CN205684873U - 一种带vrd功能的igbt单管逆变手弧焊机的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带VRD功能的IGBT单管逆变手弧焊机的结构，VRD即电压降低装置，其功能或作用是使焊机不焊接时其空载输出电压很低；这对用户的操作会更加安全，一般的手弧焊机，没有VRD功能，其输出空载电压很高，有的70~80V，甚至有的超过100V，存在一定的使用安全隐患，如果焊机的电路和结构设计不好，还会影响焊机的工作可靠性和制造工艺水平；本实用新型，通过改进和优化焊机的结构和电路原理及其电路板设计，不仅增加了VRD功能，改善了焊机的使用安全性，而且还提高了焊机的可靠性；在低成本的前提下，改善了发热功率关键零部件的冷却效率，提高了焊机的负载持续率，解决了焊接时间短的问题。

Description

一种带VRD功能的IGBT单管逆变手弧焊机的结构

技术领域

本实用新型涉及一种带VRD功能的IGBT单管逆变手弧焊机的结构，属于逆变焊机技术领域。

技术背景

手工电弧焊机的销售量很大，市场占有率高，应用范围较广。然而，此类焊机，不同的电路、电路板和整机结构设计，控制原理和方式不同，电路板和整机的布局和连接方式，或者连接的复杂程度不同，其产品生产的工序和制作工艺等也会完全不同。这些都会影响产品的性能、可靠性、生产效率和运输成本等，最终影响产品的市场竞争力。

目前，国内外市场上，小型IGBT管逆变式手工电弧焊机的额定电流通常在80~200A（负载持续率100~20%）的水平。对此类焊机产品来说，在低成本下，如果设计不好，会出现如下一些问题：1）一般的手弧焊机，没有VRD功能，其输出空载电压很高，有的70~80V，甚至有的超过100V，存在一定的使用安全隐患；2）负载持续率低，有的焊机只能达到10～25%。原因：焊机的冷却风道设计和、关键器件（如IGBT及其散热器、快恢复二极管及其散热器、主变压器等）配置不合理。这会导致焊机工作的负载持续率降低，即可焊接的时间较短。问题严重的，还会导致IGBT或快恢复二极管炸管或损坏、逆变变压器烧坏；3）控制电路工作不稳定，容易出现故障，导致可靠性降低；4）生产制造工艺水平低，制作成本高。因此，如何在低成本的前提下，解决好上述问题，开发出更加安全、性能好、可靠性和制造工艺水平高的逆变焊机，是本实用新型解决的问题和目的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带VRD功能的IGBT单管逆变手弧焊机的结构，在焊机不焊接时其空载输出电压很低，焊接时当电焊条与被焊母材或工件一接触，在焊机电路的控制下，可形成较高输出电流实现引弧，并进行正常焊接，如果不进行焊接，则较短的时间内，焊机的空载电压会降低到21VDC左右，这对用户的焊接操作会更加安全。

为实现上述目的采用以下技术方案：

一种带VRD功能的IGBT单管逆变手弧焊机的结构，其特征在于：包括外壳部分、前面板部分、后面板部分及内部的控制电路部分，前面板部分包括正、负极输出快速接头和接头座组件、前塑料面板、工作电源指示灯及保护指示灯、输出电流调节电位器旋钮；后面板部分包括电源开关、供电电源线、后面板、冷却风机、后塑料面板；外壳部分包括外壳、底板、背带，内部的控制电路部分包括大电路板组件及其与之连接的主控小板组件。

所述的大电路板组件上布置有开关电源电路、IGBT驱动控制电路和单端正激逆变电路、输出电流给定和负反馈PWM控制电路、VRD功能控制电路、过热和过流保护控制电路。

所述的VRD功能控制电路设置在主控小板组件上，VRD功能控制电路主要由若干电阻、若干二极管、光电耦合器、两个电容、两个运算放大器以及PWM脉冲宽度控制芯片共同组成，主控小板组件接在大电路板组件上；所述的两个运算放大器中其中一个形成电压跟随器，另一个形成电压比较器。

