CN107617804A - 焊机引弧电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种焊机引弧电路，包括用于产生引弧电流给定信号的引弧电流给定信号模块；用于根据引弧电流给定信号输出相应的PWM控制信号的PI调节器；及用于在焊枪接触工件前存储能量以保持PI调节器无输出，且在焊枪接触工件瞬间，释放能量以使得PI调节器输出PWM控制信号的缓冲元件。上述焊机引弧电路，在焊枪接触工件之前，通过缓冲元件存储能量，且PI调节器无信号输出，在焊枪接触工件的瞬间缓冲元件释放能量，从而PI调节器的使能信号由正慢慢变负，使得PI调节器输出的PWM控制信号从无到有或由小变大，相应的PWM信号从无到脉宽慢慢打开，无电流过冲现象，从而不会出现钨针粘到工件的现象，引弧成功率高。

Description

焊机引弧电路

技术领域

本发明涉及焊机技术领域，特别是涉及一种焊机引弧电路。

背景技术

随着逆变电弧焊机电源技术的日益成熟，电焊机行业的竞争越来越激烈。市场上电焊机的种类也层出不穷，人们对电焊机的使用也不限于工业上，家庭里使用也越来越普遍，电焊机开始越来越趋向焊接稳定、成型美观、质量可靠、成本低的方向发展。

普通焊机除用作焊条手工焊外，还被用作氩弧焊，即LiftTIG功能。而现有焊机使用LiftTIG功能时常出现钨针易粘工件，引弧成功率低等严重影响焊接的现象。

发明内容

基于此，有必要提供一种焊机引弧电路，可以控制焊机的PWM信号从无到脉宽慢慢打开，无电流过冲现象。

一种焊机引弧电路，包括：

引弧电流给定信号模块，该引弧电流给定信号模块用于产生引弧电流给定信号；

PI调节器，该PI调节器的输入端与所述引弧电流给定信号模块的输出端相连接，用于根据所述引弧电流给定信号大小输出相应的PWM控制信号；以及

缓冲元件，该缓冲元件与所述引弧电流给定信号模块的输出端相连接，用于在焊枪接触工件前存储能量以保持所述PI调节器无输出，且在所述焊枪接触工件瞬间，释放能量以使得所述PI调节器输出由小变大的PWM控制信号。

上述焊机引弧电路，在焊枪接触工件之前，通过缓冲元件存储能量，且PI调节器无信号输出，在焊枪接触工件的瞬间缓冲元件释放能量，从而PI调节器的使能信号由正慢慢变负，使得PI调节器输出的PWM控制信号从无到有或由小变大，相应的PWM信号从无到脉宽慢慢打开，无电流过冲现象，从而不会出现钨针粘到工件的现象，引弧成功率高。

在其中一个实施例中，所述引弧电流给定信号模块包括第一开关管以及第四电阻，所述第一开关管的输入端接第一正电压，所述第一开关管的输出端、所述缓冲元件的第一端、所述第四电阻的第一端以及所述PI调节器的输入端相连接，所述第四电阻的第一端还接一负电压，所述第四电阻的第二端接地，所述缓冲元件的第二端接地，所述第一开关管的控制端接第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述第一开关管截止和导通。

在其中一个实施例中，所述负电压为可变负电压。

在其中一个实施例中，所述缓冲元件包括第一电容和第二电容，所述第一电容的第一端与所述第四电阻的第一端相连接，所述第一电容的第二端与所述第二电容的第一端相连接，所述第二电容的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述引弧电流给定信号模块还包括第一电阻、第二电阻以及第三电阻，所述第一电阻的第一端与所述第一开关管的控制端相连接，所述第一电阻的第二端接所述第一控制信号，所述第二电阻的第一端与所述第一开关管的第二端相连接，所述第二电阻的第二端、所述第三电阻的第二端所述缓冲元件的第一端相连接，所述第三电阻的第一端接所述负电压。

在其中一个实施例中，还包括切换模块，所述切换模块用于在所述焊枪由接触所述工件变为离开所述工件后，切换所述引弧电流给定信号为焊接电流给定信号。

在其中一个实施例中，所述切换模块包括继电器以及第二开关管，所述继电器的固定端与所述PI调节器的输入端相连接，所述继电器的第一可动端与所述引弧电流给定信号模块的输出端相连接，所述继电器的第二可动端接所述焊接电流给定信号，所述继电器线圈的第一端接第二正电压，所述继电器线圈的第二端与所述第二开关管的第一端相连接，所述第二开关管的第二端接地，所述第二开关管的控制端接第二控制信号，所述第二控制信号用于控制所述第二开关管截止和导通。

