CN213410760U - 一种等离子切割机引弧电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种等离子切割机引弧电路，包括IGBT供电电路、IGBT隔离驱动电路、切割电流检测电路、控制信号电路；所述切割电流检测电路、控制信号电路以及IGBT隔离驱动电路依次连接；IGBT供电电路为IGBT的驱动提供电源；所述IGBT隔离驱动电路包括光电耦合器，连接在光电耦合器输出端的第一开关管和第二开关管,所述第一开关管和第二开关管的输出端并联连接在引弧线的两端。本实用新型通过设置正负电压驱动IGBT，能够保证IGBT的正确开启和关断，提高开关的稳定性，同时在IGBT的输出端设置了RC滤波电路和压敏电阻，RC滤波电路实现滤波，同时压敏电阻用于在电路承受过压时进行电压钳位，吸收多余的电流以保护IGBT，实现对IGBT开关管的保护。

Description

一种等离子切割机引弧电路

技术领域

本实用新型涉及切割机引弧相关技术领域，具体的说，是涉及等离子切割机引弧电路。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

在逆变等离子切割机的引弧电路中，大多数使用继电器连接引弧端子，利用在引弧期间，继电器导通，使切割枪和引弧线形成电流回路，一旦与工件引弧成功，则马上断开继电器，进入正式切割；而功率电阻的作用是为了在引弧期间，通过串接功率电阻减少引弧电流，以减轻切割枪喷嘴和电极的损耗。因此，利用传统的引弧电路，因为切割机空载电压高，功率电阻必然功率要大，继电器属于机械式开关，使用寿命与通过电流大小和吸合次数成反正，导致现有的切割机引弧效果差并且切割机的寿命受到影响。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种等离子切割机引弧电路，采取小电流非接触式引弧电路，引弧回路采用IGBT作为电子开关，需要在引弧的时候，给定一个恒定的较低的引弧电流，从而保障的切割枪咀的使用寿命，又延长的整机的可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种或多个实施例提供了一种等离子切割机引弧电路，包括IGBT供电电路、IGBT隔离驱动电路、切割电流检测电路和控制信号电路；所述切割电流检测电路、控制信号电路以及IGBT隔离驱动电路依次连接；IGBT供电电路为IGBT的驱动提供电源；所述IGBT隔离驱动电路包括光电耦合器，连接在光电耦合器输出端的第一开关管和第二开关管,所述第一开关管和第二开关管的输出端并联连接在引弧线的两端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型通过设置正负电压驱动IGBT，能够保证IGBT的正确开启和关断，提高开关的稳定性，同时在IGBT的输出端设置了RC滤波电路和压敏电阻，RC滤波电路实现滤波，同时压敏电阻用于在电路承受过压时进行电压钳位，吸收多余的电流以保护IGBT，实现对IGBT开关管的保护。

(2)本实用新型所述的电路结构的改造简单，只需在原引弧继电器控制和串接功率电阻电路中，去掉引弧继电器和功率电阻，采用IGBT替代继电器，通过在引弧时间段减少给定电流替代串联功率电阻减少电流的方法，改造成本较低。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限定。

图1是本实用新型实施例的引弧电路图；

图2是本实用新型实施例的IGBT供电电路图；

图3是本实用新型实施例的IGBT隔离驱动电路图；

图4是本实用新型实施例的切割电流检测电路图；

图5是本实用新型实施例的控制信号电路中的启停时序电路图；

图6是本实用新型实施例的控制信号电路中的维弧电流调节电路图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在一个或多个实施方式中公开的技术方案中，如图1-6所示，一种等离子切割机引弧电路，包括IGBT供电电路、IGBT隔离驱动电路、切割电流检测电路和控制信号电路；所述切割电流检测电路、控制信号电路以及IGBT隔离驱动电路依次连接；IGBT供电电路为IGBT的驱动提供电源；如图3所示，所述IGBT隔离驱动电路包括光电耦合器N2，连接在光电耦合器N2输出端的第一开关管Q4和第二开关管Q5,所述第一开关管Q4和第二开关管Q5的输出端并联连接在引弧线的两端。

进一步地，第一开关管Q4和第二开关管Q5的输出端与引弧电路之间，还并联设置有压敏电阻RV1以及RC滤波电路。RC滤波电路包括串联连接的电阻R1和电容C2。

本实施例通过设置正负电压驱动IGBT，能够保证IGBT的正确开启和关断，提高开关的稳定性，同时在IGBT的输出端设置了RC滤波电路和压敏电阻，RC滤波电路实现滤波，同时压敏电阻用于在电路承受过压时进行电压钳位，吸收多余的电流以保护IGBT，实现对IGBT开关管的保护。

IGBT驱动供电电路，如图2所示，包括依次连接的交流电源、全桥整流电路、分压电阻和稳压滤波电路，所述稳压滤波电路包括依次连接的稳压二极管ZD2、第一滤波电路、分压稳压电路。