本实用新型焊机的整个控制电路主要由开关电源电路、IGBT驱动控制电路和单端正激逆变电路、输出电流给定和负反馈PWM（脉冲宽度）控制电路、VRD功能（电压降低装置或低电压输出）控制电路、过热和过流保护控制电路等部分组成,在上述各部分电路的控制下，实现焊机的各项控制要求；焊机主控小板上采用了大量贴片器件，采用自动化的装配和焊接等先进工艺技术加工，一致性好，可靠性高。大控制板上，少量的大尺寸器件采用手工装配。但由于数量少，不会影响生产效率和按照质量。其它的器件，则采用插件机自动完成装配。主控小板焊接在大电路板。电路板尺寸大幅度减小，不仅缩小了焊机产品的尺寸，而且降低了重量和运输成本。由于制作工艺是按照自动贴片、插件、焊接的要求来设计的，因此，生产工序也得到了简化，更加方便生产。同时，保障了产品的工艺制作水平和一致性。产品技术和制作水平可与国内外的小型高端焊机相媲美。本实用新型通过配置大风量、高速（4000～5500rpm/min）直流冷却风机，有效降低了发热主功率关键器件或零部件的温度，改善了他们的冷却效率，降低了这些器件或零部件的故障率，保障了焊机的工作可靠性。同时，提高焊机输出时的负载持续率。如果焊机的输出电流小，则负载持续率会更高，甚至可进行连续不断地焊接。这就较好解决了焊接时间短的问题。本实用新型焊机的电路原理、电路板和整机结构设计有自己的独特之处。这也是申请本专利保护的根本目的所在。

对不同电流等级和负载持续率要求的本实用新型焊机，可通过调整电路板上少量的零部件规格参数，形成不同输出额定电流和负载持续率的产品。例如，改变IGBT器件的电流等级和散热器尺寸；改变快速恢复二极管的型号和参数；改变逆变主变压器和输出滤波电抗器的规格和参数等，即可容易形成不同规格的系列产品。如100A/24V、80A/23.2V等规格型号的产品。额定电流越小的，则额定负载持续率越高。当然，这些变化，目的是使产品的制作成本与相应机器的规格参数和性能指标相匹配。这样，每种规格型号的焊机才能实现最优化的成本控制。这就提升了所开发产品的市场竞争力。本实用新型焊机的电路原理、电路板和整机结构设计有自己的独特之处。这也是申请本专利保护的根本目的所在。

附图说明

图1为本实用新型一种示例手弧焊机的结构示意图；

图2为本实用新型图1中大电路板组件的放大示意图；

图3为本实用新型的电路原理图一；

图4为本实用新型的电路原理图二；

图5为本实用新型的电路原理图三；

附图1和2中各部件的名称如下：1、背带；2、机壳；3、固定螺丝；4、整流线路板；5、电阻；6、保险丝；7、继电器；8、IGBT；9、快恢复二极管；10、IGBT；11、317稳压器；12、MOS管；13、散热器；14、主变压器；15、保护器；16、快恢复二极管；17、散热片；18、大电解电容；19、散热片；20、整流桥堆；21、保护器；22、驱动变压器；23、电流互感器；24、主控小板；25、小电解电容；26、开关电源变压器；27、其它器件；28、大电路板组件；29、垫片；30、圆头十字螺丝；31、固定支架；32、固定螺丝；33、后塑料面板；34、供电电源线；35、拉不脱；36、电源开关；37、后面板；38、冷却风扇；39、输出滤波电抗器；40、底板；41、前塑料面板；42、指示灯；43、指示灯；44、电流调节电位器；45、接头座组件；46、正极输出快速接头；47、焊接电缆；48、接地夹；49、电焊钳及其电缆。

具体实施方式

如附图1-5所示，一种带VRD功能的IGBT单管逆变手弧焊机的结构，其主要组成部分包括：

1）前面板部分主要有正极输出快速接头46和接头座组件45、负极输出快速接头和接头座组件、前塑料面板41、工作电源指示灯42及保护指示灯43、输出电流调节电位器旋钮44、焊接电缆47、接地夹48、电焊钳及其电缆49。

2）后面板部分主要有电源开关36、供电电源线34、拉不脱35、后面板37、冷却风扇38、后塑料面板33，冷风从焊机后部的进气孔进入，可使焊机内部的一些关键发热器件或零部件有良好的冷却效果，保障焊接负载持续率和工作可靠性。