在其中一个实施例中，所述切换模块还包括一二极管，所述二极管的正向输入端与所述继电器线圈的第二端相连接，所述二极管的反向输入端与所述继电器线圈的第一端相连接。

在其中一个实施例中，所述切换模块还包括第九电阻，所述第九电阻的第一端接所述第二控制信号，所述第九电阻的第二端与所述第二开关管的控制端相连接。

在其中一个实施例中，所述PI调节器包括第三电容、第四电容、第五电阻、第六电阻、第七电阻以及运算放大器，所述第三电容的第一端、所述第五电阻的第一端与所述继电器的固定端相连接，所述第三电容的第二端接地，所述第五电阻的第二端、所述第六电阻的第二端、所述第七电阻的第一端以及所述运算放大器的反向输入端相连接，所述第六电阻的第一端接一焊接电流反馈信号，所述第七电阻的第二端与所述第四电容的第一端相连接，所述第四电容的第二端、所述运算放大器的输出端相连接，所述运算放大器的正向输入端接地。

附图说明

图1为一实施例中焊机引弧电路的模块图；

图2为一实施例中焊机引弧电路的电路图。

其中，

100 引弧电流给定信号模块

200 PI调节器

300 切换模块

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

在详细说明根据本发明的实施例前，应该注意到的是，实施例主要在于与焊机引弧电路相关的系统组件的组合。因此，所属系统组件已经在附图中通过常规符号在适当的位置表示出来了，并且只示出了与理解本发明的实施例有关的细节，以免因对于得益于本发明的本领域普通技术人员而言显而易见的那些细节模糊了本发明的公开内容。

在本文中，诸如左和右，上和下，前和后，第一和第二之类的关系术语仅仅用来区分一个实体或动作与另一个实体或动作，而不一定要求或暗示这种实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。术语“包括”、“包含”或任何其他变体旨在涵盖非排他性的包含，由此使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包含这些要素，而且还包含没有明确列出的其他要素，或者为这种物品或者设备所固有的要素。

请参阅图1和图2所示，图1为一实施例中焊机引弧电路的模块图；图2为一实施例中焊机引弧电路的电路图。在该实施例中，焊机引弧电路包括引弧电流给定信号模块100、PI调节器200(比例积分调节器，Proportion Integration)以及缓冲元件。PI调节器200的输入端与引弧电流给定信号模块100的输出端相连接，该缓冲元件与引弧电流给定信号模块的输出端相连接。引弧电流给定信号模块100用于产生引弧电流给定信号；PI调节器200用于根据引弧电流给定信号大小输出相应的PWM控制信号；以及缓冲元件用于在焊枪接触工件前存储能量以保持PI调节器200无输出，且在焊枪接触工件瞬间，释放能量以使得PI调节器200输出由小变大的PWM控制信号。

上述焊机引弧电路，在焊枪接触工件之前，通过缓冲元件存储能量，且PI调节器200无信号输出，在焊枪接触工件的瞬间缓冲元件释放能量，从而PI调节器200的输入信号由正慢慢变负，使得PI调节器200输出的PWM控制信号从无到有或由小变大，相应的PWM信号从无到脉宽慢慢打开，无电流过冲现象，从而不会出现钨针粘到工件的现象，引弧成功率高。

在其中一个实施例中，引弧电流给定信号模块100包括第一开关管Q₁以及第四电阻R4，第一开关管Q1的输入端接第一正电压+V₁，第一开关管Q₁的输出端、缓冲元件的第一端、第四电阻R₄的第一端以及PI调节器200的输入端相连接，第四电阻R₄的第一端还接一负电压-V，第四电阻R₄的第二端接地，缓冲元件的第二端接地，第一开关管Q₁的控制端接第一控制信号A，第一控制信号A用于控制第一开关管Q₁的截止和导通。在该实施例中，在焊枪接触工件前，控制第一控制信号A为低电平，则第一开关管Q₁导通，此时缓冲元件存储能量，引弧电流给定信号为正，此时PI调节器200不工作，当焊枪接触工件瞬间，第一控制信号A变为高电平，第一开关管Q₁由导通变为截止，缓冲元件通过第四电阻R₄放电，负电压-V通过第三电阻R₃从而使得引弧电流给定信号由正慢慢变负，从而使能PI调节器200，使得PI调节器200输出的PWM控制信号从无到有或由小变大，相应的PWM信号从无到脉宽慢慢打开，不会出现电流过冲的现象，从而不会出现钨针粘到工件的现象。其中第一开关管Q₁可以为三极管或MOS管。在其中一个实施例中，负电压-V为可变负电压。这样可以控制引弧电流给定信号的大小，从而可以进一步提高引弧成功率。

