CN106160474B - 一种用于无线焊接机的dc-dc模块 - Google Patents

一种用于无线焊接机的dc-dc模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于无线焊接机的DC‑DC模块，包括电池组，包括主控电路、控制器，主控电路包括第一BUCK回路和第二BUCK回路，第一BUCK回路和第二BUCK回路并联，第一BUCK回路包括二极管D3、MOS管V1、二极管D1、电感L1、电容C1，第二BUCK回路包括二极管D4、MOS管V2、二极管D2、电感L2、滤波电容C2，第一BUCK回路与第二BUCK回路并联作为电路输出端，二极管D3阳极和二极管D4阳极与控制器连接，还包括电流采样电路和推力电流采样电路。本发明提供的DC‑DC模块，采用BUCK电路将电池电压转化为焊接电压，使得无线电焊机体积小巧，续航优良，具有良好的户外作业适应性。

Description

一种用于无线焊接机的DC-DC模块
技术领域
本发明涉及一种DC-DC模块，具体涉及一种用于无线焊接机的DC-DC模块，属于焊接设备领域。
背景技术
电焊机是利用正负两极在瞬间短路时产生的高温电弧来熔化电焊条上的焊料和被焊材料，达到使它们结合的设备。按输出电源种类电焊机可分为两种，一种是交流电焊机；一种是直流电焊机。不论是交流电焊机还是直流电焊机，在使用时，都需要通过市电供电，因此电焊机的使用环境必须提供一定容量的交流电源。而对于一些无法接入市电或者市电容量较小，焊接量较小的焊接现场，则无法通过市电进行供电，完成焊接作业，对于这种焊接情况通常的做法有两种：一、利用发电机与电焊机配合工作，通过发电机发电为电焊机供电，达到完成焊接作业的目的。但是这种方式需要使用发电机，其存在设备复杂，需要经常维护，发电机启动麻烦、噪音大，需要使用柴油或汽油，使用成本高，以及发电过程会产生污染等问题。二、在焊机上加装蓄电装置，这种方式虽然可以解决上述问题，但是常规的解决办法是将大容量的铅酸蓄电池通过DC/AC模块，将直流电压转化为交流220V或者380V的市电后，向电焊机内部的转换模块供电使用，该办法成本较高、效率低下、浪费严重，而且设备笨重不便于携带，由于在工作过程中经过DC/AC和AC/DC或AC/AC转化，复杂的转化过程，势必影响转化效率。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于无线焊接机的DC-DC模块，采用BUCK电路将电池电压转化为焊接电压进行焊接，使得无线电焊机体积小巧，续航优良，具有良好的户外特种作业适应性。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于无线焊接机的DC-DC模块，包括电池组，包括主控电路、电流采样电路、推力电流采样电路、控制器，所述主控电路、电压采样电路、推力电流采样电路、控制器，所述主控电路包括第一BUCK回路和第二BUCK回路，所述第一BUCK回路和所述第二BUCK回路并联，所述第一BUCK回路包括二极管D3、MOS管V1、二极管D1、电感L1、电容C1，所述二极管D3阴极与所述MOS管V1栅极连接，所述MOS管V1源极与所述电池组正极连接，所述MOS管V1漏极与所述二极管D1阴极、所述电感L1一端连接，所述电感L1另一端与所述电容C1一端连接，所述二极管D1阳极和所述电容C1另一端接地；
所述第二BUCK回路包括二极管D4、MOS管V2、二极管D2、电感L2、滤波电容C2，所述二极管D4阴极与所述MOS管V2栅极连接，所述MOS管V2源极与所述电池组正极连接，所述MOS管V2漏极与所述二极管D2阴极、所述电感L2一端连接，所述电感L2另一端与所述滤波电容C2一端连接，所述二极管D2阳极和所述滤波电容C2另一端接地；
所述第一BUCK回路与所述第二BUCK回路并联作为电路输出端，所述二极管D3阳极和所述二极管D4阳极分别与所述控制器连接；
所述电压采样电路与输出负载R0并接，所述电压采样电路包括分压电阻R1、分压电阻R2，比较器IC1、比较器IC2，基准电压U1，所述分压电阻R1和所述比较器IC2反向端连接，所述分压电阻R1和所述分压电阻R2串联，所述基准电压U1与所述比较器IC2正向端连接；
所述推力电流采样电路与所述输出负载R0并接，所述推力电流采样电路包括分压电阻R3、分压电阻R4，比较器IC3，基准电压U2，所述分压电阻R3和所述比较器IC3反向端连接，所述分压电阻R3和所述分压电阻R4串联，所述基准电压U2与所述比较器IC3正向端连接。
优选的，所述MOS管V1及MOS管V2为N型MOS管。
优选的，所述MOS管V1及MOS管V2为多个MOS管并联组成，且所述MOS管为低RDS型MOS管。
优选的，所述控制器能产生相位相差180度的两路PWM波形。
优选的，所述PWM波形频率范围为2KHZ-100KHZ。
优选的，所述电池组为多节锂电池串并联组成的电池组。
