CN109586586A - 一种多电压集成电源电路及其焊接设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多电压集成电源电路及其焊接设备，包括：设置有中间抽头的变压器、连接于所述变压器次级线圈的整流电路、控制芯片、第一控制开关以及第二控制开关；所述整流电路输出端正极连接第一控制开关的输入端，第一控制开关的输出端连接所述第二控制开关的输入端，第二控制开关的输出端连接整流电路输出端负极；所述第一控制开关以及第二控制开关的控制端连接于控制芯片；所述第一控制开关的输出端和第二控制开关的输入端连接线之间设置A端口，所述中间抽头设置B端口，整流电路输出端负极设置C端口。本发明的技术方案可以实现多种电压的输出，同一电路可以满足不同焊接要求的电压的供给，可以将不同焊接设备的功能集成于一台设备中。
Description
技术领域
本发明涉及一种多电压集成电源电路及其焊接设备。
背景技术
现有逆变焊接设备从功能上主要包括低压恒流特性的直流手工电弧焊，直流氩弧焊，交流氩弧焊，切割机，还有直流气体保护焊接等。
可以知道的是，以上焊接设备的主要区别在于所需要的电压不同，每种焊接设备对应着一种电压，也对应着一种焊接特性，当需要实施另外一种焊接功能的时候就需要换一台焊接设备，由此可知，现有技术中的焊接设备的焊接适用功能过于单一，不利于多种焊接方式的切换使用。
发明内容
发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，提供一种多电压集成电源电路及其基于该电路的焊接设备。
为解决上述技术问题，发明的技术方案如下：一种多电压集成电源电路，包括：设置有中间抽头的变压器、连接于所述变压器次级线圈的整流电路、控制芯片、第一控制开关以及第二控制开关；
所述整流电路输出端正极连接第一控制开关的输入端，第一控制开关的输出端连接所述第二控制开关的输入端，第二控制开关的输出端连接整流电路输出端负极；所述第一控制开关以及第二控制开关的控制端连接于控制芯片；所述第一控制开关的输出端和第二控制开关的输入端连接线之间设置A端口，所述中间抽头设置B端口，整流电路输出端负极设置C端口。
使用的时候，市电连接变压器的原级线圈，经变压得到合适电压，经整流电路后变成直流电，该直流电的正极连接第一控制开关的输入端，负极连接第二控制开关的输出端连接整流电路输出端负极，第一控制开关的输出端由连接线连接所述第二控制开关的输入端；最终输出电压由控制芯片(可以采用单片机或者PLC或者其他特制的具有控制，计算处理功能的芯片)控制第一控制开关以及第二控制开关的协调工作后在端口输出(A端口和B端口之间或者A端口和C端口之间的电压)；
当需要低压输出时候(这种用法常适用于直流氩弧焊功能和直流手工焊功能、气体保护焊功能等)，控制芯片控制第一控制开关导通，第二控制开关关闭，则取A端口和B端口(变压器中间抽头)之间的电压。
当需要交流低压输出的时候(这种用法常用于交流氩弧焊)，在控制了第一控制开关导通，第二控制开关关闭后，切换成第一控制开关关闭，第二控制开关导通，此时，还是取A端口和B端口(变压器中间抽头)之间的电压，但是流经接入A端口和B端口之间的焊接设备的电流方向相反；以上循环周期切换第一控制开关和第二控制开关状态即可实现低压交流电的输出。
当需要高压电输出时候(这种用法适于高压切割等场合)，第一控制开关导通，第二控制开关关闭，取端口A和端口C之间的电压即可。
由以上可知，本技术的电源电路可以实现多种电压的输出，同一电路可以满足不同焊接要求的电压的供给，可以将不同焊接设备的功能集成于一台设备中，适用范围广，节省成本，更利于各种焊接功能的切换使用，节约时间，提供工作率。
在一些实施方式中，还包括整流电路D1、与所述整流电路D1的输出端相连的滤波电路以及逆变电路；所述逆变电路的输入端连接整流电路D1的输出端，逆变电路的输出端连接所述变压器的初级线圈；其中，所述逆变电路的控制端连接于控制芯片。