3）外壳部分包括机壳2、底板40、背带1或提手手柄。

4）内部的零部件部分包括大电路板组件28上的整流线路板4、IGBT8、快恢复二极管9、保护器21、散热片19、IGBT10、317稳压器11、MOS管12、散热器13、保护器15、快恢复二极管16、散热片17、大电解电容18、逆变主变压器14、驱动变压器22、电流互感器23、主控小板24、小电解电容25、开关电源变压器26，以及输出滤波电抗器39等器件和零部件；在整流线路板4上还有电阻5、保险丝管及其管座6、继电器7、整流桥堆20，大电路板组件28通过固定支架31固定在底板40上。

通过上述组装、连接方式，使本实用新型逆变焊机的主要零部件构成一个整体。焊机配置了大风量、高速（4000～5500rpm/min）直流冷却风机，可有效降低发热主功率关键器件或零部件（如各IGBT、各快恢复二极管、逆变变压器、MOS管、各散热器（片）、整流桥堆、驱动变压器、开关电源变压器、UC317稳压器、输出滤波电抗器等）的温度，改善他们的冷却效率，降低这些器件或零部件的故障率。保障了焊机的工作可靠性。同时，提高焊机输出时的负载持续率。如果焊机的输出电流小，则负载持续率会更高，甚至可进行连续不断地焊接。这就较好解决了焊接时间短的问题。

如图3-5在大电路板组件28上，还有很多的电子元器件及其组成的控制电路，如电阻、电容、二极管、稳压管等器件；附图3中，红色方框中U1（UC2844）及其外围器件电路部分，布置在一块小控制板上，称为“主控小板”，也就是附图在中的主控小板24部分，此部分，电路板上的器件是贴片的，完全采用自动化的设备生产，制作效率高，出错率低，它焊接在大电路板组件28上，两块电路板相互之间连接简单、可靠。

本实用新型不像其它多电路板结构的焊机那样，电路板之间有很多的控制连接线，不仅制作工序多和生产工艺复杂，而且电路板还占据空间大，使整机尺寸大、重量重。而采用本实用新型的电路板结构和电路设计，则可缩小电路板和整机的尺寸，降低产品重量、生产和运输成本。因控制线少，焊机生产加工工序少，简化了制作工艺，更加方便生产。

从电路的控制功能来看，主要是完成供电电源的产生、PWM脉冲宽度调节、IGBT管驱动控制和逆变、手工焊方法的逆变电路输出参数（电流、电压）控制、保护和VRD功能控制等工作。最终在控制电路的作用下，实现带VRD功能的手工电弧焊的各项控制要求。

本实用新型焊机控制电路的工作原理简述如下：由附图3-5可见，焊机的逆变主电路主要由供电电源开关K101（36）、整流器或整流桥堆PD1、C1和C2大电解电容、Q1 IGBT1和Q2 IGBT2、D4和D5快恢复二极管、逆变主变压器T1、D1~D3输出快恢复二极管、输出滤波电抗器L1、直流冷却风扇FAN、电流互感器T2等组成，该逆变主电路为单端正激逆变电路。

在焊机的主电路中，还设计了多处抗干扰措施，利用CC3电容消除高频信号干扰；利用C8、R5和C9、R6阻容串联电路来降低尖峰电压，保障两个IGBT的工作可靠性；利用C4、R3和C5、R4阻容串联电路来降低尖峰电压，保障D1~D3快恢复二极管（16）的工作可靠性；利用C6、6R1、6C1、6C2来降低输出电路部分的干扰信号，保障焊机工作的可靠性，同时，防止高频高压信号输出，确保用户使用时的安全性。

实用新型焊机的整个控制电路主要由开关电源电路、IGBT驱动控制电路和单端正激逆变电路、输出电流给定和负反馈PWM（脉冲宽度）控制电路、VRD功能（电压降低装置或低电压输出）控制电路、过热和过流保护控制电路等部分组成，下面针对上述电路进行其工作原理说明：

