CN201249327Y

CN201249327Y - 大功率mosfet逆变式等离子切割机

Info

Publication number: CN201249327Y
Application number: CNU2008201113187U
Authority: CN
Inventors: 徐爱平
Original assignee: SHENZHEN JASIC TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Jasic Technology Co., Ltd.
Priority date: 2008-04-15
Filing date: 2008-04-15
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2018-04-15

Abstract

一种能够满足欧洲CE标准检测要求、性能稳定、负载持续率高的大功率MOSFET逆变式等离子切割机。包括顺序连接的EMC电路、输入整流滤波电路、逆变电路、隔离降压电路、二次整流滤波电路、控制电路、隔离驱动电路，且隔离驱动电路与逆变电路相连，特别是设有高频维弧电路，该高频维弧电路与二次整流滤波电路双向联通。该高频维弧电路由继电器及周围电路连接构成。设有手开关控制电路，设有PCB板和F形散热片使主机形成风道结构。作为焊接设备广泛用于工农业。

Description

大功率MOSFET逆变式等离子切割机

技术领域

本实用新型涉及焊接设备，尤其是一种大功率MOSFET逆变式等离子切割机。

背景技术

目前逆变MOSFET等离子切割机生产厂家很多，其产品千差万别，由于布局布线等工艺性处理不好，产品很难通过欧洲CE标准EMC检测。由于主变压器漏感较大，及切割机的电磁辐射很严重，严重影响电网质量及人的身心健康，对周边其他设备也造成干扰。另外由于风道设计不够合理，许多厂家产品功率小、负载持续率低，无法满足大功率长时间的使用要求。另外，目前50安以下等离子切割机较多，性能也相对稳定，50安以上大功率等离子切割机很少，可靠性也较差。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够满足欧洲CE标准检测要求、性能稳定、负载持续率高的大功率MOSFET逆变式等离子切割机。

为解决上述技术问题，本实用新型大功率MOSFET逆变式等离子切割机，包括顺序连接的EMC电路、输入整流滤波电路、逆变电路、隔离降压电路、二次整流滤波电路、控制电路、隔离驱动电路，且隔离驱动电路与逆变电路相连，特别是设有高频维弧电路，该高频维弧电路与二次整流滤波电路双向联通。

该高频维弧电路由继电器(REL1，REL2)及周围电路连接构成。

设有手开关控制电路，该手开关控制电路由手开关(S4，S5)、三极管(Q2，Q3)、场效应管VT9、电磁阀V2及周围电路连接构成。

设有PCB板和F形散热片，所述控制电路、隔离驱动电路和逆变电路制作在上PCB板上，所述隔离降压电路和二次整流滤波电路制作在中PCB板上，上PCB板安装于两组F形散热片顶面，中PCB板安装于两组F形散热片底面，左右两组F形散热片相对安装且构成下部风道，中PCB板上的电子电路元件位于该下部风道内。

本实用新型采用全桥逆变方式，可以提高功率因数，减少电源自身损耗。由于在电源输入端设计了EMC滤波电路，使该机真正满足欧洲CE检测要求。由于采用两块PCB板和两个散热片组成风道式结构，散热性能好，负载持续率高。特别是采用双逆变式结构单元，该机输出功率大于50安。整机电路简单、保护功能全面、调试维护方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型的电路方框图。

图2是本实用新型的电路原理图。

图3为本实用新型主机组装结构示意图。

图中1为EMC电路，2为输入整流滤波电路，3为逆变电路，4为隔离降压电路，5为二次整流滤波电路，6高频维弧电路，7为控制电路，8为隔离驱动电路。K1为控制厚膜电路；Q1为隔离驱动厚膜电路；E1为辅助电源电路。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型大功率MOSFET逆变式等离子切割机，包括顺序连接的EMC电路1、输入整流滤波电路2、逆变电路3、隔离降压电路4、二次整流滤波电路5、控制电路7、隔离驱动电路8，且隔离驱动电路8与逆变电路3相连，特别是设有高频维弧电路6，该高频维弧电路6与二次整流滤波电路5双向联通，所谓双向联通即它们的信号能够相互输入、输出。

图1中所示各个电路的构成和相互关系参见图2。

如图2所示，EMC电路1由电容(C17～C19，、C32～C35)、电阻R34～R37、电感L2～L4连接构成。

如图2所示，逆变电路3是由若干只MOSFET场效应管VT1～VT4并联组成的全桥逆变电路。每只场效应管的栅极串联一只4.7～10R电阻，防止驱动过冲，并保护驱动电路不受由于场效应管击穿传过来的电压的损坏。

隔离驱动厚膜电路Q1即隔离驱动电路8由一个一组初级输入，四组次级输出的驱动变压器、及一些电阻、二极管、稳压二极管、电容连接构成，用于驱动逆变电路工作。

辅助电源电路E1给控制电路、驱动电路供电。

维弧控制电路6由继电器(REL1，REL2)及周围电路连接构成。

通过电流耦合器TR1对主电路进行不断的采样，一旦出现过大的电流即通过半波整流电路(D6，D7)给电容C41充电得到一个高电压，使控制模块K1起到保护作用。

由电阻(R51，R40)、电容C49、电位器VR3组成输出电流给定电路。控制电路K1由电位器的分压值来决定输出电流大小。当输出电流发生波动时，由分流器R12采样电流值，经负反馈电路反向调节控制电路K1的4脚电压，以达到稳定输出的效果。

