CN116984709B - 一种高频逆变直流焊接电源电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高频逆变直流焊接电源电路，涉及焊接电源技术领域，包括输入控制模块，用于传输电源模块输出的电能并对吸收控制模块的电能进行升压和叠加处理；智能控制模块，用于信号接收和模块控制；高频逆变模块和整流控制模块，用于高频逆变调节、变压和同步整流调节处理并为焊接模块提供焊接电能；输出检测模块，用于输出电压电流检测；检测控制模块，用于检测高频逆变模块的工作状态并控制吸收控制模块进行电能吸收和存储；放电控制模块，用于进行欠压检测和控制输入控制模块的升压传输工作。本发明高频逆变直流焊接电源电路可降低焊接电源电路由于高频的导通和关断产生的尖峰电能，提高电源工作效率，并在欠压时保持焊接电源的稳定性。

Description

一种高频逆变直流焊接电源电路

技术领域

本发明涉及焊接电源技术领域，具体是一种高频逆变直流焊接电源电路。

背景技术

随着电子元器件朝着高精密化、集成化方向发展，现有的焊接电源电路大多采用高频化逆变直流电源供电方式，为焊接装置提供工作电能，同时为了获得更好的焊点和焊接质量，焊接电源需要对输出进行精确控制，并且由于高频率的功率管开关控制，容易导致相关功率管在关断时出现尖峰电压，长期导致功率管的使用效率下降，并且现有的焊接电源电路无法有效保证提供的焊接电源保持供电稳定，继而降低焊接质量，因此有待改进。

发明内容

本发明实施例提供一种高频逆变直流焊接电源电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

依据本发明实施例中，提供一种高频逆变直流焊接电源电路，该高频逆变直流焊接电源电路包括：电源模块，输入控制模块，智能控制模块，高频逆变模块，整流控制模块，焊接模块，输出检测模块，吸收控制模块，放电控制模块，检测控制模块；

所述电源模块，用于提供工作电能并对工作电能进行滤波处理；

所述输入控制模块，与所述电源模块、高频逆变模块和吸收控制模块连接，用于将所述电源模块输出的电能传输给所述高频逆变模块，用于对所述吸收控制模块的电能进行升压传输控制并进行电能叠加处理；

所述智能控制模块，与所述高频逆变模块、整流控制模块、输入控制模块和输出检测模块连接，用于输出第一脉冲信号并控制高频逆变模块的逆变调节工作，用于输出第二脉冲信号并控制整流控制模块的整流调节工作，用于输出第三脉冲信号并控制输入控制模块的升压调节工作，用于接收所述输出检测模块检测的信号；

所述高频逆变模块，用于接收所述第一脉冲信号并对输入的电能进行逆变调节和变压工作；

所述整流控制模块，与所述高频逆变模块和焊接模块连接，用于接收所述第二脉冲信号并对输入的电能进行同步整流调节控制，用于检测电能传输给焊接模块；

所述焊接模块，用于通过焊接台接收输入的电能并进行焊接工作；

所述输出检测模块，与所述整流控制模块连接，用于对所述整流控制模块输出的电能进行电压电流检测并输出检测信号；

所述检测控制模块，与所述智能控制模块连接，用于隔离检测所述第一脉冲信号输出状态并在智能控制模块未输出第一脉冲信号时输出第一控制信号；

所述吸收控制模块，与所述检测控制模块和整流控制模块连接，用于接收所述第一控制信号并控制储能装置对输入控制模块和整流控制模块的电能进行吸收和存储；

所述放电控制模块，与所述输出检测模块、检测控制模块和输入控制模块连接，用于对所述检测信号进行欠压检测并在欠压和智能控制模块输出第一脉冲信号的状态下输出第二控制信号，并由第二控制信号控制所述输入控制模块的升压传输工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明高频逆变直流焊接电源电路由高频逆变模块和整流控制模块对输入的电能进行高频逆变调节、变压和同步整流调节处理并为焊接模块提供焊接电能，由检测控制模块检测高频逆变模块的工作状态并在高频逆变模块未工作时控制吸收控制模块对输入控制模块和整流控制模块关断时的电能进行吸收，降低电路由于高频的导通和关断产生的尖峰电能，提高电源工作效率，并且由放电控制模块配合输出检测模块进行欠压检测并在欠压且高频逆变模块工作时，控制吸收控制模块与电源模块进行叠加供电，保持焊接电源的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例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为本发明实例提供的一种高频逆变直流焊接电源电路的原理方框示意图。

