CN209439578U - 一种具有充电输出接口的电焊机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有充电输出接口的电焊机，包括主电源电路、变压器、逆变焊机控制电路、充电单元和充电输出接口，其中，所述主电源电路与交流输入相连接，用于将交流输入转换为高频交流信号输出到变压器初级绕组；所述变压器至少设置作为电焊机回路的第一次级绕组和作为充电回路的第二次级绕组；所述逆变焊机控制电路与所述第一次级绕组相连接，用于输出电焊信号；所述充电单元与所述第二次级绕组相连接，用于通过所述充电输出接口输出充电信号。与现有技术相比较，本实用新型在不改变现有电焊机的体积情况下，仅增加约原充电器四分之一的成本，实现电焊和充电功能。

Description

一种具有充电输出接口的电焊机

技术领域

本发明涉及逆变电焊机及蓄电池充电电路，尤其涉及一种具有充电输出接口的电焊机。

背景技术

在民用电焊机用户群中，通常也同时存在使用充电器的需求。比如，用户使用电焊机焊接汽车，摩托车，围栏等家用工具和设施的同时，一般会使用专用的充电器给汽车，摩托车等配有蓄电池的设备，所以在用户的工具里必须要有电焊机和充电器两种单独的设备，在一定程度上增加了设备购买的费用和放置设备的空间。目前，在东欧市场上民用弧焊机的销量约为80万台年，且有约80％的用户同时购买充电器，因此，急需设计一款集成电焊和充电功能的电焊机同时满足两种需求的运用，填补当前市场的空白，满足至少几十万的潜在客户群体的需求；该电焊机能够减少用户设备购买的费用和放置的空间，同时也可以减少整个充电器行业的材料损耗，节约能源和空间。

现有技术中，一般民用手工弧焊机输出恒流直流电源，输出电流范围为50A至200A，输出功率在1KW至5KW之间；而民用电池充电器采用恒流且恒压的直流电源，输出电流范围1A至20A，输出功率在5W至400W之间；也就是说电焊机的最小输出功率远远大于充电器的最大输出功率，加上控制方式的不同，使得两种电路不能兼容。如果同时将两种电路放置在同一机壳内，电路各自分离，也可以满足两种功能的需求，但是会使机器体积增加，且成本相对于两个单独功能的机器分开生产没有太多变化。

故，针对现有技术的缺陷，实有必要提出一种技术方案以解决现有技术存在的技术问题。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种在原有产品体积上实现具有充电输出接口的电焊机，极大的节省了成本和空间。本发明在现有电焊机的基础上，使用低压斩波技术实现充电器的电源输出，其输入电源取自于电焊机的主变压器，可以根据充电电压的要求改变在主变压器上的绕组圈数，得到合适的充电电源输出，从而可以不改变现有电焊机的体积，仅增加约原充电器四分之一的成本，实现电焊和充电功能。

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案如下：

一种具有充电输出接口的电焊机，包括主电源电路、变压器、逆变焊机控制电路、充电单元和充电输出接口，其中，

所述主电源电路与交流输入相连接，用于将交流输入转换为高频交流信号输出到变压器初级绕组；

所述变压器至少设置作为电焊机回路的第一次级绕组和作为充电回路的第二次级绕组；

所述逆变焊机控制电路与所述第一次级绕组相连接，用于输出电焊信号；

所述充电单元与所述第二次级绕组相连接，用于通过所述充电输出接口输出充电信号。

作为进一步改进方案，所述充电单元至少包括整流滤波电路和斩波电路，其中，所述整流滤波电路用于将高频交流信号转换为直流电压；

所述斩波电路与所述整流滤波电路相连接，用于对直流电压进行斩波并输出充电电压。

作为进一步改进方案，所述充电单元还包括充电控制电路，所述充电控制电路与所述斩波电路相连接，用于根据电路参数设置控制充电电压。

作为进一步改进方案，所述充电单元还包括充电指示电路，所述充电指示电路与所述充电控制电路相连接，用于指示充电单元工作状态。

作为进一步改进方案，所述充电单元还包括充电保护电路，所述充电保护电路与所述斩波电路相连接，用于在工作异常状况下防止充电单元损坏。

作为进一步改进方案，所述整流滤波电路采用肖特基二极管进行全桥整流。

作为进一步改进方案，所述斩波电路采用PWM控制芯片和MOS管实现。

作为进一步改进方案，所述PWM控制芯片采用TL494控制芯片.

