CN204439702U - 逆变焊机电流取样电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种逆变焊机电流取样电路，包括采样模块和信号处理模块，采样模块的输入端用于获取逆变焊机的主回路的电流信号，采样模块的输出端和信号处理模块的输入端连接，信号处理模块的输出端输出电压信号，信号处理模块包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、电容、第一电阻和第二电阻；各元件依次连接，采样模块的输出端连接第一运算放大器的同相输入端，第二运算放大器的同相输入端连接放大输出模块的输入端；电容的一端连接第二运算放大器的同相输入端，另一端接地。上述逆变焊接电流取样电路能够实现近似恒流特性输出，电路简单，成本低廉，在恒流精度要求不太高，对成本敏感的电焊机上非常适用。

Description

逆变焊机电流取样电路

技术领域

本实用新型涉及逆变焊机技术领域，特别是涉及逆变焊机电流取样电路。

背景技术

在逆变焊机焊接领域，为了使弧焊电源输出恒流，一般加装分流器或霍尔电流传感器来获取电流反馈信号，通过它们实现输出电流的精确电流取样。但是分流器采样的功耗较大，并且采样信号很弱，通常只有几十毫伏，信噪比很低，而且不能实现电气隔离，容易引入干扰，造成系统可靠性或稳定性问题。而霍尔电流传感器则电路复杂，往往需要提供正负电压供电，成本也较高。因而在成本敏感的产品里应用受到限制。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述电路复杂、成本高的问题，提供一种逆变焊机电流取样电路。

一种逆变焊机电流取样电路，包括采样模块和信号处理模块，所述采样模块的输入端用于获取所述逆变焊机的主回路的电流信号，所述采样模块的输出端和所述信号处理模块的输入端连接，所述信号处理模块的输出端输出电压信号，所述电压信号正比于所述逆变焊机的主回路的电流信号，所述信号处理模块包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、电容、第一电阻和第二电阻；

所述第一运算放大器的同相输入端连接所述采样模块的输出端，所述第一运算放大器的反相输入端连接所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极连接所述第一运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的输出端连接所述第一二极管的正极，所述第一二极管的负极连接所述第二电阻的一端和所述第三二极管的正极，所述第二电阻的另一端连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述第一运算放大器的反相输入端；

所述第二运算放大器的同相输入端连接所述第三二极管的负极，所述第二运算放大器的反相输入端连接所述第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的输出端通过所述第一电阻和所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第二运算放大器的同相输入端连接所述放大输出模块的输入端；

所述电容的一端连接所述第二运算放大器的同相输入端，所述电容的另一端接地。

上述逆变焊接电流取样电路能够实现近似恒流特性输出，并且电路简单，成本低廉，在恒流精度要求不太高，并且对成本敏感的电焊机上非常适用。

在其中一个实施例中，所述信号处理模块还包括的第三电阻，所述第三电阻和所述电容并联。

在其中一个实施例中，所述电容的放电时间小于所述逆变焊机主回路电流信号的周期时间的一半。

在其中一个实施例中，所述采样模块包括电流互感器和整流电路，所述电流互感器的初级用于获取所述逆变焊机的主回路电流信号，所述电流互感器的次级连接所述整流电路的输入端，所述整流电路的输出端连接所述信号处理模块的输入端。

在其中一个实施例中，所述整流电路为桥式整流电路。

在其中一个实施例中，所述整流电路为半波整流电路。

在其中一个实施例中，还包括放大输出模块，所述放大输出模块的输入端和所述信号处理模块的输出端连接。

在其中一个实施例中，所述放大输出模块包括第三运算放大器和电位器，所述第三运算放大器的同相输入端连接所述信号处理模块的输出端，所述第三运算放大器的反相输入端接地，所述电位器的第一端连接所述第三运算放大器的反相输入端，所述电位器的第二端和可变端连接所述第三运算放大器的输出端，所述第三运算放大器的输出端作为所述放大输出模块的输出端输出电压信号。

附图说明

图1为一实施例的逆变焊机电流取样电路的结构示意图；

图2为一实施例的逆变焊机电流取样电路的电路图。

具体实施方式

参见图1和图2，分别为一实施例的逆变焊机电流取样电路的结构示意图和电路图。

如图所示，该逆变焊机电流取样电路包括采样模块100和信号处理模块200，采样模块100的输入端用于获取逆变焊机的主回路的电流信号，输出端和信号处理模块200的输入端连接，信号处理模块200的输出端输出电压信号，该电压信号正比于逆变焊机的主回路的电流信号。