焊机通电后，接至L、N两端的供电电源（220~240V，50/60Hz），通过开关K101控制焊机的供电。再经过整流器或整流桥堆PD1，把交流变换为脉动直流。之后，对C1和C2大电解电容进行充电。C1和C2电解电容上的电压逐渐升高，最后变为较为稳定的+310V直流电。C1和C2电解电容起到滤波的作用，使整流后的脉动直流变换为稳定直流。+310V直流电一方面供给由Q1 IGBT1和Q2 IGBT2）、D4和D5快恢复二极管、逆变主变压器T1、D1~D3输出快恢复二极管、输出滤波电抗器L1、初级母线电流检测互感器T2等组成的单端正激逆变主电路。其功能主要为：在主电路上方的电流给定和负反馈PWM（脉冲宽度）控制电路和IGBT驱动电路产生的PWM调制信号的作用下，实现对Q1 IGBT1和Q2 IGBT2的驱动控制，最终通过单端正激逆变主电路实现由高压直流电转换为中频交流电。T1逆变主变压器实现电压降压和大电流输出的变换。再通过D1~D3输出快恢复二极管，把几十KHz逆变变压器输出的中频低压、大电流交流电信号整流变换为直流信号电。由于它变换后的电流波形是脉动的，不稳定，不利于焊接过程的稳定，因此，采用输出滤波电抗器L1进行滤波。这样，输出的电流波形就会变得稳定。有利于焊接获得高质量的焊缝。OUT（+）代表焊机的正极性输出端；OUT（-）代表焊机的负极性输出端。可连接接地夹（工件）电缆和电焊钳电缆进行焊接操作。另一方面，A、B端的+310V直流电压还连接至开关电源电路部分。开关电源电路由开关电源变压器KB（E25 200:12:22:22）（26）、IC1 MOS管、IC2（TL3843）PWM脉冲宽度控制芯片、IC3（TL817）光耦、D15~D16和D12快速二极管、Q3稳压器（LM317）、ZD3~ZD4稳压管，以及它们周围的电阻（R28~R38、R20~R24等）、电容（C35~C42、C20~C25等）等器件组成电源电路，分别获得+24VDC、+15VDC直流电压。可供给其它电路和冷却风扇FAN使用。例如， +15V供给驱动控制电路和控制板电路等。由开关电源部分的电路及原理可知，本实用新型没有采用一般的控制变压器和相关的电压变换电路来产生上述直流电源电压。其电源取电来自主回路中逆变主电路A、B端的+310V直流电压。由于没有采用体积大、重量重的交流控制变压器及其整流、稳压电路，而是采用了体积很小的开关电源变压器等电源电路。这就降低了本实用新型焊机的成本，提升了焊机的技术附加值。附图2-5中，IC2（TL3843）芯片输出（6脚）的控制信号是一组方波脉冲信号。方波脉冲信号有一个固定的频率。可到几十KHz频率。它是保障IC1 MOS开关管工作的重要参数之一。也是通过IC2（TL3843）芯片的外围器件参数设置而确定的。至于如何确定，以及如何使用IC2（TL3843）芯片构成控制电路，由于涉及的内容多，可去查看IC2（TL3843）芯片的相关使用资料或说明即可了解。本专利说明书介于篇幅的关系，这里不再重复说明。

本实用新型开关电源电路，有如下的优点：在电网电压波动的情况下，开关电源电路仍然能够产生稳定的+24VDC、+15VDC直流电压。这就保证了焊机其它控制电路的正常工作。提高了焊机的抗网压波动能力，较好解决了焊机“抗网压波动能力差”的问题。