图2为本发明实例提供的一种高频逆变直流焊接电源电路的电路图。

图3为本发明实例提供的放电控制模块的连接电路图。

图4为本发明实例提供的检测控制模块的连接电路图。

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做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。

在一个实施例中，请参阅图1，一种高频逆变直流焊接电源电路包括：电源模块1，输入控制模块2，智能控制模块3，高频逆变模块4，整流控制模块5，焊接模块6，输出检测模块7，吸收控制模块8，放电控制模块9，检测控制模块10；

具体地，电源模块1，用于提供工作电能并对工作电能进行滤波处理；

输入控制模块2，与所述电源模块1、高频逆变模块4和吸收控制模块8连接，用于将所述电源模块1输出的电能传输给所述高频逆变模块4，用于对所述吸收控制模块8的电能进行升压传输控制并进行电能叠加处理；

智能控制模块3，与所述高频逆变模块4、整流控制模块5、输入控制模块2和输出检测模块7连接，用于输出第一脉冲信号并控制高频逆变模块4的逆变调节工作，用于输出第二脉冲信号并控制整流控制模块5的整流调节工作，用于输出第三脉冲信号并控制输入控制模块2的升压调节工作，用于接收所述输出检测模块7检测的信号；

高频逆变模块4，用于接收所述第一脉冲信号并对输入的电能进行逆变调节和变压工作；

整流控制模块5，与所述高频逆变模块4和焊接模块6连接，用于接收所述第二脉冲信号并对输入的电能进行同步整流调节控制，用于检测电能传输给焊接模块6；

焊接模块6，用于通过焊接台接收输入的电能并进行焊接工作；

输出检测模块7，与所述整流控制模块5连接，用于对所述整流控制模块5输出的电能进行电压电流检测并输出检测信号；

检测控制模块10，与所述智能控制模块3连接，用于隔离检测所述第一脉冲信号输出状态并在智能控制模块3未输出第一脉冲信号时输出第一控制信号；

吸收控制模块8，与所述检测控制模块10和整流控制模块5连接，用于接收所述第一控制信号并控制储能装置对输入控制模块2和整流控制模块5的电能进行吸收和存储；

放电控制模块9，与所述输出检测模块7、检测控制模块10和输入控制模块2连接，用于对所述检测信号进行欠压检测并在欠压和智能控制模块3输出第一脉冲信号的状态下输出第二控制信号，并由第二控制信号控制所述输入控制模块2的升压传输工作。

在具体实施例中，上述电源模块1可采用电源电路，提供工作所需电能并对电能进行滤波处理；上述输入控制模块2可采用传输控制电路和升压控制电路，由升压控制电路对吸收控制模块8存储的电能进行升压处理，再由传输控制电路将升压所得电能与电源模块1输出的电能进行叠加处理；上述智能控制模块3可采用微控制电路，通过输出检测模块7检测的信号调节输出的第一脉冲信号和第二脉冲信号的脉宽，并实现对高频逆变模块4和整流调节模块的控制；上述高频逆变模块4可采用逆变器和变压器等组成的高频逆变电路，对输入的电能进行高频逆变调节和变压处理；上述整流控制模块5可采用功率管、电容器和电阻组成的同步整流控制电路，对输入的电能进行同步整流处理，并且控制同步整流控制电路的第二脉冲信号波形可选择50%的推挽固定脉冲；上述焊接模块6可采用焊接工作台，用于焊接工作，在此不做赘述；上述输出检测模块7可采用电压电流检测电路，对整流控制模块5输出的电压电流进行检测；上述吸收控制模块8可采用双功率管和储能装置等组成的吸收控制电路，由检测控制模块10控制，并对输入控制模块2和整流控制模块5传输的尖峰电压进行吸收；上述放电控制模块9可采用欠压检测电路和逻辑控制电路，由欠压检测电路对输入信号进行欠压判断，并由逻辑控制电路在欠压和高频逆变模块4工作的情况下控制输入控制模块2的电能叠加工作；上述检测控制模块10可采用光电耦合器等组成的检测控制电路，检测智能控制模块3输出第一脉冲信号的状态，即高频逆变模块4的工作状态。

在另一个实施例中，请参阅图1、图2、图3和图4，所述电源模块1包括供电电源、第一电容C1和第一电阻R1；所述输入控制模块2包括第一变压器B1、第一二极管D1、第三功率管Q3、第四功率管Q4和第一电感L1；所述智能控制模块3包括第一控制器U1；