市电经整流电路D1后滤波，最后经逆变电路变成交流电进入变压器的初级线圈，逆变电路输出电压可以由控制芯片(改变驱动信号的占空比)控制逆变器的控制端改变或者稳定。
在一些实施方式中，还包括用于检测A端口处电流的电流检测元件，所述电流检测元件的反馈端连接控制芯片。
在一些实施方式中，所述电流检测元件为分流器。
在一些实施方式中，所述电流检测元件为电流传感器。
在A端口设置反馈部件，当A端口的电流异常(超过或者低于设计值)，电流检测元件则电流检测元件的反馈端将该信号反馈到控制芯片，控制芯片经过对比，计算和处理，最终通过修正或者改变其传送给逆变电路的信号的占空比调节电压，由此可见，可以使输出电压实现稳定的目的，最终实现恒压输出。
在一些实施方式中，还包括电感L3，所述电感L3串联于所述A端口。该电感具有续流的作用。
在一些实施方式中，还包括与控制芯片连接的电压检测回路，所述电压检测回路包括整流电路输出端正极检测点DC+、整流电路输出端负极检测点DC-以及中间抽头电压检测点M。
该电压检测回路可以是用于检测上述检测点的导线，实时将各个检测点的电压回传到控制芯片，控制芯片采集这些检测点后会对比、计算和处理，当这些检测点发生异常，控制芯片控制逆变电路的输出电压修正和调节电压，最终使电压恒定平稳，使恒压输出。
在一些实施方式中，所述第一控制开关以及第二控制开关为以栅极为控制端的场效应管或者以基极为控制端的三极管。此处采用到了场效应管或者三极管的开关特性。
基于以上的电路，本发明还提供了一种焊接设备，以上任一项所述的多电压集成电源电路、接地钳及其焊枪；
所述接地钳连接于A端口，焊枪连接B端口或者C端口。
A端口接地，可以根据需要取A端口和B端口之间的电压，或者A端口和C端口之间的电压，以实现焊接功能或者焊接方式的切换。由此，单台焊接设备就可以实现多样化的焊接方式。各种焊接功能高度集成，提高了焊接设备的适用范围，利于提高效率，节约成本。
在一些实施方式中，还包括人机交换操作面板，所述人机交换操作面板电连接于控制芯片。可以通过人机交换操作面板上的按钮选择焊接方式等功能。
附图说明
图1为本发明的第一实施方式的多电压集成电源电路示意图；
图2为本发明的第二实施方式的多电压集成电源电路示意图；
图3为本发明的第三实施方式的多电压集成电源电路示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明的具体含义。下面结合附图和实施例对发明的技术方案做进一步的说明。
第一实施例，如图1所示，一种多电压集成电源电路，包括：设置有中间抽头的变压器10、连接于所述变压器10次级线圈的整流电路20、控制芯片30、第一控制开关40以及第二控制开关50；所述整流电路20输出端正极连接第一控制开关40的输入端，第一控制开关40的输出端连接所述第二控制开关50的输入端，第二控制开关50的输出端连接整流电路20输出端负极；所述第一控制开关40以及第二控制开关50的控制端连接于控制芯片30；所述第一控制开关40的输出端和第二控制开关50的输入端连接线之间设置A端口，所述中间抽头设置B端口，整流电路20输出端负极设置C端口。所述第一控制开关40以及第二控制开关50可以为以栅极为控制端的场效应管也可以为以基极为控制端的三极管。
使用的时候，市电连接变压器10的原级线圈，经变压得到合适电压，经整流电路20后变成直流电，该直流电的正极连接第一控制开关40的输入端，负极连接第二控制开关50的输出端连接整流电路20输出端负极，第一控制开关40的输出端由连接线连接所述第二控制开关50的输入端；最终输出电压由控制芯片30(可以采用单片机或者PLC或者其他特征的具有控制，计算处理功能的芯片)控制第一控制开关40以及第二控制开关50的协调工作后在端口输出(A端口和B端口之间或者A端口和C端口之间的电压)；
