CN110769360A - 一种用于耳机插针焊接的激光器焊接功率控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本提供了一种用于耳机插针焊接的激光器焊接功率控制系统及方法，包括开关电源和输出端，还包括激光器和主控制器，所述开关电源的输出端依次连接滤波储能电路、功率变换电路，所述功率变换电路包括频率设定模块和电流设定模块，所述主控制器分别通过控制频率设定模块和电流设定模块为激光器进行电流调节，所述激光器和主控制器之间还设置采样电路，以保证其完成将输入激光器的电流信息上传至主控制器及执行主控制器所下发的指令的驱动电路。本与传统激光电源控制方案相比，旨在给定控制电流信号的调节，同步控制频率进行激光电流的调制，类似电源斩波的方式，把能量细分，可以获得所需要的焊接能量，并有效进行耳机与线材的焊接。

Description

一种用于耳机插针焊接的激光器焊接功率控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种激光焊接技术领域，具体地说是涉及一种用于耳机插针焊接的激光器焊接功率控制系统及方法。

背景技术

目前微激光加工技术已经应用到了生产和生活的许多方面,通常有短脉冲及超短脉冲激光器和长脉冲激光器，耳机插针焊接具有以下特点：焊接熔池小、高温及极短的工艺时间。由于焊接熔池的温度极高，常常超过合金的沸点，在加热过程中，随着脉冲的持续，蒸发率也随之快速上升。在脉冲终止时，由于焊接熔池的快速冷却，蒸发率几乎即刻降至极低值。目前存在的问题是：短脉冲及超短脉冲激光器脉冲能量较低，较小的激光功率只能在微焊接领域中得到有效应用，但它仅能够在热敏材料附近进行熔焊连接，能够实现微小结构件的连接，且无需任何物理接触。长脉冲激光器光纤激光器在焊薄板材料时，高峰值低脉冲焊接会造成击穿，同时要考虑在线材与插针的搭接过程中，不能把线材给焊断，并且难以做到0.1mm以下的焊点。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种用于耳机插针焊接的激光器焊接功率控制系统，旨在设计合适的激光器调制方式，并提供一种适合耳机插针与线材搭接的焊接方法，通过设定电流给定值，通过对输出能量进行频率控制，类似电源斩波的方式，把能量细分，可以获得所需要的焊接能量，并有效进行微小器件焊接。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于耳机插针焊接的激光器焊接功率控制系统，包括开关电源和输出端，还包括激光器和主控制器，所述输出端依次连接滤波储能电路、功率变换电路，所述功率变换电路包括频率设定模块和电流设定模块，所述主控制器分别通过控制频率设定模块和电流设定模块为激光器进行电流调节，所述激光器和主控制器之间还设置采样电路，以保证其完成将激光器的输出电流上传至主控制器用于调节驱动电路。

上述方案中，所述滤波储能电路包括用于储能的电容。

上述方案中，所述频率设定模块为频率调节功率管，所述电流设定模块为电流调节功率管，所述频率设定模块和电流设定模块采用相互串联的连接方式。

上述方案中，所述驱动电路包括频率调节驱动电路和电流调节驱动电路。

上述方案中，所述频率调节驱动电路连接在频率设定模块上。

上述方案中，所述电流调节驱动电路连接在电流设定模块上。

本发明还提供了一种用于耳机插针焊接的激光器焊接方法，包括如下步骤：

(S1)提供包括线材和耳机线材，用丙酮溶液将以上材料表面擦拭干净、除油污；

(S2)将线材与耳机线材按照布线方式布置，并用夹具压紧；

(S3)设定电流调节功率管的电流值和频率调节功率管的频率值；

(S4)设定激光器的激光焊接功率、出光频率、占空比、出光时间,进行叠焊。

上述方案中，步骤(S3)中所述电流值的设定范围为0A～10A，频率值的设定范围为10Hz～10kHz。

本发明一种用于耳机插针焊接的激光器焊接功率控制系统及方法与现有技术相比，其有益效果是：

1.通过设定电流给定值，通过对输出能量的进行频率控制，类似电源斩波的方式，提高耳机插针焊接质量。

2.通过对输出能量的进行频率控制，类似电源斩波的方式，把能量细分，进行微小器件焊接，提高焊接效率。

附图说明

图1为本发明系统结构框图；

图2为本发明电路原理示意图；

图3为激光功率控制调制驱动波形图；

图中：1.输出端，2.滤波储能电路，3.功率变换电路，4.频率调节驱动电路，5.电流调节驱动电路，6.主控制器，7.激光器，8.采样电路，9.频率设定模块，10.电流设定模块，11.电容CI，12.电容CII,13.开关电源，14.驱动电路。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明一种用于耳机插针焊接的激光器焊接功率控制系统及方法作进一步的描述：

