CN204449569U - 一种降低气保焊飞溅的电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及焊机电路技术领域，具体地说是一种降低气保焊飞溅的电路。一种降低气保焊飞溅的电路，包括主控板、脉冲宽度调制器、分流器、电阻、电感、线圈、电容、二极管、功率管、整流桥、附加绕组。同现有技术相比，采用降低气保焊飞溅的电路，提供持续电流，避免大能量冲击，又保证短路熔滴过渡顺利，在主变压器上增加附加绕组T1，通过倍压方式整流输出瞬间冲击能量，检测电压尖峰值与IF通过PIC电路，输出至主控制板。通过检测电流尖峰上升速度，控制主电路输出关闭以及倍压电路输出能量。

Description

一种降低气保焊飞溅的电路

技术领域

    本实用新型涉及焊机电路技术领域，具体地说是一种降低气保焊飞溅的电路。

背景技术

气体保护焊是一种高效、高节能的焊接方法，受各国普遍重视，目前已成为钢结构焊接中的主要技术之一，随着焊接质量要求的提高，气保焊的不足之处也体现出来，其一在于飞溅大，一直以来焊接设计者都在寻求改进方法。短路过渡气保焊是气保焊中常见的一种焊接方式，一般采用细焊丝（1.6mm以下），通过短路、燃弧的不断交替来熔化焊丝完成焊接。短路过渡焊接的飞溅主要来源于短路初期的瞬间短路飞溅与末期的汽化爆炸。

短路初期汗滴接近熔池，接触面积小，电阻电流冲击大，熔滴受电磁力过大排斥，形成飞溅；短路末期，液桥在表面张力及电磁力作用下形成细小缩颈此时电流密度急剧升高造成缩颈在高温下汽化爆炸，产生大量飞溅。而电流大小影响电磁力能量，决定过度稳定性，在控制回路中串入可调节电感、主回路输出串联电感控制短路时电流上升速度，减小一定量飞溅，但又必须保证短路电流足够，能够收缩过渡液桥，因此飞溅仍然存在大量飞溅。

发明内容

本实用新型为克服现有技术的不足，采用降低气保焊飞溅的电路，提供持续电流，避免大能量冲击，又保证短路熔滴过渡顺利。

为实现上述目的，设计一种降低气保焊飞溅的电路，包括主控板、脉冲宽度调制器、分流器、电阻、电感、线圈、电容、二极管、功率管、整流桥、附加绕组，其特征在于：脉冲宽度调制器的G7端口连接功率管七的门极连接；脉冲宽度调制器的G6端口连接功率管六的门极连接；脉冲宽度调制器的G8端口连接功率管八的门极连接；脉冲宽度调制器的G5端口连接功率管五的门极连接；附加绕组的G7端口分别连接功率管六的源极、功率管七的漏电极；附加绕组的G6端口分别连接功率管五的源极、功率管八的漏电极，功率管五的漏电极分别连接功率管六的漏电极、电阻一的一端、电容二的一端、电容一的正极及整流桥的正极；功率管八的源极分别连接功率管七的源极、电阻二的一端、电容二的另一端、电容一的负极及整流桥的负极；电阻一的另一端连接电阻二的另一端；附加绕组的7端口分别连接电容三的一端，电容三的另一端分别连接电阻三的一端及二极管一的阳极，二极管一的阴极连接电感二的一端，电感二的另一端分别连接功率管四的漏电极及二极管五的阳极，二极管五的阴极分别连接电容七的一端、电阻七的一端及主控板的V1端口；附加绕组的4端口分别连接电阻五的一端及二极管四的阳极，电阻五的另一端连接电容五的一端，电容五的另一端分别连接二极管四的阴极、二极管三的阴极、电容四的一端、二极管六的阳极、二极管七的阳极、二极管八的阳极及功率管三的漏电极；二极管八的阴极分别连接电容六的正极及电阻六的一端；附加绕组的5端口分别连接功率管三的源极、电容六的负极、电阻六的另一端、主控板的OUT-端口及负极输出端；附加绕组的3端口分别连接二极管三的阳极及电阻四的一端，电阻四的另一端连接电容四的另一端；附加绕组的6端口分别连接二极管二的阳极，二极管二的阴极连接电阻三的另一端；线圈的1端口连接电感一的一端，电感一的另一端分别连接阻七的另一端、电容七的另一端、功率管四的源极、二极管六的阴极及二极管七的阴极；线圈的2端口分别连接主控板的IP端口及分流器的一端，分流器的另一端分别连接主控板的VP端口及正极输出端；线圈的3端口分别连接电阻八的一端及主控板的IF2端口；线圈的4端口分别连接电阻八的另一端及主控板的IF1端口；主控板的PWM-IN端口连接脉冲宽度调制器的PWM-IN端口。

