CN113977040B - 高频脉冲电流叠加电路、焊接电路及焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高频脉冲电流叠加电路、焊接电路及焊接设备，包括：上位机控制电路，具有输入接口及多个输出接口，所述输入接口被配置为用于接收低频脉冲模拟量及高频电流模拟量，所述多个输出接口包括：第一输出接口，能够输出叠加开始信号；第二输出接口，能够输出高频脉冲的频率及占空比；控制单元，与所述第一输出接口及所述第二输出接口相连接，被配置为响应于所述叠加开始信号，基于所述高频脉冲的频率及占空比输出一PWM信号；第一高速切换电路，其控制端被配置为接收所述PWM信号，其两输入端分别被配置为接收所述低频脉冲电流信号及接地；输出电路，与所述高速切换电路的两输出端相连接，将经高频脉冲电流叠加的低频脉冲电流信号输出。

Description

高频脉冲电流叠加电路、焊接电路及焊接设备

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种高频脉冲电流叠加电路、焊接电路及焊接设备。

背景技术

当前焊接设备上脉冲电流焊接主要以低频脉冲为主，脉冲频率一般在50Hz以内，实现方式主要时由控制器输出相应频率的模拟量控制逆变电源实现脉冲电流输出，由于控制器的扫描周期都是在毫秒级，所以输出模拟量的响应时间也都在毫秒级，很难实现1K-10K之间的高频脉冲输出。

现有技术输出的脉冲频率较低，影响了焊接时电流热量的集中，从而影响了焊缝的熔深和成型，因此，有必要对现有焊接设备加以改进。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种高频脉冲电流叠加电路，包括：

上位机控制电路，具有输入接口及多个输出接口，所述输入接口被配置为用于接收低频脉冲模拟量及高频电流模拟量，所述多个输出接口包括：

第一输出接口，能够输出叠加开始信号；以及

第二输出接口，能够输出高频脉冲的频率及占空比；

控制单元，与所述第一输出接口及所述第二输出接口相连接，被配置为响应于所述叠加开始信号，基于所述高频脉冲的频率及占空比输出一PWM信号；

第一高速切换电路，其控制端被配置为接收所述PWM信号，其两输入端分别被配置为接收所述低频脉冲电流信号及接地；以及

输出电路，与所述高速切换电路的两输出端相连接，将经高频脉冲电流叠加的低频脉冲电流信号输出。

进一步地，所述输出电路与所述第一高速切换电路之间连接有第二高速切换电路，所述第二高速切换电路的第一输入端和第二输入端分别对应与所述第一高速切换电路的第一输出端和第二输出端相连接，所述第二高速切换电路的两输出端短接并与所述输出电路的输入端相连接，所述第二高速切换电路的控制端被配置为接收所述PWM信号。

进一步地，所述第一输出接口能够输出低频脉冲电流信号及高频脉冲电流幅值；所述第一输出接口与所述输出电路的输入端经第一电位器相连接，所述第一电位器能够校正所述低频脉冲电流信号的精确度。

进一步地，所述第二高速切换电路的第一输入端与所述第一高速切换电路的第一输出端之间连接有第二电位器，所述第二电位器被配置为用于调节高频脉冲电流幅值的精确度，所述第二高速切换电路的第二输入端与所述第一高速切换电路的第二输出端之间连接有第三电位器，所述第三电位器被配置为在高频脉冲信号为基值时使得输入为零。

进一步地，所述输出电路包括：加法器，所述加法器的第一输入端与所述第二高速切换电路的输出端相连接，所述加法器的第二输入端接地；以及反相器，所述反相器的第一输入端与所述加法器的输出端相连接，所述反相器的第二输入端接地，所述反相器的输出端形成所述输出电路的输出端。

进一步地，还包括：供电电路，用于为所述高频脉冲电流叠加电路供电。

进一步地，还包括：晶振，与所述控制电路相连接，为所述控制电路提供时钟频率。

进一步地，还包括232通讯电路，所述232通讯电路分别与所述上位机控制电路和所述控制电路相连接，并能够将高频脉冲的频率及占空比自所述上位机控制电路发送至所述控制电路。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种焊接电路，应用上文中所述的高频脉冲电流叠加电路。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种焊接设备，应用上文所述的高频脉冲电流叠加电路或焊接电路。

本发明所提供的高频脉冲电流叠加电路，能够利用简单的电路结构、较少的电路元件，在不改变现有控制电路的基础上，实现低频电流信号的波峰上高频电流信号的叠加；当该高频脉冲电流叠加电路应用于焊接电路或焊接设备时，能够解决现有技术中焊接电流的脉冲频率较低而导致的焊接质量问题。