其中信号处理模块200包括第一运算放大器U_1A、第二运算放大器U_1B、第一二极管D₁、第二二极管D₂、第三二极管D₃、电容C、第一电阻R₁和第二电阻R₂。第一运算放大器U_1A的同相输入端连接采样模块100的输出端，反相输入端连接第二二极管D₂的正极，第二二极管D₂的负极连接第一运算放大器U_1A的输出端，第一运算放大器U_1A的输出端连接第一二极管D₁的正极，第一二极管D₁的负极连接第三二极管D₃的正极和第二电阻R₂的一端，第二电阻R₂的另一端连接第一电阻R₁的一端，第一电阻R₁的另一端连接第一运算放大器U_1A的反相输入端。

第二运算放大器U_1B的同相输入端连接第三二极管D₃的负极，第二运算放大器U_1B的反相输入端连接第二运算放大器U_1B的输出端，第二运算放大器U_1B的输出端通过第一电阻R₁和第一运算放大器U_1A的反相输入端连接，第二运算放大器U_1B的同相输入端连接放大输出模块300的输入端。

电容C的一端连接第二运算放大器U_1B的同相输入端，电容C的另一端接地。

这样通过采样模块100采样得到的电流信号直接输入第一运算放大器U_1A的同相输入端，当第一运算放大器U_1A的同相输入端电压高于其反相输入端电压时，此时第一运算放大器U_1A处于比较器状态，其输出端输出高电平，第一二极管D₁和第三二极管D₃导通，第二二极管D₂截止。第一运算放大器U_1A输出的高电平通过第一二极管D₁和第三二极管D₃给电容C充电，电容C的电压上升。由于第二运算放大器U_1B接成电压跟随器，该第二运算放大器U_1B的输出端的电压随着电容C上电压而变化，该电压经过第一电阻R₁连接第一运算放大器U_1A的反相输入端，参与第一运算放大器U_1A的电压比较。当电容C上的电压和第一运算放大器U_1A的同相输入端上的电压相等时，电容C的充电过程停止，电容C上电压保持在峰值。由于第一运算放大器U_1A的同相输入端输入的电压为方波脉冲，当电容C上的电压高于第一运算放大器U_1A的同相输入端的电压时，那么第一运算放大器U_1A的反相输入端的电压也高于第一运算放大器U_1A的同相输入端的电压，此时第一运算放大器U_1A的状态翻转，第一运算放大器U_1A的输出端输出低电平。此时，第一二极管D₁截止，第二二极管D₂导通，第一运算放大器U_1A退出电压比较状态，进入闭环电压跟随状态。这样电容C上将保持输入电压信号的峰值，缓慢放电。当采样模块100的输出的电压信号大于第一运算放大器U_1A的反相输入端的电压时，第一运算放大器U_1A恢复电压比较状态，电容C恢复充电。如此反复。该信号处理模块200的输出电压为电容C上的电压，虽然会存在一定范围的波动，但是由于放电缓慢，因而可以视为近似的恒流输出，对于对恒流精度要求不太高的情况下，该波动范围也是可以接受的。进一步地，后续还可以连接滤波电路，从而进一步提高恒流特性。

经过该信号处理模块200处理，能够实现近似恒流特性输出，并且该方法电路简单，成本低廉，在恒流精度要求不太高，并且对成本敏感的电焊机上非常适用。

在其中一个实施例中，信号处理模块200还包括第三电阻R₃，该第三电阻R₃并联在电容C上，用于调整电容C的放电时间。

在其中一个实施例中，电容C的放电时间小于该逆变焊机主回路电流信号的周期时间的一半。即通过调整电容C和第三电阻R₃的参数，确保当逆变焊机主回路的电流的下一个峰值到来时，电容C上的电压值低于该峰值电压。这样就可以避免电容C上电压峰值保持时间过长，若下一个输入到第一运算放大器U_1A的同相输入端的峰值信号低于上一个输入的峰值信号，因电容C上电压高于该峰值而得不到响应，焊机输出的恒流特性就会变差。