所述的整流桥的N端连接交流电源。

所述的功率管三的门极连接主控板的G3端。

所述的功率管四的门极连接主控板的G4端。

所述的电容一、电容六为电解电容。

所述的脉冲宽度调制器的型号为UC3846。

所述的主控板的型号为B.067RM.241。

所述的分流器的型号为FL-2 75mV 250A。

所述的整流桥的型号为BR6010。

本实用新型同现有技术相比，采用降低气保焊飞溅的电路，提供持续电流，避免大能量冲击，又保证短路熔滴过渡顺利。

焊机输出端串入分流器测量输出电流IP、快速互感器测量尖峰电流IF，正负极之间设输出电压VP、VF检测，输出电压电流经主控制板与给定值比较，控制PWM脉宽输出占空比，控制IGBT逆变电路输出，提供电弧燃烧及焊丝短路融化所需电流。

在主变压器上增加附加绕组T1，通过倍压方式整流输出瞬间冲击能量，检测电压尖峰值与IF通过PIC电路，输出至主控制板。通过检测电流尖峰上升速度，控制主电路输出关闭以及倍压电路输出能量。

附图说明

图1为本实用新型电路连接图。

图2为输出电流波形以及输出次级IGBT开关波形示意图。

具体实施方式

下面根据附图对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，脉冲宽度调制器PWM的G7端口连接功率管七T7的门极连接；脉冲宽度调制器PWM的G6端口连接功率管六T6的门极连接；脉冲宽度调制器PWM的G8端口连接功率管八T8的门极连接；脉冲宽度调制器PWM的G5端口连接功率管五T5的门极连接；附加绕组T1的G7端口分别连接功率管六T6的源极、功率管七T7的漏电极；附加绕组T1的G6端口分别连接功率管五T5的源极、功率管八T8的漏电极，功率管五T5的漏电极分别连接功率管六T6的漏电极、电阻一R1的一端、电容二C2的一端、电容一C1的正极及整流桥D9的正极；功率管八T8的源极分别连接功率管七T7的源极、电阻二R2的一端、电容二C2的另一端、电容一C1的负极及整流桥D9的负极；电阻一R1的另一端连接电阻二R2的另一端；附加绕组T1的7端口分别连接电容三C3的一端，电容三C3的另一端分别连接电阻三R3的一端及二极管一D1的阳极，二极管一D1的阴极连接电感二L2的一端，电感二L2的另一端分别连接功率管四T4的漏电极及二极管五D5的阳极，二极管五D5的阴极分别连接电容七C7的一端、电阻七R7的一端及主控板MCB的V1端口；附加绕组T1的4端口分别连接电阻五R5的一端及二极管四D4的阳极，电阻五R5的另一端连接电容五C5的一端，电容五C5的另一端分别连接二极管四D4的阴极、二极管三D3的阴极、电容四C4的一端、二极管六D6的阳极、二极管七D7的阳极、二极管八D8的阳极及功率管三T3的漏电极；二极管八D8的阴极分别连接电容六C6的正极及电阻六R6的一端；附加绕组T1的5端口分别连接功率管三T3的源极、电容六C6的负极、电阻六R6的另一端、主控板MCB的OUT-端口及负极输出端；附加绕组T1的3端口分别连接二极管三D3的阳极及电阻四R4的一端，电阻四R4的另一端连接电容四C4的另一端；附加绕组T1的6端口分别连接二极管二D2的阳极，二极管二D2的阴极连接电阻三R3的另一端；线圈T2的1端口连接电感一L1的一端，电感一L1的另一端分别连接阻七R7的另一端、电容七C7的另一端、功率管四T4的源极、二极管六D6的阴极及二极管七D7的阴极；线圈T2的2端口分别连接主控板MCB的IP端口及分流器N1的一端，分流器N1的另一端分别连接主控板MCB的VP端口及正极输出端；线圈T2的3端口分别连接电阻八R8的一端及主控板MCB的IF2端口；线圈T2的4端口分别连接电阻八R8的另一端及主控板MCB的IF1端口；主控板MCB的PWM-IN端口连接脉冲宽度调制器PWM的PWM-IN端口。