附图说明

图1为本发明的实施例中提供的高频脉冲电流叠加电路的结构示意图；

图2为本发明的实施例中经高频脉冲电流叠加电路进行叠加的低频电流信号的波形图。

具体实施方式

在下文，将参照附图详细描述示范性实施方式。然而，本发明不限于下面的实施方式，而是包括在本公开的技术范围内的各种改变、替代和变形。术语“第一”、“第二”等可以用于解释各种元件，元件的个数并不受这样的术语的限制。这些术语只是用于将一个元件与另一元件区分开。因此，在一个实施方式中被称为第一元件的元件可以在另一实施方式中被称为第二元件。除非上下文有另外的要求，否则单数形式不排除复数形式。

在下面的描述中，术语“包括”或“包含”用于表示特征、数字、步骤、操作、元件、部分或其组合而不排除其他特征、数字、步骤、操作、元件、部分或其组合。

如图1所示，本实施例提供了一种高频脉冲电流叠加电路包括：上位机控制电路1、控制单元2、第一高速切换电路3及输出电路4，上位机控制电路1具有输入接口（未图示）及多个输出接口，输入接口被配置为用于接收低频脉冲模拟量及高频电流模拟量，多个输出接口包括：

第一输出接口J2，能够输出叠加开始信号INPUT、输出低频脉冲电流信号及高频脉冲电流幅值信号；以及第二输出接口J4，能够输出高频脉冲的频率及占空比。

控制单元2，与第一输出接口J2及第二输出接口J4相连接，被配置为响应于叠加开始信号INPUT，基于高频脉冲的频率及占空比输出一PWM信号。

第一高速切换电路3，与控制单元2及上位机控制电路1相连接，其控制端被配置为接收PWM信号，其第一输入端被配置为经第一输出接口J2接收低频脉冲电流信号，第二输入端被配置为接地。

输出电路4，与第一高速切换电路3的两输出端相连接，将经高频脉冲电流叠加的低频脉冲电流信号输出。

进一步地，输出电路4与第一高速切换电路3之间连接有第二高速切换电路5，第二高速切换电路5的第一输入端和第二输入端分别对应与第一高速切换电路3的第一输出端和第二输出端相连接，第二高速切换电路5的两输出端短接并与输出电路4的输入端相连接，第二高速切换电路5的控制端被配置为接收所述PWM信号。

进一步地，上位机控制电路1的第一输出接口J2与输出电路4的输入端经第一点位器T1相连接，并能够传输低频脉冲电流信号及高频脉冲电流幅值信号，第一电位器T1能够通过阻值调节校正低频脉冲电流信号的精确度。

进一步地，第二高速切换电路5的第一输入端与第一高速切换电路3的第一输出端之间连接有第二电位器T2，第二电位器T2被配置为用于调节高频脉冲电流幅值的精确度，第二高速切换电路5的第二输入端与第一高速切换电路3的第二输出端之间连接有第三电位器T3，第三电位器T3被配置为在高频脉冲信号为基值时使得输入为零。

进一步地，输出电路4包括：加法器41，加法器41的第一输入端与第二高速切换电路5的输出端相连接，加法器41的第二输入端接地；以及反相器42，反相器42的第一输入端与加法器41的输出端相连接，反相器42的第二输入端接地，反相器42的输出端形成输出电路4的输出端。

具体地，加法器41及反相器42均可以通过运算放大器LM348及外围电路实现，由于该实现方式及其等同实现方式均为本领域成熟技术，此处不再赘述。

进一步地，高频脉冲电流叠加电路还包括供电电路（未图示），用于为高频脉冲电流叠加电路供电。

进一步地，控制电路2可以实施为MCU，采用宏晶科技的STC单片机，还包括：晶振JZ1，为控制电路2提供时钟频率，具体地，其时钟频率可以为11.0592M。

进一步地，高频脉冲电流叠加电路还包括232通讯电路6，232通讯电路6分别与上位机控制电路1和控制电路2相连接，并能够将高频脉冲的频率及占空比自上位机控制电路1发送至控制电路2。

下面结合图1和图2对本实施例所提供的高频脉冲电流叠加电路的工作原理进行简要说明，上位机控制电路1将需要叠加的高频脉冲的频率、占空比通过232通讯电路6经第二输出接口J4发送给控制电路2，在需要执行叠加高频脉冲电流的时候，上位机控制电路1通过第一输出接口J2发送低频脉冲电流信号、高频脉冲电流幅值（即高频脉冲焊接叠加电流），同时通过第一输出接口J2的叠加开始信号INPUT控制高频叠加开始。收到叠加开始信号INPUT后，根据上位机控制电路1发送的高频脉冲频率和占空比控制P3.7脚输出相应的PWM信号，该PWM信号控制第一高速切换电路3中的高速开关DG403D按照给定的高频频率和占空比进行通断切换，使得该PWM信号与上位机控制电路1发送的低频脉冲电流信号在加法器41的输入端进行叠加。由于是从加法器41的反相输入端输入，经过叠加的信号输出为负值，需要通过反相器42进行反相，使最终输出为一个正值的模拟量信号，该信号通过接口J3输出，由此，基于较少的元件即了实现高频脉冲信号叠加至低频脉冲信号的峰值，且电路的制造成本较低。

