构示意图；
图2为本发明开关电源具体实施方式电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
本发明开关电源直接将焊机输出电压转化为稳定的直流电源，满足焊机从空载到带载输出的电压变化，并具有过压和过流保护功能。输入电压范围15～115V，使用宽输入的开关电源，为送丝装置的MCU及控制器件提供所需的直流电源。
如图1所示，本发明开关电源包括：电弧电压、输入整流电路、高频变压器、输出稳压电路、DC电源、电流型PWM控制电路、PWM驱动电路、过压保护电路和过流保护电路。
电弧电压产生装置、输入整流电路、高频变压器、输出稳压电路和DC电源依次串联连接，DC电源与电流型PWM控制电路连接，在所述电弧电压产生装置与电流型PWM控制电路之间连接过压保护电路。在电流型PWM控制电路与PWM驱动电路之间连接过流保护电路。
图2给出了本发明开关电源的具体实施方式电路图；该电路图具体体现了开关电源的电路连接形式，开关电源的电源来自于焊机输出的电弧电压，TB1为整流桥，T1为高频变压器，K1为电流型PWM控制芯片，Q1为PWM驱动芯片，R2、R3构成分压采样电阻，RB1、RB2为整流二极管，Z1、Z2为稳压二极管。
具体工作流程如下：
将焊机输出的电弧电压作为开关电源的电压源；DC电源的输出端依次串联连接分压采样电阻R2和电阻R3后接地，分压采样电阻R2和电阻R3的采样电压信号Vf反馈到电流型PWM控制电路，调整电流型PWM控制电路的输出，通过电流型PWM控制电路控制PWM驱动电路的通断实现高频变压器的开通和关断，进而产生稳定的直流输出电源。
通过对输出电压分压采样后，当输入电压超过V1时，Z1、Z2处于完全导通状态，电容C13开始充电，电流型PWM控制芯片的5号电流反馈接口检测到外部电压高于1V时，此时流入此引脚电流大于内部逻辑基准电流，内部逻辑电路立即封锁输出从而实现输入过压保护功能。否则，内部逻辑电路不封锁，输出正常。
K1根据R2、R3分压采样的反馈调整PWM输出从而控制Q1的开通关断，进而控制高频变压器原边的开通关断。通过高频变压器并整流之后为MCU及其他控制芯片提供稳定的直流输出电源。
输入电源范围V0-V1，应用电流型PWM控制芯片，输出稳定的直流电源，给MCU、电磁阀、接触器等供电。并具有过压和过流保护功能。当输入电压超过V1时，Z1、Z2处于完全导通状态，电容C13开始充电，电流型PWM控制芯片的反馈接口检测到外部电压高于1V时，内部逻辑电路立即封锁输出从而实现输入过压保护功能。当流过R1电流超过I1时，R1电压上升，当超过1V时电流型PWM控制芯片实现过流保护功能。
当R2、R3分压采样的反馈电压信号大于内部基准电压V时，电流型PWM控制电路输出占空比减小，当反馈电压信号小于内部基准电压V时，电流型PWM控制电路输出占空比增大，从而控制PWM驱动电路的通断占空比，进而控制高频变压器的通断占空比，最终输出稳定的直流电压。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种将电弧电压转化为稳定直流电源的开关电源，其特征是，包括：电弧电压产生装置、输入整流电路、高频变压器、输出稳压电路、DC电源、电流型PWM控制电路、PWM驱动电路、过压保护电路和过流保护电路；
所述电弧电压产生装置、输入整流电路、高频变压器、输出稳压电路和DC电源依次串联连接，所述DC电源与电流型PWM控制电路连接，所述电弧电压产生装置与电流型PWM控制电路连接；所述高频变压器通过PWM驱动电路与电流型PWM控制电路连接；
通过控制高频变压器的开通和关断，实现稳定的直流电源的输出。
2.如权利要求1所述的一种将电弧电压转化为稳定直流电源的开关电源，其特征是，在所述电弧电压产生装置与电流型PWM控制电路之间连接过压保护电路。
3.如权利要求2所述的一种将电弧电压转化为稳定直流电源的开关电源，其特征是，所述过压保护电路包括：依次串联连接的二极管D1、二极管D2、电阻R11、稳压二极管Z1和稳压二极管Z2；在所述稳压二极管Z2的两端并联电容C13；
当输入电压超过V1时，Z1、Z2处于完全导通状态，电容C13开始充电，电流型PWM控制芯片的电流反馈接口检测到外部电压高于设定值时，此时流入此引脚电流大于内部逻辑基准电流，内部逻辑电路立即封锁输出从而实现输入过压保护功能；否则，内部逻辑电路不封锁，输出正常。
4.如权利要求1所述的一种将电弧电压转化为稳定直流电源的开关电源，其特征是，所述PWM驱动电路与过流保护电路连接。
5.如权利要求4所述的一种将电弧电压转化为稳定直流电源的开关电源，其特征是，所述过流保护电路包括连接在电流型PWM控制电路与PWM驱动电路之间的电阻R1；当流过R1的电流超过设定值时，电流型PWM控制电路立即封锁输出从而实现输出过流保护。
6.如权利要求1所述的一种将电弧电压转化为稳定直流电源的开关电源，其特征是，所述电弧电压产生装置为焊机，所述电弧电压的输入范围为：15～115V。
7.如权利要求1所述的一种将电弧电压转化为稳定直流电源的开关电源，其特征是，所述DC电源的输出端依次串联连接分压采样电阻R2和电阻R3后接地，分压采样电阻R2和电阻R3的采样电压信号Vf反馈到电流型PWM控制电路，调整电流型PWM控制电路的输出，通过电流型PWM控制电路控制PWM驱动电路的通断实现高频变压器的开通和关断，进而产生稳定的直流输出电源。
8.一种如权利要求1所述的将电弧电压转化为稳定直流电源的开关电源的控制方法，其特征是，包括：
将焊机输出的电弧电压作为开关电源的电压源；通过对输出电压分压采样后，将采样电压值Vf反馈给电流型PWM控制电路，电流型PWM控制电路根据反馈信息调整输出，当反馈电压信号大于内部基准电压V时，电流型PWM控制电路输出占空比减小，当反馈电压信号小于内部基准电压V时，电流型PWM控制电路输出占空比增大，从而控制PWM驱动电路的通断占空比，进而控制高频变压器的通断占空比，最终输出稳定的直流电压。
9.如权利要求8所述的一种将电弧电压转化为稳定直流电源的开关电源的控制方法，其特征是，当电流型PWM控制电路检测到输入电压超过设定值时，封锁输出实现过压保护。
10.如权利要求8所述的一种将电弧电压转化为稳定直流电源的开关电源的控制方法，其特征是，当电流型PWM控制电路检测到输出电流超过设定值时，封锁输出实现过流保护。
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