优选的，所述DC-DC模块输出电压不高于36V。
与现有技术相比，本发明的有益效果是:
由于采用双并联输出的BUCK电路作为降压单元，辅之以可产生180度相位差的两路PWM开关信号来分别驱动上述两路BUCK电路，既能满足输出恒流的要求，同时大大提高DC-DC转化效率，从根本上解决了无线电焊机采用锂电池组的电压转化的问题，无线电焊机去除不必要的DC/AC模块和AC/DC模块，使得无线电焊机体积更小，重量更轻，续航能力更强，相较市面上的无线电焊机，具有极强的竞争力。
由于采用控制器来输出PWM开关信号驱动MOS管工作，控制器可依据输出负载的变化，即时调整PWM信号占空比，达到输出稳定的目的。
由于由于采用多个MOS管并联方式，大大降低等效的RDS值，在大电流持续工作下，能够有效提高MOS发热量，同时提高散热，提高设备整体安全性。
由于输出电压不高于人体安全电压极限值36V，使电焊机工作时，避免电气事故的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明机构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示，一种用于无线焊接机的DC-DC模块，包括电池单元，电池单元为多节锂电池串并联组成的电池组，优选大倍率放电能力的三元锂电池。
包括主控电路、控制器，上述主控电路包括第一BUCK回路和第二BUCK回路，上述第一BUCK回路和上述第二BUCK回路并联，上述第一BUCK回路包括二极管D3、MOS管V1、二极管D1、电感L1、电容C1，上述二极管D3阴极与上述MOS管V1栅极连接，上述MOS管V1源极与上述电池组正极连接，上述MOS管V1漏极与上述二极管D1阴极、上述电感L1一端连接，上述电感L1另一端与上述电容C1一端连接，上述二极管D1阳极和上述电容C1另一端接地；
上述第二BUCK回路包括二极管D4、MOS管V2、二极管D2、电感L2、滤波电容C2，上述二极管D4阴极与上述MOS管V2栅极连接，上述MOS管V2源极与上述电池组正极连接，上述MOS管V2漏极与上述二极管D2阴极、上述电感L2一端连接，上述电感L2另一端与上述滤波电容C2一端连接，上述二极管D2阳极和上述滤波电容C2另一端接地；上述MOS管V1及MOS管V2为N型MOS管。上述MOS管V1及MOS管V2为多个MOS管并联组成，且上述MOS管为低RDS型MOS管。
电压采样电路与输出负载R0并接，电压采样电路包括分压电阻R1、分压电阻R2，分压电阻R1和比较器IC2反向端连接，分压电阻R1和分压电阻R2串联，上述基准电压U1与上述比较器IC2正向端连接。RO上电压值通过分压电阻R1和分压电阻R2接地，分压电阻R2上的电压值＝U0*R2/(R1+R2)，该电压值输入到比较器IC2的反向输入端，基准电压U1为1.25V，输入到比较器IC2的正向输入端，比较器IC2将上述两个电压值比较，一旦分压电阻R2上的电压值低于1.25V，则输出高电平信号传送到控制器，控制器提高PWM信号的占空比，提高输出电流值，使输出端电压值高于设定值。
推力电流采样电路是通过检测负载RO端的电压来实现，采样电路与上述输出负载R0并接，电流采样电路包括分压电阻R3、分压电阻R4，上述分压电阻R3和上述比较器IC3反向端连接，上述分压电阻R3和上述分压电阻R4串联，上述基准电压U2与上述比较器IC3正向端连接。RO上电压值通过分压电阻R3和分压电阻R4接地，分压电阻R2上的电压值＝U0*R2/(R1+R2)，该电压值输入到比较器IC2的反向输入端，基准电压U2为1.25V，输入到比较器IC2的正向输入端，比较器IC2将上述两个电压值比较，一旦分压电阻R2上的电压值低于1.25V，则输出高电平信号传送到控制器，控制器提高PWM信号的占空比，提高输出电流值，使输出端电压值高于设定值。
上述第一BUCK回路与上述第二BUCK回路并联作为电路输出端，上述二极管D3阳极和上述二极管D4阳极与上述控制器连接。上述控制器能产生相位相差180度的两路PWM波形，PWM波形驱动MOS管导通，输入电压经过BUCK降压，使输出电压不高于36V，36V为人体安全电压极限值，输出电压设定不高于36V，可提高设备安全性，避免电气事故的发生。上述PWM波形频率范围为2KHZ-100KHZ，PWM波形频率越高电源效率越高，但随之MOS成本增加，可根据具体的使用环境选取。
与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1.由于采用双并联输出的BUCK电路作为降压单元，辅之以可产生180度相位差的两路PWM开关信号来分别驱动上述两路BUCK电路，既能满足输出恒流的要求，同时大大提高DC-DC转化效率，从根本上解决了无线电焊机采用锂电池组的电压转化的问题，无线电焊机去除不必要的DC/AC模块和AC/DC模块，使得无线电焊机体积更小，重量更轻，续航能力更强，相较市面上的无线电焊机，具有极强的竞争力.