当需要低压输出时候(这种用法常适用于直流氩弧焊功能和直流手工焊功能、气体保护焊功能等)，控制芯片30控制第一控制开关40导通，第二控制开关50关闭，则取A端口和B端口(变压器中间抽头)之间的电压。即将焊接设备的电源端连接在A端口和B端口，具体地说，将焊接设备的接地钳连接在A端口(即中间抽头接地)，使用的时候，电流方向为：依次流过整流电路20输出端正极、第一控制开关40、A端口、焊接设备(图未注示)、B端口、变压器中间抽头。
当需要交流低压输出的时候(这种用法常用于交流氩弧焊)，在控制了第一控制开关40导通，第二控制开关50关闭后，切换成第一控制开关40关闭，第二控制开关50导通，此时，还是取A端口和B端口(变压器中间抽头)之间的电压，但是流经接入A端口和B端口之间的焊接设备的电流方向相反，即此时的电流方向依次为：变压器10中间抽头、B端口、焊接设备、A端口、第二控制开关50、整流电路20输出端负极。
以上循环周期切换第一控制开关和第二控制开关状态即可实现低压交流电的输出。
当需要高压电输出时候(这种用法适于高压切割等场合)，第一控制开关40导通，第二控制开关50关闭，取端口A和端口C之间的电压即可。此时，接上焊接设备后的电流方向依次为：整流电路20输出端正极、第一控制开关40、端口A、焊接设备、端口C、整流电路20输出端负极。
由以上可知，本技术的电源电路可以实现多种电压的输出，同一电路可以满足不同焊接要求的电压的供给，可以将不同焊接设备的功能集成于一台设备中，适用范围广，节省成本，更利于各种焊接功能的切换使用，节约时间，提供工作率。
第二实施例，如图2所示，还包括整流电路D1、与所述整流电路D1的输出端相连的滤波电路以及逆变电路；所述逆变电路的输入端连接整流电路D1的输出端，逆变电路的输出端连接所述变压器10的初级线圈；其中，所述逆变电路的控制端连接于控制芯片30。
图中，整流电路D1为全桥式整流电路，滤波电路包括相互并联的电容C1和电阻R1，逆变电路采用桥式逆变电路，包括四个开关(开关G1、开关G2、开关G3和开关G4)，这四个开关可以采用三极管也可以采用场效应管，其中，四个开关的控制端连接于口控制芯片30，即，这四个开关的启闭由控制芯片30控制，由逆变器原理可知，开关G1和开关G3作为一组，开关G2和开关G4作为一组，这两组开关的交替启闭使来自整流电路D1的直流电变成交流电进入变压器，该交流电的大小由来自控制芯片30用于控制这两组开关的控制信号的占空比决定。
由此，市电经整流电路D1后滤波，最后经逆变电路变成交流电进入变压器的初级线圈，逆变电路输出电压可以由控制芯片(改变驱动信号的占空比)控制逆变器的控制端改变或者稳定。
第三实施例，如图3所示，还包括用于检测A端口处电流的电流检测元件60，所述电流检测元件60的反馈端连接控制芯片30。所述电流检测元件60可以为分流器，也可以为电流传感器。
在A端口设置反馈部件，当A端口的电流异常(超过或者低于设计值)，电流检测元件则电流检测元件的反馈端将该信号反馈到控制芯片，控制芯片经过对比，计算和处理，最终通过修正或者改变其传送给逆变电路的信号的占空比调节电压，由此可见，可以使输出电压实现稳定的目的，最终实现恒压输出。需要说明的是，这里只是在A端口设置电流检测元件，事实上可以在电路任何一处设置电流检测元件，例如B端口处和C端口处，可以理解的是，在B端口处和C端口处设置电流检测元件也为等同方案。
更优地，还包括电感L3，所述电感L3串联于所述A端口。
更优地，还包括与控制芯片30连接的电压检测回路，所述电压检测回路包括整流电路20输出端正极检测点DC+、整流电路20输出端负极检测点DC-以及中间抽头电压检测点M。
该电压检测回路可以是用于检测上述检测点的导线，实时将各个检测点的电压回传到控制芯片，控制芯片采集这些检测点后会对比、计算和处理，当这些检测点发生异常，控制芯片控制逆变电路的输出电压修正和调节电压，最终使电压恒定平稳，使恒压输出。
还可以包括第二滤波电路，用于将整流电路20出来的电流滤波，图3中所示，该第二滤波电路包括电感L1、电感L2，电容C2和电容C3。