在其中一个实施例中，缓冲元件包括第一电容C₁和第二电容C₂，第一电容C₁的第一端与第四电阻R₄的第一端相连接，第一电容C₁的第二端与第二电容C₂的第一端相连接，第二电容C₂的第二端接地。第一电容C₁和第二电容C₂可以为电解电容、陶瓷电容等，在此不作限定。第一电容C₁和第二电容C₂在第一开关管Q₁导通时存储能量，在第一开关管Q₁截止时，通过第四电阻R₄释放能量。

在其中一个实施例中，引弧电流给定信号模块100还包括第一电阻R₁、第二电阻R₂以及第三电阻R₃，第一电阻R₁的第一端与第一开关管Q₁的控制端相连接，第一电阻R₁的第二端接第一控制信号A，第二电阻R₂的第一端与第一开关管Q₁的第二端相连接，第二电阻R₂的第二端、第三电阻R₃的第二端缓冲元件的第一端相连接，第三电阻R₃的第一端接负电压-V。

在其中一个实施例中，焊机引弧电路还包括切换模块300，切换模块300用于在焊枪由接触所述工件变为离开工件后，切换引弧电流给定信号为焊接电流给定信号。即焊枪由引弧模式转换成焊接模式，可以进行正常焊接。

在其中一个实施例中，切换模块300包括继电器J₁以及第二开关管Q₂，继电器J₁的固定端与PI调节器200的输入端相连接，继电器J₁的第一可动端与引弧电流给定信号模块100的输出端相连接，继电器J₁的第二可动端接焊接电流给定信号，继电器J₁线圈的第一端接第二正电压+V₂，继电器J₁线圈的第二端与第二开关管Q₂的第一端相连接，第二开关管Q₂的第二端接地，第二开关管Q₂的控制端接第二控制信号B，第二控制信号B用于控制第二开关管Q₂的截止和导通。优选地，切换模块300还包括一二极管D₁，二极管D₁的正向输入端与继电器J₁线圈的第二端相连接，二极管D₁的反向输入端与继电器J₁线圈的第一端相连接。更优选地，切换模块300还包括第九电阻R₉，第九电阻R₉的第一端接第二控制信号B，第九电阻R₉的第二端与第二开关管Q₂的控制端相连接。第二开关管Q₂可以为三极管或MOS管。在该实施例中，当焊枪由接触工件到离开工件时，第二控制信号B从低电平变为高电平，从而第二开关管Q₂导通，继电器J₁的线圈上经过电流，继电器J₁的固定端与继电器J₁的第二活动端相连接，焊枪的输入由引弧电流给定信号转换为焊接电流给定信号。

在其中一个实施例中，PI调节器200可以包括第三电容C₃、第四电容C₄、第五电阻R₅、第六电阻R₆、第七电阻R₇以及运算放大器U，第三电容C₃的第一端、第五电阻R₅的第一端与继电器J₁的固定端相连接，第三电容C₃的第二端接地，第五电阻R₅的第二端、第六电阻R₆的第二端、第七电阻R₇的第一端以及运算放大器U的反向输入端相连接，第六电阻R₆的第一端接一焊接电流反馈信号，即根据焊机的输出电流所生成的信号。第七电阻R₇的第二端与第四电容C₄的第一端相连接，第四电容C₄的第二端、运算放大器U的输出端相连接，运算放大器U的正向输入端接地。运算放大器U的输出端还可以接一第八电阻R₈的第一端，该第八电阻R₈的第二端输出PWM控制信号。

为了使得本领域技术人员充分理解本实施例中的焊机引弧电路的工作原理，结合图1所示的电路进行说明：

在焊枪接触工件前，也可以理解为焊枪的钨针接触工件前，第一控制信号A为低电平，第二控制信号B为低电平，此时第一开关管Q₁导通，第二开关管Q₂截止，第一电容C₁和第二电容C₂充电，从而引弧电流给定信号为正，从而PI调节器200的输入为正，PI调节器200不工作，无PWM控制信号的输出。

当焊枪接触工件的瞬间，第一控制信号A由低电平变为高电平，第一开关管Q₁截止，第一电容C₁和第二电容C₂通过第四电阻R₄放电，引弧电流给定信号由正慢慢变为0，由于负电压-V通过第三电阻R₃施加到PI调节器200的输入端，因此PI调节器200的输入信号由正慢慢变为负，从而PI调节器200产生从无到有或由小变大的PWM控制信号的输出，即PWM信号从无到脉宽慢慢打开，不会出现电流过冲现象，从而钨针不会粘到工件上，且由于负电压-V可调，从而可以控制引弧电流给定信号的大小，提高引弧的成功率。