本实用新型IGBT驱动控制电路的工作原理如下：附图2-5中，U1（UC2844）是PWM脉冲宽度控制芯片。UC2844是Unitrode公司生产的一种高性能固定频率电流型PWM控制器，主要包括误差放大器、PWM比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电压和欠压锁定单元等几部分。UC2844是单端输出，可IGBT和MOSFET管，具有管脚数量少、外围电路简单、安装和调试简单、性能优良、价格低廉等优点。用于本实用新型焊机主电路中两个IGBT的控制是还好的选择。附图3-5中，MC驱动变压器（分为一个初级，两个次级）及其外围的D6~D14二极管、电阻R8~R19、电容C14~C17、稳压管DZ1~DZ5、MOS管Q7等组成Q1 IGBT1（8）和Q2 IGBT2（10）的驱动电路。两组G1和E1、G2和E2分别连接至逆变主电路中2个IGBT的驱动控制极。2路驱动，每个部分的驱动电路形式是一致的。由于附图2-5中的U1（UC2844）芯片输出的信号，驱动功率小，故需要经过IGBT的驱动控制电路进行放大，再通过MC驱动变压器及其外围的驱动电路去控制2个IGBT的工作状态。附图2-5中，（连接于D14二极管阴极的）驱动电路输入的控制信号是附图2-5中的U1脉冲宽度调制（PWM）芯片（UC2844）输出（OUT）端的控制信号。这个信号是一组方波脉冲信号。方波脉冲信号有一个固定的频率。可到几十KHz频率。它是保障IGBT开关工作的重要参数之一。也是通过U1（UC2844）芯片的外围器件参数设置而确定的。至于如何确定，以及如何使用U1构成控制电路，由于涉及的内容多，可去查看U1（UC2844）芯片的相关使用资料或说明即可了解。本专利说明书介于篇幅的关系，这里不再重复说明。需要说明的是：U1（UC2844）PWM芯片输出（OUT）端的控制信号，其脉冲宽度大小取决于电流给定信号和电流负反馈等控制信号的大小，也是决定焊机逆变主电路输出电压和电流大小的信号。

在附图2-5中，a、b连接至逆变主电路中逆变主变压器的初级电流互感器T2。通过T2该互感器，可检测逆变主变压器的初级电流，获得焊机输出控制所需要的Ufi电流负反馈控制信号。该Ufi电流负反馈控制信号通过D17~D18、R25~R30等整流变换后，送至附图2红色方框“主控小板”中U1 PWM电路控制环节的一个输入端（IP3），并与另一个输入端的Ug电流给定信号进行比较，最终实现焊机输出控制的。

附图2-5中，CN2插头，连接至焊机前面板上的电流调节给定电位器，给出的信号为电流给定信号Ug。当焊机控制电路产生直流稳定工作电压后，该电源指示灯点亮，指示焊机带电工作。+5V电源电压来自U1（UC2844）的8脚，是由该芯片的内部参考电源（Vre）输出的电压。可供给相关的+5V作为电源的控制电路使用。RP1和RP2是焊机输出电流的校正调节电位器。U1及其外围器件组成的电路为PWM输出控制环节，是小控制板上的核心电路之一。由附图2可见，通过CN2插头连接的电流调节电位器给出的Ug电流给定信号，通过电路变换后输入到PWM控制电路环节的输入一端。电流互感器T2检测到的Ufi电流负反馈控制信号，通过D17~D18、R25~R30等整流变换后，获得输出电流控制的负反馈Ufi1信号。Ufi1信号输入到PWM控制电路环节的另一输入端（IP3），与Ug变换后的电流给定信号进行比较。之后，经PWM控制电路环节输出的控制信号决定着U1（2844）芯片输出的PWM脉冲信号的时间宽度或占空比大小。当Ug电流给定信号和电流负反馈Ufi信号发生变化时，就会使PWM脉冲信号的时间宽度或占空比大小发生改变，最终通过驱动电路、逆变主电路，去控制逆变主电路中的Q1IGBT1（8）和Q2 IGBT2（10）的通、断状态，最终实现对焊机输出电压和电流的控制，满足手工电弧焊接的性能和输出控制要求。

本实用新型过热保护控制电路的工作原理如下：附图2-5中，左上角的AR1和AR2两个运算放大器电路部分，是焊机的过热保护控制电路部分。靠近R37的插头，连接至一个温度继电器WJ1或保护器2（15）。该温度继电器可紧贴焊机快速整流输出的二极管铝散热器安装；靠近R36的插头，连接至一个温度继电器WJ2或保护器1（21）。该温度继电器可紧贴焊机IGBT的铝散热器安装。在焊接输出过程中，当任何一个温度继电器发生过热现象时，AR1或AR2运算放大器的输出状态发生翻转变化，变为低电平输出。一方面可使yellow-LED过热保护指示灯D102（黄色）点亮，指示焊机发生过热保护；另一方面，会通过与R16串联的D4箝位拉低电平作用，停止U1 PWM芯片的脉冲信号输出，从而限制焊机输出电流。在冷却风机的作用下，当焊机内部的过热现象消除或热保护器恢复时，AR1或AR2运算放大器的输出状态再次发生翻转变化，变为高电平输出。控制电路才能继续输出PWM控制信号。同时过热指示灯（黄色）熄灭。这就实现了焊机过热保护。