整流桥D9的N端连接交流电源。

功率管三T3的门极连接主控板MCB的G3端。

功率管四T4的门极连接主控板MCB的G4端。

电容一C1、电容六C6为电解电容。

脉冲宽度调制器PWM的型号为UC3846。

主控板MCB的型号为B.067RM.241。

分流器N1的型号为FL-2 75mV 250A。

整流桥D9的型号为BR6010。

如图1所示，在短路初期时关闭主电路输出，即打开功率管三T3，由附加绕组T1提供最初接触电流，电流上升速率小，再打开主电路输出产生大电流，完全溶化焊丝形成液桥，在此过程中检测尖峰电流IF上升速率，在形成液桥缩颈后关断主电路输出，即打开功率管三T3，通过附加绕组T1提供熔断缩颈所需电流，避免电流上升速率过大导致熔断时产生爆炸，最后再关闭功率管三T3，主电路提供燃弧电流。

如图2所示，在附加绕组T1后端接倍压电路存储能量，V1检测存储电压，与输出电流尖峰进行PIC处理，反馈信号给主控板MCB，控制倍压电路上电感L2电子电抗，稳定电流上升，并保证电流短路初期初步溶化焊丝，及后期熔断液桥缩颈。

具体过程如下：

1.     T0时刻，送丝接触工件，短路初期开关管功率管四T3、功率管三T3打开工作，主电路输出被功率管三T3短路，输出由附加绕组T1时组供电，焊丝与工件接触溶化，但电流上升速度小，能量不足以将焊丝完全溶化形成液桥，但接触过程中因电流不足而飞溅较小。

2.     T1时刻，短路中期关断功率管四T3、功率管三T3，倍压电路储存能量,主电路输出大电流提供焊丝溶化形成液桥，电流上升速率提高，通过测量电路反馈输出电压VF、尖峰电流IF值，计算上升斜率，延迟一小段时间后，液桥形成缩颈，液滴开始结束过渡。

3.     T2时刻，短路后期打开功率管四T3、功率管三T3，由附加绕组提供缩颈断开所需电流，电流维持并开始降低。

4.     在T3时刻，关断功率管四T3、功率管三T3，主电路大电流上升，将液桥缩颈迅速断开，但电流上升时间短，在断开前最大冲击电流小，形成少量飞溅；缩颈断开后形成电弧燃烧。

5.     T4时刻，再次接触短路。

气保焊主电路包括整流器、滤波电路、IGBT逆变电路、二极管组成整流器、直流电感以及输出送丝机连接焊枪。焊机输出端串入分流器N1测量输出电流IP、快速互感器测量尖峰电流IF，正负极之间设输出电压VP、VF检测，输出电压电流经主控制板MCB与给定值比较，控制脉冲宽度调制器PWM脉宽输出占空比，控制IGBT逆变电路输出，提供电弧燃烧及焊丝短路融化所需电流。

在主变压器上增加附加绕组T1，通过倍压方式整流输出瞬间冲击能量，检测电压尖峰值与IF通过PIC电路，输出至主控板MCB。通过检测电流尖峰上升速度，控制主电路输出关闭以及倍压电路输出能量。

Claims (9)