2.由于采用控制器来输出PWM开关信号驱动MOS管工作，控制器可依据输出负载的变化，即时调整PWM信号占空比，达到输出稳定的目的。
3.由于由于采用多个MOS管并联方式，大大降低等效的RDS值，在大电流持续工作下，能够有效提高MOS发热量，同时提高散热，提高设备整体安全性。
4.由于输出电压不高于人体安全电压极限值36V，使电焊机工作时，避免电气事故的发生。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种用于无线焊接机的DC-DC模块，包括电池组，其特征在于：包括主控电路、电压采样电路、推力电流采样电路、控制器，所述主控电路包括第一BUCK回路和第二BUCK回路，所述第一BUCK回路和所述第二BUCK回路并联，所述第一BUCK回路包括二极管D3、MOS管V1、二极管D1、电感L1、电容C1，所述二极管D3阴极与所述MOS管V1栅极连接，所述MOS管V1源极与所述电池组正极连接，所述MOS管V1漏极与所述二极管D1阴极、所述电感L1一端连接，所述电感L1另一端与所述电容C1一端连接，所述二极管D1阳极和所述电容C1另一端接地；
所述第二BUCK回路包括二极管D4、MOS管V2、二极管D2、电感L2、滤波电容C2，所述二极管D4阴极与所述MOS管V2栅极连接，所述MOS管V2源极与所述电池组正极连接，所述MOS管V2漏极与所述二极管D2阴极、所述电感L2一端连接，所述电感L2另一端与所述滤波电容C2一端连接，所述二极管D2阳极和所述滤波电容C2另一端接地；
所述第一BUCK回路与所述第二BUCK回路并联作为电路输出端，所述二极管D3阳极和所述二极管D4阳极分别与所述控制器连接；
所述电压采样电路与输出负载R0并接，所述电压采样电路包括分压电阻R1、分压电阻R2，比较器IC1、比较器IC2，基准电压U1，所述分压电阻R1和所述比较器IC2反向端连接，所述分压电阻R1和所述分压电阻R2串联，所述基准电压U1与所述比较器IC2正向端连接；
所述推力电流采样电路与所述输出负载R0并接，所述推力电流采样电路包括分压电阻R3、分压电阻R4，比较器IC3，基准电压U2，所述分压电阻R3和所述比较器IC3反向端连接，所述分压电阻R3和所述分压电阻R4串联，所述基准电压U2与所述比较器IC3正向端连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于无线焊接机的DC-DC模块，其特征在于：所述MOS管V1及MOS管V2为N型MOS管。
3.根据权利要求2所述的一种用于无线焊接机的DC-DC模块，其特征在于：所述MOS管V1及MOS管V2为多个MOS管并联组成，且所述MOS管为低RDS型MOS管。
4.根据权利要求1所述的一种用于无线焊接机的DC-DC模块，其特征在于：所述控制器能产生相位相差180度的两路PWM波形。
5.根据权利要求4所述的一种用于无线焊接机的DC-DC模块，其特征在于：所述PWM波形频率范围为2KHZ-100KHZ。
6.根据权利要求1所述的一种用于无线焊接机的DC-DC模块，其特征在于：所述电池组为多节锂电池串并联组成的电池组。
7.根据权利要求1所述的一种用于无线焊接机的DC-DC模块，其特征在于：所述DC-DC模块输出电压不高于36V。
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