第四实施例，本发明的另一种实施方式中，还提供了一种焊接设备，包括以上任一项所述的多电压集成电源电路、接地钳及其焊枪；所述接地钳连接于A端口，焊枪连接B端口或者C端口。
A端口接地，可以根据需要取A端口和B端口之间的电压，或者A端口和C端口之间的电压，以实现焊接功能或者焊接方式的切换。由此，单台焊接设备就可以实现多样化的焊接方式。各种焊接功能高度集成，提高了焊接设备的适用范围，利于提高效率，节约成本。还可以包括人机交换操作面板，所述人机交换操作面板电连接于控制芯片30。可以通过人机交换操作面板上的按钮选择焊接方式等功能，也可以在操作面板上集成数字显示功能，用于显示当前使用的端口和电压等数据情况。
图中，描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；显然，发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明发明所作的举例，而并非是对发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多电压集成电源电路，其特征在于，包括：设置有中间抽头的变压器(10)、连接于所述变压器(10)次级线圈的整流电路(20)、控制芯片(30)、第一控制开关(40)以及第二控制开关(50)；
所述整流电路(20)输出端正极连接第一控制开关(40)的输入端，第一控制开关(40)的输出端连接所述第二控制开关(50)的输入端，第二控制开关(50)的输出端连接整流电路(20)输出端负极；所述第一控制开关(40)以及第二控制开关(50)的控制端连接于控制芯片(30)；
所述第一控制开关(40)的输出端和第二控制开关(50)的输入端连接线之间设置A端口，所述中间抽头设置B端口，整流电路(20)输出端负极设置C端口。
2.根据权利要求1所述的多电压集成电源电路，其特征在于，还包括整流电路D1、与所述整流电路D1的输出端相连的滤波电路以及逆变电路；
所述逆变电路的输入端连接整流电路D1的输出端，逆变电路的输出端连接所述变压器(10)的初级线圈；其中，
所述逆变电路的控制端连接于控制芯片(30)。
3.根据权利要求2所述的多电压集成电源电路，其特征在于，还包括用于检测A端口处电流的电流检测元件(60)，所述电流检测元件(60)的反馈端连接控制芯片(30)。
4.根据权利要求3所述的多电压集成电源电路，其特征在于，所述电流检测元件(60)为分流器。
5.根据权利要求3所述的多电压集成电源电路，其特征在于，所述电流检测元件(60)为电流传感器。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的多电压集成电源电路，其特征在于，还包括电感L3，所述电感L3串联于所述A端口。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的多电压集成电源电路，其特征在于，还包括与控制芯片(30)连接的电压检测回路，所述电压检测回路包括整流电路(20)输出端正极检测点DC+、整流电路(20)输出端负极检测点DC-以及中间抽头电压检测点M。
8.根据权利要求1～5中任一项所述的多电压集成电源电路，其特征在于，所述第一控制开关(40)以及第二控制开关(50)为以栅极为控制端的场效应管或者以基极为控制端的三极管。
9.焊接设备，其特征在于，包括权利要求1～8中任一项所述的多电压集成电源电路、接地钳及其焊枪；
所述接地钳连接于A端口，焊枪连接B端口或者C端口。
10.根据权利要求9所述的焊接设备，其特征在于，还包括人机交换操作面板，所述人机交换操作面板电连接于控制芯片(30)。
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2018
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