具体地，所述供电电源的第一端连接第一变压器B1的副边的第一端和第一电阻R1第一端并通过第一电容C1连接供电电源的第二端和地端，第一电阻R1的第二端接地，第一变压器B1的副边的第二端连接所述高频逆变模块4，第一变压器B1的原边的第一端连接第一二极管D1的阴极，第一二极管D1的阳极连接第三功率管Q3的源极，第三功率管Q3的漏极连接第四功率管Q4的漏极和第一电感L1的第一端，第一电感L1的第二端连接所述吸收控制模块8，第四功率管Q4的源极接地，第四功率管Q4的栅极连接第一控制器U1的第五IO端，第三功率管Q3的栅极连接所述放电控制模块9，第一变压器B1的原边的第二端接地。

在具体实施例中，上述第三功率管Q3可选用N沟道增强型MOS管，配合第一变压器B1和第一二极管D1组成传输控制电路；上述第四功率管Q4可选用N沟道增强型MOS管，配合第一电感L1组成升压控制电路；上述第一控制器U1可选用，但并不限于STM32单片机、TMS320F2812控制器。

进一步地，所述高频逆变模块4包括第一逆变器J1、第二电阻R2、第三电阻R3、第二变压器B2、第四电阻R4和第七电阻R7；

具体地，所述第一逆变器J1的第一输入端和第二输入端分别连接所述第一变压器B1的副边的第二端和地端，第一逆变器J1的第一输出端通过第二电阻R2连接第三电阻R3的一端和第二变压器B2的原边的第一端，第一逆变器J1的第二输出端连接第三电阻R3的另一端和第二变压器B2的原边的第二端，第二变压器B2的副边的第一端和第二端分别连接第四电阻R4的第一端和第七电阻R7的第一端，第四电阻R4的第二端和第七电阻R7的第二端与所述整流控制模块5连接，第二变压器B2的副边的第三端接地。

在具体实施例中，上述第一逆变器J1可选用由IGBT组成的逆变器；上述第二电阻R2、第三电阻R3和第二变压器B2进行变压传输工作。

进一步地，所述整流控制模块5包括第二电容C2、第五电阻R5、第二功率管Q2、第三电容C3、第一功率管Q1、第六电阻R6、第二电感L2和第四电容C4；所述焊接模块6包括焊接工作台；

具体地，所述第二电容C2的一端和第二功率管Q2的源极连接所述第四电阻R4的第二端，第二电容C2的另一端通过第五电阻R5连接第二功率管Q2的漏极、第六电阻R6的一端、第一功率管Q1的漏极和第二电感L2的一端，第二电感L2的另一端连接输出检测装置的第一端和焊接工作台的电源端并通过第四电容C4接地，第六电阻R6的另一端通过第三电容C3连接第一功率管Q1的源极和所述第七电阻R7的得端，第一功率管Q1的栅极、第二功率管Q2的栅极和输出检测装置的第二端分别连接所述第一控制器U1的第一IO端、第二IO端和第三IO端。

在具体实施例中，上述第一功率管Q1和第二功率管Q2均可选用N沟道增强型MOS管，其中第一功率管Q1配合第三电容C3和第六电阻R6与第二功率管Q2配合第二电容C2和第五电阻R5均进行同步整流调节工作，并且输入第一功率管Q1和第二功率管Q2的脉冲信号波形可选择50%的推挽固定脉冲。

进一步地，所述吸收控制模块8包括第五功率管Q5、第八电阻R8、储能装置、第二二极管D2和第六功率管Q6；

具体地，所述第五功率管Q5的漏极连接所述第一变压器B1的副边的第二端，第五功率管Q5的源极连接所述第一电感L1的第二端并通过第八电阻R8连接储能装置的第一端，第二二极管D2的阴极连接储能装置的第二端，第二二极管D2的阳极连接第六功率管Q6的源极，第六功率管Q6的漏极连接所述第二功率管Q2的漏极，第五功率管Q5的栅极连接第六功率管Q6的栅极和所述检测控制模块10。

在具体实施例中，上述第五功率管Q5和第六功率管Q6均可选用N沟道增强型MOS管，将输入控制模块2和整流控制模块5功率管关断时释放的电能传输给储能装置；上述储能装置可选用，但并不限于锂电池、超级电容。

进一步地，所述检测控制模块10包括第三二极管D3、第一光耦U4、第一电源VCC1和第十电阻R10；

具体地，所述第三二极管D3的阳极连接所述第一控制器U1的第四IO端，第三二极管D3的阴极连接第一光耦U4的第一端，第一光耦U4的第二端接地，第一光耦U4的第三端连接所述第五功率管Q5的栅极并通过第十电阻R10连接第一电源VCC1，第一光耦U4的第四端接地。