1.一种降低气保焊飞溅的电路，包括主控板、脉冲宽度调制器、分流器、电阻、电感、线圈、电容、二极管、功率管、整流桥、附加绕组，其特征在于：脉冲宽度调制器（PWM）的G7端口连接功率管七（T7）的门极连接；脉冲宽度调制器（PWM）的G6端口连接功率管六（T6）的门极连接；脉冲宽度调制器（PWM）的G8端口连接功率管八（T8）的门极连接；脉冲宽度调制器（PWM）的G5端口连接功率管五（T5）的门极连接；附加绕组（T1）的G7端口分别连接功率管六（T6）的源极、功率管七（T7）的漏电极；附加绕组（T1）的G6端口分别连接功率管五（T5）的源极、功率管八（T8）的漏电极，功率管五（T5）的漏电极分别连接功率管六（T6）的漏电极、电阻一（R1）的一端、电容二（C2）的一端、电容一（C1）的正极及整流桥（D9）的正极；功率管八（T8）的源极分别连接功率管七（T7）的源极、电阻二（R2）的一端、电容二（C2）的另一端、电容一（C1）的负极及整流桥（D9）的负极；电阻一（R1）的另一端连接电阻二（R2）的另一端；附加绕组（T1）的7端口分别连接电容三（C3）的一端，电容三（C3）的另一端分别连接电阻三（R3）的一端及二极管一（D1）的阳极，二极管一（D1）的阴极连接电感二（L2）的一端，电感二（L2）的另一端分别连接功率管四（T4）的漏电极及二极管五（D5）的阳极，二极管五（D5）的阴极分别连接电容七（C7）的一端、电阻七（R7）的一端及主控板（MCB）的V1端口；附加绕组（T1）的4端口分别连接电阻五（R5）的一端及二极管四（D4）的阳极，电阻五（R5）的另一端连接电容五（C5）的一端，电容五（C5）的另一端分别连接二极管四（D4）的阴极、二极管三（D3）的阴极、电容四（C4）的一端、二极管六（D6）的阳极、二极管七（D7）的阳极、二极管八（D8）的阳极及功率管三（T3）的漏电极；二极管八（D8）的阴极分别连接电容六（C6）的正极及电阻六（R6）的一端；附加绕组（T1）的5端口分别连接功率管三（T3）的源极、电容六（C6）的负极、电阻六（R6）的另一端、主控板（MCB）的OUT-端口及负极输出端；附加绕组（T1）的3端口分别连接二极管三（D3）的阳极及电阻四（R4）的一端，电阻四（R4）的另一端连接电容四（C4）的另一端；附加绕组（T1）的6端口分别连接二极管二（D2）的阳极，二极管二（D2）的阴极连接电阻三（R3）的另一端；线圈（T2）的1端口连接电感一（L1）的一端，电感一（L1）的另一端分别连接阻七（R7）的另一端、电容七（C7）的另一端、功率管四（T4）的源极、二极管六（D6）的阴极及二极管七（D7）的阴极；线圈（T2）的2端口分别连接主控板（MCB）的IP端口及分流器（N1）的一端，分流器（N1）的另一端分别连接主控板（MCB）的VP端口及正极输出端；线圈（T2）的3端口分别连接电阻八（R8）的一端及主控板（MCB）的IF2端口；线圈（T2）的4端口分别连接电阻八（R8）的另一端及主控板（MCB）的IF1端口；主控板（MCB）的PWM-IN端口连接脉冲宽度调制器（PWM）的PWM-IN端口。

2.根据权利要求1所述的一种降低气保焊飞溅的电路，其特征在于：所述的整流桥（D9）的N端连接交流电源。

3.根据权利要求1所述的一种降低气保焊飞溅的电路，其特征在于：所述的功率管三（T3）的门极连接主控板（MCB）的G3端。

4.根据权利要求1所述的一种降低气保焊飞溅的电路，其特征在于：所述的功率管四（T4）的门极连接主控板（MCB）的G4端。

5.根据权利要求1所述的一种降低气保焊飞溅的电路，其特征在于：所述的电容一（C1）、电容六（C6）为电解电容。

6.根据权利要求1所述的一种降低气保焊飞溅的电路，其特征在于：所述的脉冲宽度调制器（PWM）的型号为UC3846。

7.根据权利要求1所述的一种降低气保焊飞溅的电路，其特征在于：所述的主控板（MCB）的型号为B.067RM.241。

8.根据权利要求1所述的一种降低气保焊飞溅的电路，其特征在于：所述的分流器（N1）的型号为FL-2 75mV 250A。

9.根据权利要求1所述的一种降低气保焊飞溅的电路，其特征在于：所述的整流桥（D9）的型号为BR6010。