本实用新型过流保护控制电路的工作原理如下：附图2-5中，电阻RT、稳压管Z1、晶闸管（SCR）V1，包括D17~D18、R25~R30等，共同组成本实用新型焊机的过流保护控制电路。焊机工作过程中，当出现过流现象时，即电流互感器T2检测到过大的Ufi电流负反馈控制信号。此时，过大的电流会通过电阻RT，击穿稳压管Z1，使晶闸管（SCR）V1导通，三极管Q4导通，通过D3的箝位拉低电平作用，停止U1 PWM芯片的脉冲信号输出，从而限制焊机输出电流。当焊机的过流现象消除后，稳压管Z1、晶闸管（SCR）V1状态再次发生翻转变化，回到平时正常状态。控制电路才能继续输出PWM控制信号。这就实现了焊机过流保护。

本实用新型VRD功能（电压降低装置或低电压输出）控制电路的工作原理如下：附图2-5中，电阻6R1~6R10、二极管6D1~6D3、光电耦合器6U1、电容6C1和C19、AR3和AR4运算放大器等，共同组成本实用新型焊机的VRD功能控制电路。AR3运算放大器部分组成的电路是电压跟随器。AR4运算放大器部分组成的电路是电压比较器。6R7与6R8组成的分压电路，把15V电压分配给6R8的电压为5V。6R5与C19组成积分电路。由于该积分电路的存在，C19电容上的电压会比6R3上的电压低、变化慢，甚至呈现为三角波。6R1~6R3也组成分压电路，可对焊机的输出电压进行分压。当焊机输出端电压为55V时，6R3上电压为5V。当焊机输出端电压小于55V，例如焊接时只有25V左右，此时6R3上电压小于5V。C19电容上的电压还会更小一些。这样，AR4运算放大器输出低电平，6U1光藕中的发光二极管发光，其三极管导通。这就把U1（UC2844）的2脚电平拉至GND低电平状态。此时，U1内部误差放大器的输出为高电平；当焊机输出端电压大于55V，例如不焊接时，此时6R3上电压大于5V。这样，AR4运算放大器输出高电平，6U1光藕中的发光二极管不发光，其三极管不导通。这就把U1（UC2844）的2脚电平通过6R11拉高至其8脚的参考电压5V。此时，U1内部误差放大器的输出为低电平。上述两种控制状态将使U1的6脚输出的PWM脉冲宽度随之改变。也就是说，U1（UC2844）2脚电平的间歇式变化，将使U1（UC2844）6脚输出的PWM脉冲也是间歇式变化的。通过这种控制状态的改变，最终使焊机不焊接时的空载电压为21V左右的低电压。