作为进一步改进方案，所述充电控制电路采用比较器实现。

作为进一步改进方案，所述充电保护电路至少包括场效应管Q14、三极管Q9、电阻R23、电阻R49和稳压管D14。

与现有技术相比较，本发明通过在原有电焊机的主变压器增加绕组作为输入电源，同时采用低压斩波技术实现充电器的电源输出，从而可以不改变现有电焊机的体积，仅增加约原充电器四分之一的成本，实现电焊和充电功能。

附图说明

图1为本发明具有充电输出接口的电焊机的原理框图。

图2为本发明中充电单元的原理框图。

图3为本发明实施例的电路原理图。

如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明提供的技术方案作进一步说明。

本发明的目的在于在现有电焊机电路的基础上集成充电器功能，具体发明构思为通过次级绕线连接逆变电焊机主变(不改变任何电焊机电路)，使得机器实现焊接功能的同时具有直流充电功能。充电电路的输入电源使用高温电子线在电焊机主变压器上饶一定圈数的绕组，将得到的高频交流电源使用肖特基二极管进行全桥整流，再通过电解电容滤波得到稳定的直流电源，然后使用PWM控制芯片、场效应管和直流电感组合成斩波电路，同时根据输出电压和电流的变化调节脉冲宽度来恒定输出电流电压，在本设备的控制面板上可以设置充电的电压和电流，同时可以调节电焊机输出电流。本发明的实际充电电压为6V和12V，电流最大5A；电焊机输出电流160A；但是本发明不限于此参数的设计输出。

参见图1所示为本发明具有充电输出接口的电焊机的原理框图，包括主电源电路、变压器、逆变焊机控制电路、充电单元和充电输出接口，其中，

所述主电源电路与交流输入相连接，用于将交流输入转换为高频交流信号输出到变压器初级绕组；

所述变压器至少设置作为电焊机回路的第一次级绕组和作为充电回路的第二次级绕组；

所述逆变焊机控制电路与所述第一次级绕组相连接，用于输出电焊信号；

所述充电单元与所述第二次级绕组相连接，用于通过所述充电输出接口输出充电信号。

上述技术方案中，通过在原有电焊机的主变压器增加绕组作为输入电源，同时采用低压斩波技术实现充电器的电源输出，从而可以不改变现有电焊机的体积，仅增加约原充电器四分之一的成本，实现电焊和充电功能。

参见图2，所示为本发明中充电单元的原理框图，所述充电单元至少包括整流滤波电路、斩波电路、充电控制电路、充电指示电路和充电保护电路，其中，所述整流滤波电路用于将高频交流信号转换为直流电压；

斩波电路与所述整流滤波电路相连接，用于对直流电压进行斩波并输出充电电压。

充电控制电路与所述斩波电路相连接，用于根据电路参数设置控制充电电压。

充电指示电路与所述充电控制电路相连接，用于指示充电单元工作状态。

充电保护电路与所述斩波电路相连接，用于在工作异常状况下防止充电单元损坏。

进一步的，整流滤波电路采用肖特基二极管进行全桥整流，从而能够实现在高频信号下实现整流。

进一步的，斩波电路采用PWM控制芯片和MOS管实现，由于采用集成控制芯片，从而仅需少量的元器件便能实现充电功能，大大缩小了产品尺寸。优选地，PWM控制芯片采用TL494控制芯片.

进一步的，所述充电控制电路采用比较器实现。

以下通过实施例详述采用具体的电路连接结构实现本发明技术方案，参见图3，所示为本发明实施例的电路原理图，其中，在主电源电路中，先通过B1整流桥和C1电解电容得到一个稳定的直流电源，再通过Q1，Q2，C2，C3进行板桥逆变，将逆变电路得到的高频方波交流电输入到主变压器T1，其中变压器的第一初级绕组采用两个5匝的绕组作为电焊机的输出，第二初级绕组采用2匝的绕组作为充电单元的输入电源。

以下主要介绍充电单元的工作原理：

变压器的输出的第二次级绕组(2圈)通过D9，D10，D11，D12(必须使用肖特基二极管)进行全桥整流，再通过C17电解电容滤波得到一个低压直流电源，电源电压在设备输入电压为AC220V的时候为Vcc＝23.5V。PWM控制芯片U1(TL494)在8脚和11脚输出固定频率的脉冲波形，其频率由R8和C12共同居决定，一般在20KHz左右。当脉冲波形为低电平的时候，D3将拉低稳压管D8正端电压，使得Q13的栅极电压为固定的15V，此时场效应管的删源电压为Vgs＝10-Vcc＝-8.5V，因为Q13为P沟道场效应管，所以Q13导通，Vcc通过Q13，L1给电解电容C18充电，得到充电电压Vf。