在其中一个实施例中，采样模块100包括电流互感器T和整流电路110，电流互感器T的初级用于获取逆变焊机的主回路电流信号，次级连接整流电路110的输入端，整流电路110的输出端连接信号处理模块200的输入端。通过电流互感器T的作用，可以实现采样电流和主回路电流的隔离，提高抗干扰性。

在其中一个实施例中，该整流电路110可以为桥式整流电路。

在其中一个实施例中，该整流电路110可以为半波整流电路。

在其中一个实施例中，该逆变焊机电流取样模块还包括放大输出模块300，该放大输出模块300的输入端和信号处理模块200的输出端连接。由于经过信号处理模块200输出的信号幅度值不一定适合后续误差放大器等电路的需要，因此增加一个放大输出模块300能够调整合适的电压输出。

在其中一个实施例中，该放大输出模块300包括第三运算放大器U_1C和电位器P，第三运算放大器U_1C的同相输入端通过第四电阻R₄连接信号处理模块200的输出端，第三运算放大器U_1C的反相输入端通过第六电阻R₆接地，电位器P的第一端通过第五电阻R₅连接第三运算放大器U_1C的反相输入端，电位器P的第二端和可变端连接第三运算放大器U_1C的输出端，另一端连接第三运算放大器U_1C的反相输入端，第三运算放大器U_1C的输出端作为放大输出模块300的输出端输出电压信号。这样第三运算放大器U_1C构成同相放大电路，电位器P用于输出信号幅度的调整。这样的放大输出模块结构简单，成本低廉，并且通过电位器P的调节，使得调节方便灵活。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种逆变焊机电流取样电路，包括采样模块和信号处理模块，所述采样模块的输入端用于获取所述逆变焊机的主回路的电流信号，所述采样模块的输出端和所述信号处理模块的输入端连接，所述信号处理模块的输出端输出电压信号，所述电压信号正比于所述逆变焊机的主回路的电流信号，其特征在于，

所述信号处理模块包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、电容、第一电阻和第二电阻；

所述第一运算放大器的同相输入端连接所述采样模块的输出端，所述第一运算放大器的反相输入端连接所述第二二极管的正极和所述第一电阻的一端，所述第一运算放大器的输出端连接所述第二二极管的负极和所述第一二极管的正极，所述第一二极管的负极连接所述第二电阻的一端和所述第三二极管的正极，所述第二电阻的另一端连接所述第一电阻的另一端；

所述第二运算放大器的同相输入端连接所述第三二极管的负极，所述第二运算放大器的反相输入端连接所述第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的输出端通过所述第一电阻和所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第二运算放大器的同相输入端连接所述放大输出模块的输入端；

所述电容的一端连接所述第二运算放大器的同相输入端，所述电容的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的逆变焊机电流取样电路，其特征在于，所述信号处理模块还包括的第三电阻，所述第三电阻和所述电容并联。

3.根据权利要求2所述的逆变焊机电流取样电路，其特征在于，所述第一电容的放电时间小于所述逆变焊机主回路电流信号的周期时间的一半。

4.根据权利要求1所述的逆变焊机电流取样电路，其特征在于，所述采样模块包括电流互感器和整流电路，所述电流互感器的初级用于获取所述逆变焊机的主回路电流信号，所述电流互感器的次级连接所述整流电路的输入端，所述整流电路的输出端连接所述信号处理模块的输入端。

5.根据权利要求4所述的逆变焊机电流取样电路，其特征在于，所述整流电路为桥式整流电路。

6.根据权利要求4所述的逆变焊机电流取样电路，其特征在于，所述整流 电路为半波整流电路。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的逆变焊机电流取样电路，其特征在于，还包括放大输出模块，所述放大输出模块的输入端和所述信号处理模块的输出端连接。

8.根据权利要求7所述的逆变焊机电流取样电路，其特征在于，所述放大输出模块包括第三运算放大器和电位器，所述第三运算放大器的同相输入端通过第四电阻连接所述信号处理模块的输出端，所述第三运算放大器的反相输入端接地，所述电位器的第一端连接所述第三运算放大器的反相输入端，所述电位器的第二端和可变端连接所述第三运算放大器的输出端，所述第三运算放大器的输出端作为所述放大输出模块的输出端输出电压信号。