在具体实施例中，上述第一光耦U4可选用PC817光电耦合器，隔离检测第一控制器U1的第四IO端的信号输出状态。

进一步地，所述放电控制模块9包括欠压检测装置、第一逻辑芯片U3、第一开关管VT1、第二电源VCC2和第九电阻R9；

具体地，所述欠压检测装置的输入端连接所述输出检测装置的第二端，第一逻辑芯片U3的第一输入端和第二输入端分别连接欠压检测装置的输出端和所述第一光耦U4的第三端，第一逻辑芯片U3的输出端连接第一开关管VT1的基极，第一开关管VT1的集电极连接第二电源VCC2，第一开关管VT1的发射极连接所述第三功率管Q3的栅极并通过第九电阻R9接地。

在具体实施例中，上述欠压检测装置可由比较器和欠压阈值组成，并且检测到信号欠压时输出低电平，在此不做赘述；上述第一逻辑芯片U3可选用或非门逻辑芯片；上述第一开关管VT1可选用NPN型三极管，控制第三功率管Q3的工作状态。

本发明一种高频逆变直流焊接电源电路中，由供电电源提供工作电能并由第一电容C1和第一电阻R1进行滤波处理，并由第一变压器B1的副边传输，由第一控制器U1控制第一逆变器J1、第一功率管Q1和第二功率管Q2的工作状态，使得对输入的电能进行高频逆变调节、变压和同步整流处理，以便为焊机工作台提供所需的焊接电能，并且由于第一控制器U1通过高频控制第一逆变器J1、第一功率管Q1和第二功率管Q2的工作，使得第一逆变器J1、第一功率管Q1和第二功率管Q2在进行开关关断时容易产生加大的尖峰电压，此时由第一光耦U4检测第一控制器U1的第四IO端输出的脉冲信号状态，并在第一控制器U1的第四IO端停止控制第一逆变器J1工作时，控制第五功率管Q5和第六功率管Q6导通，使得储能装置吸收输入控制模块2、高频逆变模块4和整流调节模块释放的电能，降低功率管关断时产生的尖峰电压，并且由欠压检测装置判端输出检测装置检测的信号是否出现欠压，并由第一逻辑芯片U3在欠压且第一逆变器J1工作的情况下输出高电平，控制第一开关管VT1导通，继而使得第三功率管Q3导通，第一控制器U1通过控制第四功率管Q4的导通程度，配合第一电感L1进行升压处理，并由第一变压器B1将升压处理的电能与供电电源提供的电能进行叠加处理，以便维持电源供电的稳定性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种高频逆变直流焊接电源电路，其特征在于，

该高频逆变直流焊接电源电路包括：电源模块，输入控制模块，智能控制模块，高频逆变模块，整流控制模块，焊接模块，输出检测模块，吸收控制模块，放电控制模块，检测控制模块；

所述电源模块，用于提供工作电能并对工作电能进行滤波处理；

所述输入控制模块，与所述电源模块、高频逆变模块和吸收控制模块连接，用于将所述电源模块输出的电能传输给所述高频逆变模块，用于对所述吸收控制模块的电能进行升压传输控制并进行电能叠加处理；

所述智能控制模块，与所述高频逆变模块、整流控制模块、输入控制模块和输出检测模块连接，用于输出第一脉冲信号并控制高频逆变模块的逆变调节工作，用于输出第二脉冲信号并控制整流控制模块的整流调节工作，用于输出第三脉冲信号并控制输入控制模块的升压调节工作，用于接收所述输出检测模块检测的信号；

所述高频逆变模块，用于接收所述第一脉冲信号并对输入的电能进行逆变调节和变压工作；

所述整流控制模块，与所述高频逆变模块和焊接模块连接，用于接收所述第二脉冲信号并对输入的电能进行同步整流调节控制，用于检测电能传输给焊接模块；

所述焊接模块，用于通过焊接台接收输入的电能并进行焊接工作；

所述输出检测模块，与所述整流控制模块连接，用于对所述整流控制模块输出的电能进行电压电流检测并输出检测信号；

所述检测控制模块，与所述智能控制模块连接，用于隔离检测所述第一脉冲信号输出状态并在智能控制模块未输出第一脉冲信号时输出第一控制信号；

所述吸收控制模块，与所述检测控制模块和整流控制模块连接，用于接收所述第一控制信号并控制储能装置对输入控制模块和整流控制模块的电能进行吸收和存储；

所述放电控制模块，与所述输出检测模块、检测控制模块和输入控制模块连接，用于对所述检测信号进行欠压检测并在欠压和智能控制模块输出第一脉冲信号的状态下输出第二控制信号，并由第二控制信号控制所述输入控制模块的升压传输工作。