在焊枪从接触工件到离开工件时，第二控制信号B由低电平变为高电平，此时第二开关管Q₂导通，继电器J₁的线圈上存在电流，继电器J₁的固定端与继电器J₁的第二活动端相连接，使得焊接电流给定信号施加到PI调节器200的输入端，从而进行正常的焊接。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种焊机引弧电路，其特征在于，包括：

引弧电流给定信号模块，该引弧电流给定信号模块用于产生引弧电流给定信号；

PI调节器，该PI调节器的输入端与所述引弧电流给定信号模块的输出端相连接，用于根据所述引弧电流给定信号大小输出相应的PWM控制信号；以及缓冲元件，该缓冲元件与所述引弧电流给定信号模块的输出端相连接，用于在焊枪接触工件前存储能量以保持所述PI调节器无输出，且在所述焊枪接触工件瞬间，释放能量以使得所述PI调节器输出由小变大的PWM控制信号。

2.根据权利要求1所述的焊机引弧电路，其特征在于，所述引弧电流给定信号模块包括第一开关管以及第四电阻，所述第一开关管的输入端接第一正电压，所述第一开关管的输出端、所述缓冲元件的第一端、所述第四电阻的第一端以及所述PI调节器的输入端相连接，所述第四电阻的第一端还接一负电压，所述第四电阻的第二端接地，所述缓冲元件的第二端接地，所述第一开关管的控制端接第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述第一开关管截止和导通。

3.根据权利要求2所述的焊机引弧电路，其特征在于，所述负电压为可变负电压。

4.根据权利要求2所述的焊机引弧电路，其特征在于，所述缓冲元件包括第一电容和第二电容，所述第一电容的第一端与所述第四电阻的第一端相连接，所述第一电容的第二端与所述第二电容的第一端相连接，所述第二电容的第二端接地。

5.根据权利要求4所述的焊机引弧电路，其特征在于，所述引弧电流给定信号模块还包括第一电阻、第二电阻以及第三电阻，所述第一电阻的第一端与所述第一开关管的控制端相连接，所述第一电阻的第二端接所述第一控制信号，所述第二电阻的第一端与所述第一开关管的第二端相连接，所述第二电阻的第二端、所述第三电阻的第二端所述缓冲元件的第一端相连接，所述第三电阻的第一端接所述负电压。

6.根据权利要求5所述的焊机引弧电路，其特征在于，还包括切换模块，所述切换模块用于在所述焊枪由接触所述工件变为离开所述工件后，切换所述引弧电流给定信号为焊接电流给定信号。

7.根据权利要求6所述的焊机引弧电路，其特征在于，所述切换模块包括继电器以及第二开关管，所述继电器的固定端与所述PI调节器的输入端相连接，所述继电器的第一可动端与所述引弧电流给定信号模块的输出端相连接，所述继电器的第二可动端接所述焊接电流给定信号，所述继电器线圈的第一端接第二正电压，所述继电器线圈的第二端与所述第二开关管的第一端相连接，所述第二开关管的第二端接地，所述第二开关管的控制端接第二控制信号，所述第二控制信号用于控制所述第二开关管截止和导通。

8.根据权利要求7所述的焊机引弧电路，其特征在于，所述切换模块还包括一二极管，所述二极管的正向输入端与所述继电器线圈的第二端相连接，所述二极管的反向输入端与所述继电器线圈的第一端相连接。

9.根据权利要求8所述的焊机引弧电路，其特征在于，所述切换模块还包括第九电阻，所述第九电阻的第一端接所述第二控制信号，所述第九电阻的第二端与所述第二开关管的控制端相连接。

10.根据权利要求1至9任一项所述焊机引弧电路，其特征在于，所述PI调节器包括第三电容、第四电容、第五电阻、第六电阻、第七电阻以及运算放大器，所述第三电容的第一端、所述第五电阻的第一端与所述继电器的固定端相连接，所述第三电容的第二端接地，所述第五电阻的第二端、所述第六电阻的第二端、所述第七电阻的第一端以及所述运算放大器的反向输入端相连接，所述第六电阻的第一端接一焊接电流反馈信号，所述第七电阻的第二端与所述第四电容的第一端相连接，所述第四电容的第二端、所述运算放大器的输出端相连接，所述运算放大器的正向输入端接地。