图1为本发明系统结构框图,图中，电源从开关电源13上的输出端1输出，由于后级电路需要快速变化，同时要使滤波储能电路2在后级电路进行处理时使电流波形可控，所以滤波储能电路2主要实现对前端电源输出能量进行滤波及储能，即：输出端1需要经过滤波储能电路2对后级能量进行储备。同时，也对外部的高频电磁干扰进行相应的滤波处理。这样经滤波储能电路2后连接功率变换电路3，功率变换电路3由驱动电路14通过主控制器控制6控制持续向外输出电流。

图2为本发明电路原理示意图，图中，开关电源13经过滤波储能电容CI11和电容CII12进行滤波及储能处理后，连接到电流设定模块10和频率设定模块9；首先，电流设定模块10为电流调节功率管，电流调节驱动电路5连接在电流设定模块10上，通过主控制器6利用电流调节驱动电路5对预先设定的电流设定模块10进行电流调节，其次，频率设定模块9为频率调节功率管，频率调节驱动电路4连接在频率设定模块9上，通过主控制器6利用频率调节驱动电路4对频率设定模块9进行频率调节，即可实现根据需要调节得到所需要的焊接能量，满足焊接需求；同时，利用采样电路8对激光器7输出的电流进行采样、反馈至主控制器6，进而对电流调节功率管10和频率调节功率管9进行实时控制、跟踪，保证输出电路能量的稳定。

本发明还提供了用于耳机插针焊接的激光器焊接方法，包括如下步骤：(S1)提供包括线材和耳机线材，用丙酮溶液将以上材料表面擦拭干净、除油污；

(S2)将线材与耳机线材按照布线方式布置，并用夹具压紧；

(S3)设定电流调节功率管Q2的电流值为5A，频率调节功率管Q1频率值为8KHZ；

(S4)设定激光器的激光焊接功率150W、出光频率8KHZ、占空比0.8、出光时间5S,进行叠焊。

如图3激光功率控制调制驱动波形图，即如上述,通过设定电流设定模块10的电流值Q2和频率设定模块9的频率值Q2，得到所需要焊接能量，满足耳机焊接需求。

本发明与传统激光电源控制方案相比，旨在给定控制电流信号的调节，同步控制频率进行激光电流的调制，类似电源斩波的方式，把能量细分，可以获得所需要的焊接能量，并有效进行耳机与线材的焊接。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种用于耳机插针焊接的激光器焊接功率控制系统，包括开关电源(13)和输出端(1)，其特征在于：还包括激光器(7)和主控制器(6)，所述开关电源(13)的输出端(1)依次连接滤波储能电路(2)、功率变换电路(3)，所述功率变换电路(3)包括频率设定模块(10)和电流设定模块(9)，所述主控制器(6)分别通过控制频率设定模块(10)和电流设定模块(9)为激光器(7)进行电流调节，所述激光器(7)和主控制器(6)之间还设置采样电路(8)，以保证其完成将激光器(7)的输出电流上传至主控制器(6)用于调节驱动电路(14)。

2.根据权利要求1所述一种用于耳机插针焊接的激光器焊接功率控制系统，其特征在于：所述滤波储能电路(2)包括用于储能的电容。

3.根据权利要求1所述一种用于耳机插针焊接的激光器焊接功率控制系统，其特征在于：所述频率设定模块(10)为频率调节功率管，所述电流设定模块(9)为电流调节功率管，所述频率设定模块(10)和电流设定模块(9)采用相互串联的连接方式。

4.根据权利要求1所述一种用于耳机插针焊接的激光器焊接功率控制系统，其特征在于：所述驱动电路(14)包括频率调节驱动电路(4)和电流调节驱动电路(5)。

5.根据权利要求1或4所述一种用于耳机插针焊接的激光器焊接功率控制系统，其特征在于：所述频率调节驱动电路(4)连接在频率设定模块(9)上。

6.根据权利要求1或4所述一种用于耳机插针焊接的激光器焊接功率控制系统，其特征在于：所述电流调节驱动电路(5)连接在电流设定模块(10)上。

7.根据权利要求1所述一种用于耳机插针焊接的激光器焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

(S1)提供包括线材和耳机线材，用丙酮溶液将以上材料表面擦拭干净、除油污；

(S2)将线材与耳机线材按照布线方式布置，并用夹具压紧；

(S3)设定电流调节功率管的电流值和频率调节功率管的频率值；

(S4)设定激光器的激光焊接功率、出光频率、占空比、出光时间,进行叠焊。

8.根据权利要求1所述一种用于耳机插针焊接的激光器焊接方法，其特征在于：步骤(S3)中所述电流值的设定范围为0A～10A，频率值的设定范围为10Hz～10kHz。

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