具体地，参考图2，以低频脉冲电流信号的基值电流为50A，峰值电流为100A为例，高频脉冲信号电流的幅值为20A，则，经过叠加后，低频脉冲电流信号的基值电流仍为50A，高频基值电流为100A，高频峰值电流为120A。

由于上位机控制电路1发送过来的电流信号为模拟量信号，在传输过程中存在信号衰减的问题，因此通过增加第一电位器T1、第二电位器T2及第三电位器T3校准输入信号，通过调整第一电位器T1校正上位机控制电路1输入的低频电流脉冲信号的值的精确度，通过第二电位器T2校正上位机控制电路输入的高频电流脉冲幅值大小的精确度，第三电位器T3的作用为在高频脉冲信号的基值时使输入为0，经第一至第三电位器的调节，可以降低甚至避免信号传输中的衰减问题，使得输出信号更为精确。

为了解决现有技术中焊接设备的脉冲电流脉冲频率较低的技术问题，本实施例中提供了一种焊接电路（未图示），应用上文所述的高频脉冲电流叠加电路提供脉冲电流，如此设置，能够实现叠加高频脉冲的输出，提高焊接焊缝的熔深，进而提高焊缝成型的质量及美观度。

进一步地，本实施例还提供了一种焊接设备（未图示），应用上文中所述的焊接电路。

综上所述，本实施例所提供的焊接设备，能够基于现有的控制器（控制单元2），实现焊接电流的高频输出，提高了熔深，提高焊缝成型的质量和美观度。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然后熟悉本领域的技术人员仍可基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种高频脉冲电流叠加电路，其特征在于，包括：

上位机控制电路，具有输入接口及多个输出接口，所述输入接口被配置为用于接收低频脉冲模拟量及高频电流模拟量，所述多个输出接口包括：

第一输出接口，能够输出叠加开始信号；以及

第二输出接口，能够输出高频脉冲的频率及占空比；

控制单元，与所述第一输出接口及所述第二输出接口相连接，被配置为响应于所述叠加开始信号，基于所述高频脉冲的频率及占空比输出一PWM信号；

第一高速切换电路，其控制端被配置为接收所述PWM信号，其两输入端分别被配置为接收所述低频脉冲电流信号及接地；以及

输出电路，与所述高速切换电路的两输出端相连接，将经高频脉冲电流叠加的低频脉冲电流信号输出；

所述输出电路与所述第一高速切换电路之间连接有第二高速切换电路，所述第二高速切换电路的第一输入端和第二输入端分别对应与所述第一高速切换电路的第一输出端和第二输出端相连接，所述第二高速切换电路的两输出端短接并与所述输出电路的输入端相连接，所述第二高速切换电路的控制端被配置为接收所述PWM信号；

所述第一输出接口能够输出低频脉冲电流信号及高频脉冲电流幅值；所述第一输出接口与所述输出电路的输入端经第一电位器相连接，所述第一电位器能够校正所述低频脉冲电流信号的精确度；

所述第二高速切换电路的第一输入端与所述第一高速切换电路的第一输出端之间连接有第二电位器，所述第二电位器被配置为用于调节高频脉冲电流幅值的精确度，所述第二高速切换电路的第二输入端与所述第一高速切换电路的第二输出端之间连接有第三电位器，所述第三电位器被配置为在高频脉冲信号为基值时使得输入为零。

2.根据权利要求1所述的高频脉冲电流叠加电路，其特征在于，所述输出电路包括：

加法器，所述加法器的第一输入端与所述第二高速切换电路的输出端相连接，所述加法器的第二输入端接地；以及

反相器，所述反相器的第一输入端与所述加法器的输出端相连接，所述反相器的第二输入端接地，所述反相器的输出端形成所述输出电路的输出端。

3.根据权利要求1所述的高频脉冲电流叠加电路，其特征在于，还包括：供电电路，用于为所述高频脉冲电流叠加电路供电。

4.根据权利要求1所述的高频脉冲电流叠加电路，其特征在于，还包括：晶振，与所述控制电路相连接，为所述控制电路提供时钟频率。

5.根据权利要求1所述的高频脉冲电流叠加电路，其特征在于，还包括232通讯电路，所述232通讯电路分别与所述上位机控制电路和所述控制电路相连接，并能够将高频脉冲的频率及占空比自所述上位机控制电路发送至所述控制电路。

6.一种焊接电路，其特征在于，应用权利要求1-5中任一项所述的高频脉冲电流叠加电路。

7.一种焊接设备，其特征在于，应用权利要求1-5中任一项所述的高频脉冲电流叠加电路。

8.一种焊接设备，其特征在于，应用权利要求6所述的焊接电路。