为提高本实用新型控制电路的工作可靠性，在附图2-5中，还设置了C30、C31、C6与R17抗干扰保护电路。

本实用新型焊机手工电弧焊焊接时的输出特性简要控制过程简述如下：

焊机后面板的开关合上接通供电电源极短的时间后，焊机内部的上述各控制板带电工作。前面板上的电源指示LED灯亮，指示焊机带电。没有焊接时，在焊机的控制电路，特别是VRD功能控制电路的作用下，焊机输出的空载电压较低，约为21VDC。操作者调节好前面板上焊接电流的给定电位器，就可以进行焊接了。当焊条与工件接触进行焊接时，焊机内部的IGBT PWM脉冲宽度控制电路产生脉冲信号，驱动电路输出PWM脉冲控制信号，使IGBT处于导通状态，最终使焊机逆变主电路输出较大电流，并引燃电弧。焊机控制电路通过T2电流互感器，可检测到输出电流信号。经过信号处理，并以此作为电流负反馈控制Ufi信号，与焊接电流给定Ug信号进行比较。比较后的差值信号，进行PI（比例和积分）调节控制，再输入到焊机输出PWM控制电路，其输出的结果控制焊机输出PWM芯片的脉冲宽度或占空比，决定焊机输出电流和电压的大小，实现输出电流参数的准确控制，并使焊机的输出特性满足手工电弧焊接的要求。当焊接电流给定信号不变时，随着焊机电路检测到的电流增加，并且，达到给定的设定值后，焊接电流给定信号与电流负反馈控制信号的差值会随电流增加而减小，通过PI控制后，使焊机输出PWM芯片的脉冲宽度或占空比减小，焊机的输出电压降低。这一过程，也就是所谓的电流截止负反馈控制。即只有当电流达到焊接电流电位器的设定值Ug后才起作用的反馈控制。此后，随着电流微小的增加，电压降低会很多。当电压下降到一定数值以下时，随着电压的降低，控制电路可使焊机输出PWM芯片的脉冲宽度或占空比增加，使焊接电流按照设定的参数增大，最终形成恒流带外拖的下降特性。实际测试结果表明：本实用新型焊机的推力电流大约为几十安培。当焊接电流给定Ug信号变化时，电流截止负反馈设定值不同，但其它的控制过程是类似的。这样，在电位器设定的最小和最大之间，就可获得无数条下降特性曲线。这样的控制，也是满足手工电弧焊接的基本要求。关于电流的反馈和PWM及输出特性控制过程，可参见其它相关的控制原理说明作进一步的了解。

本实用新型焊机的上述控制电路，通过实际性能测试，性能良好。解决了不焊接时低电压输出的问题，同时，焊机的输出电流控制满足手弧焊工艺要求。焊接时电弧稳定。不容易出现电弧熄灭或断弧现象，保证了电弧稳定性。此外，焊机还有过热、过流等保护功能和抗干扰措施。由于开关电源电路部分具有较好抗电网电压变化能力，因此，即使是焊机的供电电源波动较大，仍然可使焊机可靠、稳定工作。控制电路和制作工艺的改变，也使焊机的可靠性明显提高。由于焊机成本低，性能良好，因此，显著提高了本实用新型焊机产品的市场竞争力。

通过上述说明可见，本实用新型有自己独特的设计思路和方法。不仅实现了焊机的VRD功能和手工焊方法输出等控制，而且，所设计的控制电路，包括它们的电路板和相互之间的连接关系，以及焊机的整机结构设计，都是使本实用新型焊机产品具有控制性能良好、焊机结构紧凑等技术优势的根本原因所在，也是满足产品高效和低成本生产、高可靠性、制造工艺技术先进性的重要保障。本实用新型专利申请保护的内容就在于保护这种焊机的结构和电路设计。

以上内容是结合具体的焊机结构和电路板及控制功能对本实用新型所作的详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只限于这些说明。对本实用新型所述技术领域的其他技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干其它的推演和变换，这些都应该视为属于本实用新型保护的范畴。

Claims (3)

1.一种带VRD功能的IGBT单管逆变手弧焊机的结构，其特征在于：包括外壳部分、前面板部分、后面板部分及内部的控制电路部分，前面板部分包括正、负极输出快速接头和接头座组件、前塑料面板、工作电源指示灯及保护指示灯、输出电流调节电位器旋钮；后面板部分包括电源开关、供电电源线、后面板、冷却风机、后塑料面板；外壳部分包括外壳、底板、背带，内部的控制电路部分包括大电路板组件及其与之连接的主控小板组件。

2.如权利要求1所述的一种带VRD功能的IGBT单管逆变手弧焊机的结构，其特征在于：所述的大电路板组件上布置有开关电源电路、IGBT驱动控制电路和单端正激逆变电路、输出电流给定和负反馈PWM控制电路、VRD功能控制电路、过热和过流保护控制电路。

3.如权利要求2所述的一种带VRD功能的IGBT单管逆变手弧焊机的结构，其特征在于：所述的VRD功能控制电路设置在主控小板组件上，VRD功能控制电路主要由若干电阻、若干二极管、光电耦合器、两个电容、两个运算放大器以及PWM脉冲宽度控制芯片共同组成，主控小板组件接在大电路板组件上；所述的两个运算放大器中其中一个形成电压跟随器，另一个形成电压比较器。