热敏开关RC1安装于散热器上，一旦散热器(参见图3)温度过高，热敏开关便导通，同样使控制模块K1起到保护作用，使焊机停止工作。

抗不平衡电容C27用于阻止主变压器上有直流分量流过，以提高整机效率。

电阻R4、电容C8；电阻R7、电容C9；电阻R18、电容C7；电阻R25、电容C10分组构成4个桥臂的吸收方式，吸收杂散电感产生的尖峰毛刺。

如图2所示，三相输入交流先经电容C17～C19吸收尖峰毛刺电压，再经过由三线并绕在同一个磁环上的共模电感(L2～L4)以限制谐波电流。然后再经电容C32～C34，电容C35，电阻(R34～R37)，将输入波形的毛刺降到最低。

如图2所示，三相交流电电源经EMC电路滤除干扰，再经整流桥BR1～BR3整流，电解电容(C1，C20)滤波后成为直流电，再由MOSFET场效应管全桥逆变为高频交流电，通过隔离降压电路降为高频低压交流电，经高速整流管D1～D4构成的全桥整流电路整流为直流电。电阻R8～R10，电容C11～C14构成相应的吸收回路，以保护整流管D1～D4。输出电抗L1用来限制浪涌电流并使输出电流连续。

控制电路K1能够实现脉宽调制(PWM)、温度保护、开关机保护及过压欠压保护的功能，它的PWM信号送至隔离驱动电路8使其产生快速开通或关断4路场效应管的信号，推动4个桥臂实现全桥逆变，这样驱动电路便大大简化。

如图2所示，手开关控制电路由开关(S4，S5)、三极管(Q2，Q3)、场效应管VT9、电磁阀V2及周围电路连接构成。

手开关电路实现：开关S5是气路检测开关，当气路有气时，为闭合，因此在正常工作时可认为其始终闭合。当手开关S4未闭合时，24V电源通过电阻R44使三极管Q3导通，并通过电容C38滤波拉低了控制模块K1的18脚，电路处于无输出状态。手开关S4闭合后，24V电源经电阻R44使三极管Q2导通，三极管Q3截止，控制模块K1的18脚为高电平，电路开始输出功率。同时，电磁阀吸合空气接通。当手开关断开，控制模块K1的18脚被拉低而封波电路停止输出，因电容C44有一个放电延时，电磁阀要过一会才关断。便完成了空气后走而电流先走的功能。

高频维弧功能实现：当手开关闭合时，输出端的空载电压比较高，直接使继电器(REL1，REL2)吸合。使维弧端和输出正端接通。由逆变输出的电流也经过了变压器和四倍压整流电路，变为高频高压电流。然后放电嘴F1因高压击穿空气放电，此时相当于变压器T3、电容C43短路，这时电容C43和变压器T3产生高频振荡。由于输出能量的不断补充，使得每隔一定时间，变压器T3、电容C43便产生高频振荡电流，并通过变压器T3次级输出到输出端，切割枪的极针和喷嘴间产生电弧。当枪嘴和工件接触开始切割时，维弧电弧引燃切割电弧，输出端便有电流产生，输出电压降得很低，继电器(REL1，REL2)随即断开，高压高频和维弧都被切断。

如图3所示，本实用新型设有PCB板和F形散热片，所述控制电路7、隔离驱动电路8和逆变电路3制作在上PCB板9上，所述隔离降压电路4和二次整流滤波电路5制作在中PCB板10上，上PCB板9安装于两组F形散热片(11、12)顶面，如箭头13所示；中PCB板10安装于两组F形散热片(11、12)底面，如箭头14所示；左右两组F形散热片相对安装且构成下部风道15，中PCB板10上的电子电路元件位于该下部风道15内。EMC电路1、输入整流滤波电路2、高频维弧电路6安装于整机底板(图中未画)上。整机结构经这样优化组合后，体积小散热性好，组装维修方便。为增大输出功率采用两个相同的上述结构单元并联后输出，便实现了双逆变大功率的切割机。

根据本实用新型图2、图3组装的逆变式等离子切割机，测试结果达到如下技术要求：1.额定输入功率15KW；2.额定输入电流40A；3.额定输出电压120V；4.输出电流调节20A～100A；5.负载持续率60％；6.空载电压270V；7.空载损耗100W；8.效率85％；9.功率因数0.93。

Claims

1.一种大功率MOSFET逆变式等离子切割机，包括顺序连接的EMC电路、输入整流滤波电路、逆变电路、隔离降压电路、二次整流滤波电路、控制电路、隔离驱动电路，且隔离驱动电路与逆变电路相连，其特征在于，设有高频维弧电路，该高频维弧电路与二次整流滤波电路双向联通。

2.根据权利要求1所述的大功率MOSFET逆变式等离子切割机，其特征在于，该高频维弧电路由继电器(REL1，REL2)及周围电路连接构成。

3.根据权利要求1所述的大功率MOSFET逆变式等离子切割机，其特征在于，设有手开关控制电路，该手开关控制电路由手开关(S4，S5)、三极管(Q2，Q3)、场效应管VT9、电磁阀V2及周围电路连接构成。

4.根据权利要求1所述的大功率MOSFET逆变式等离子切割机，其特征在于，设有PCB板和F形散热片，所述控制电路、隔离驱动电路和逆变电路制作在上PCB板上，所述隔离降压电路和二次整流滤波电路制作在中PCB板上，上PCB板安装于两组F形散热片顶面，中PCB板安装于两组F形散热片底面，左右两组F形散热片相对安装且构成下部风道，中PCB板上的电子电路元件位于该下部风道内。