2.根据权利要求1所述的一种高频逆变直流焊接电源电路，其特征在于，所述电源模块包括供电电源、第一电容和第一电阻；所述输入控制模块包括第一变压器、第一二极管、第三功率管、第四功率管和第一电感；所述智能控制模块包括第一控制器；

所述供电电源的第一端连接第一变压器的副边的第一端和第一电阻第一端并通过第一电容连接供电电源的第二端和地端，第一电阻的第二端接地，第一变压器的副边的第二端连接所述高频逆变模块，第一变压器的原边的第一端连接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极连接第三功率管的源极，第三功率管的漏极连接第四功率管的漏极和第一电感的第一端，第一电感的第二端连接所述吸收控制模块，第四功率管的源极接地，第四功率管的栅极连接第一控制器的第五IO端，第三功率管的栅极连接所述放电控制模块，第一变压器的原边的第二端接地。

3.根据权利要求2所述的一种高频逆变直流焊接电源电路，其特征在于，所述高频逆变模块包括第一逆变器、第二电阻、第三电阻、第二变压器、第四电阻和第七电阻；

所述第一逆变器的第一输入端和第二输入端分别连接所述第一变压器的副边的第二端和地端，第一逆变器的第一输出端通过第二电阻连接第三电阻的一端和第二变压器的原边的第一端，第一逆变器的第二输出端连接第三电阻的另一端和第二变压器的原边的第二端，第二变压器的副边的第一端和第二端分别连接第四电阻的第一端和第七电阻的第一端，第四电阻的第二端和第七电阻的第二端与所述整流控制模块连接，第二变压器的副边的第三端接地。

4.根据权利要求3所述的一种高频逆变直流焊接电源电路，其特征在于，所述整流控制模块包括第二电容、第五电阻、第二功率管、第三电容、第一功率管、第六电阻、第二电感和第四电容；所述焊接模块包括焊接工作台；

所述第二电容的一端和第二功率管的源极连接所述第四电阻的第二端，第二电容的另一端通过第五电阻连接第二功率管的漏极、第六电阻的一端、第一功率管的漏极和第二电感的一端，第二电感的另一端连接输出检测装置的第一端和焊接工作台的电源端并通过第四电容接地，第六电阻的另一端通过第三电容连接第一功率管的源极和所述第七电阻的得端，第一功率管的栅极、第二功率管的栅极和输出检测装置的第二端分别连接所述第一控制器的第一IO端、第二IO端和第三IO端。

5.根据权利要求4所述的一种高频逆变直流焊接电源电路，其特征在于，所述吸收控制模块包括第五功率管、第八电阻、储能装置、第二二极管和第六功率管；

所述第五功率管的漏极连接所述第一变压器的副边的第二端，第五功率管的源极连接所述第一电感的第二端并通过第八电阻连接储能装置的第一端，第二二极管的阴极连接储能装置的第二端，第二二极管的阳极连接第六功率管的源极，第六功率管的漏极连接所述第二功率管的漏极，第五功率管的栅极连接第六功率管的栅极和所述检测控制模块。

6.根据权利要求5所述的一种高频逆变直流焊接电源电路，其特征在于，所述检测控制模块包括第三二极管、第一光耦、第一电源和第十电阻；

所述第三二极管的阳极连接所述第一控制器的第四IO端，第三二极管的阴极连接第一光耦的第一端，第一光耦的第二端接地，第一光耦的第三端连接所述第五功率管的栅极并通过第十电阻连接第一电源，第一光耦的第四端接地。

7.根据权利要求6所述的一种高频逆变直流焊接电源电路，其特征在于，所述放电控制模块包括欠压检测装置、第一逻辑芯片、第一开关管、第二电源和第九电阻；

所述欠压检测装置的输入端连接所述输出检测装置的第二端，第一逻辑芯片的第一输入端和第二输入端分别连接欠压检测装置的输出端和所述第一光耦的第三端，第一逻辑芯片的输出端连接第一开关管的基极，第一开关管的集电极连接第二电源，第一开关管的发射极连接所述第三功率管的栅极并通过第九电阻接地。