Vf通过电阻R47和R14，电容C11采样得到电压反馈信号输入至U1的1脚，当Vf大于给定值时，U1的8/11脚将输出高电位，电位为Vcc，此时Q3导通，Q13栅极电压为(Vcc+15)V，栅源电压Vgs＝15V，Q13关闭，由于电感L1的续流作用，将通过D13继续给C18充电，同时限制Q13的漏极电压不低于电源地的电压，保护场管不被高压损坏；反之，如果Vf电压低于设定值，U1的8/11脚输出低电位，使得Q13导通持续给C18充电，从而恒定输出电压。在给电池充电时，充电电流经过电阻R56，产生与电流大小成正比的电压，此电压通过R18进入U1的16脚，当输出电流大于设定电流值时，U1的8/11脚输出高电平，Q13关闭，减少充电时间，当输出电流小于设定值时，U1的8/11脚输出低电平，Q13导通，继续充电，由此可以得到一个稳定的充电电源。

充电单元在设计过程中特意增加充电保护电路，防止因为用户将充电线的正负接反或者短接造成电路的损坏，这部分电路主要由Q14、Q9、R23、R49、D14等元器件组。当充电线连接正常时，Vout等于电池电压，通过电阻R23和R49分压，然后驱动三极管Q9导通，电阻R42一端接地，此时场效应管Q14栅极和源极产生负压，其辐值等于稳压管D14两端电压，Q14导通，电路给电池正常充电；当充电输出线接反或者短接时，Vout的电势将低于或者等于电源地，此时三极管Q9不能导通，场效应管Q14的栅极和源极电势相等，Q14不能导通，充电电路不工作，有效地防止了电路中的元器件损坏。

充电控制电路工作原理是将运算放大器设计成比较器，当检测到电池电压Vout＜7.6V时，运放U3的1脚输出低电位，此时U3的8脚输出高电位，三极管Q7导通，发光二极管LED6点亮，显示充电电池为6V；当检测到电池电压Vout＞7.6V时，运放U3的1脚输出高电位，此时三极管Q6导通，发光二极管LED5点亮，显示充电电池为12V，同时通过D6，R48设置充电电压给定，使充电电压为12V。将在电阻R56上检测到的与输出电流成正比的电压值输入到运算放大器U3B放大21倍，当U3的7脚电压大于设定值的时候，U3的14脚输出低点位，此时三极管Q11不导通，Q12导通，LED2点亮显示为充电状态；随着充电的进行，电池电压逐渐升高，充电电流下降至一定值，使得U7的7脚电压信号小于设定值时，U3的14脚输出高电位，Q8导通，LED7点亮，显示电池处于充满状态。

采用上述电路图，本发明在增加很少成本的情况下，同时实现了电焊机和充电器功能，而且机器的体积不会发生改变，满足客户对设备的多种功能的需求。介于附图3已经详细展示了该电路具体元器件的连接关系及其相应的器件参数，在此不再累述。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种具有充电输出接口的电焊机，其特征在于，包括主电源电路、变压器、逆变焊机控制电路、充电单元和充电输出接口，其中，

所述主电源电路与交流输入相连接，用于将交流输入转换为高频交流信号输出到变压器初级绕组；

所述变压器至少设置作为电焊机回路的第一次级绕组和作为充电回路的第二次级绕组；

所述逆变焊机控制电路与所述第一次级绕组相连接，用于输出电焊信号；

所述充电单元与所述第二次级绕组相连接，用于通过所述充电输出接口输出充电信号。

2.根据权利要求1所述的具有充电输出接口的电焊机，其特征在于，所述充电单元至少包括整流滤波电路和斩波电路，其中，所述整流滤波电路用于将高频交流信号转换为直流电压；

所述斩波电路与所述整流滤波电路相连接，用于对直流电压进行斩波并输出充电电压。

3.根据权利要求2所述的具有充电输出接口的电焊机，其特征在于，所述充电单元还包括充电控制电路，所述充电控制电路与所述斩波电路相连接，用于根据电路参数设置控制充电电压。

4.根据权利要求3所述的具有充电输出接口的电焊机，其特征在于，所述充电单元还包括充电指示电路，所述充电指示电路与所述充电控制电路相连接，用于指示充电单元工作状态。

5.根据权利要求2所述的具有充电输出接口的电焊机，其特征在于，所述充电单元还包括充电保护电路，所述充电保护电路与所述斩波电路相连接，用于在工作异常状况下防止充电单元损坏。

6.根据权利要求2所述的具有充电输出接口的电焊机，其特征在于，所述整流滤波电路采用肖特基二极管进行全桥整流。

7.根据权利要求2所述的具有充电输出接口的电焊机，其特征在于，所述斩波电路采用PWM控制芯片和MOS管实现。

8.根据权利要求7所述的具有充电输出接口的电焊机，其特征在于，所述PWM控制芯片采用TL494控制芯片。

9.根据权利要求3所述的具有充电输出接口的电焊机，其特征在于，所述充电控制电路采用比较器实现。

10.根据权利要求5所述的具有充电输出接口的电焊机，其特征在于，所述充电保护电路至少包括场效应管Q14、三极管Q9、电阻R23、电阻R49和稳压管D14。