本实施例中，所述第一滤波电路为电容滤波，设置为滤波电容C10；分压稳压电路包括电阻R23，并联连接的稳压器ZD3以及电容C20。

IGBT驱动供电电路的工作原理为：当设备开机后，AC36V经V4、V5、V6、V7全桥整流后，通过分压电阻R16和稳压二极管ZD2，再电容滤波得到较为平直的24V直流电源，再由稳压器ZD3分成正14V，负10V的电源，用于给IGBT的正负开关驱动电压。

切割电流检测电路：用于检测切割电流并输出，从切割电流判断切割机的工作状态是切割状态还是无切割状态。

如图4所示，切割电流检测电路包括依次连接的霍尔传感器XS5、电流采集电路以及比较电路；所述霍尔传感器XS5用于检测切割电流,比较电路采用第一运算放大器N1D，具体型号可以为LM324，所述电流采集电路连接电压比较器的负输入端，所述电流采集电路包括串联连接的两个电阻，分别为电阻R11和电阻R12,所述两个电阻的连接点分别连接霍尔传感器XS5的输出端和接地电容C8。

可以理解的，还包括比较电路的给定电路，比较电路的给定电路包括连接在电源两端的分压电阻电路。本实施例中，所述分压电阻包括电阻R9和电阻R10，所述电阻R9两端并联连接电容C9,电阻R9和电阻R10的连接点连接比较电路的给定输入端。本实施例中的给定输入端为第一运算放大器N1D正输入端。

控制信号电路，包括IGBT的启停时序电路与维弧电流调节电路，如图5所示，所述IGBT的启停时序电路包括连接在第一运算放大器N1D输出端的第二运算放大器N1A，所述第二运算放大器N1A的输出端连接光电耦合器N2的输入端。

本实施例中，第二运算放大器N1A的正输入端通过电压调整电路连接第一运算放大器N1D输出端，所述电压调整电路包括串联连接的电阻R3、电阻R8以及二极管V3,电阻R3与二极管V3的负极连接后连接至第一运算放大器N1D输出端，电阻R3、电阻R8的连接点通过电容C4接地。

第二运算放大器N1A的负输入端连接电压给定电路，可以采用分压电阻实现电压给定，包括依次连接的电阻R19和R20。

控制信号电路的工作原理为：

无切割时，图1上中的XS5外接霍尔传感器，因无输出电流，霍尔传感器中信号反馈电流的感应电压为0V，第一运算放大器N1D(LM324)的14脚通过运放的正输入端与负输入端比较后输出为正，本实施例中约+15V，再通过第二运算放大器N1A(LM324)的1脚输出控制IGBT专用的隔离驱动光耦N2 TLP250，驱动IGBT导通，此时如果引弧，则引弧电流通过IGBT至引弧线，切割机进入引弧状态。

当切割时，霍尔传感器感应对应的电压，超过第一运算放大器LM324的12脚，则运算放大器LM324的14脚输出为负，本实施例中低电压约-15V，经第二运算放大器N1A二次比较后LM324的1脚也输出低电压约-15V，隔离驱动光耦N2 TLP250光电不导通，IGBT驱动电压为-10V，IGBT关断，切割机关断引弧状态，以减少喷嘴的损耗。

控制信号电路的维弧电流调节电路，如图6所示，包括依次连接的第三运算放大器N1C、二极管V1、第二给定电路、第四运算放大器N1B以及三极管Q2；所述第二给定电路包括分别连接第四运算放大器N1B正输入端的电位器VR1、电阻R5以及通过电阻R15通过接口XS6连接到切割机的主控板上，与主控板一起实现控制输出，所述电位器VR1的另一端连接电源正极，所述电阻的另一端连接负电源。

控制信号电路的维弧电流调节电路的工作原理：

当无切割时，第三运算放大器N1C(LM324)的8脚输出低电压约-15V，因V1二极管反向截止而不导通，运算放大器LM324的5脚由主板77号线(平时为高，按下焊枪延时20毫秒关断)与可调电位器VR1和R5决定电压，经过运算放大器LM324的跟随输出，控制三极管Q2(8550)拉低电流电位器给定，等离子切割机的实际大小不受电流电位器的调节大小控制，只与运算放大器LM324的7脚的电压控制有关，而运算放大器LM324的7脚设定一个最小的维持稳定的电流就行，从而实现非切割期间的维弧小电流。

当切割时，第三运算放大器N1C(LM324)的8脚输出高电平，通过二极管V1拉高运算放大器LM324的5脚，从而使运算放大器LM324的7脚高于电流电位器的给定，等离子切割机的实际电流由维弧电流转换到实际给定电流的大小，等离子切割机的实际电流大小受电流电位器的调节大小控制。

图中给出的文字：维弧电流调节，在打火期间为提高空载电压由主板给一个较大的给定,有维弧后关闭较高给定，当正常切割时电流给定不受此控制,维弧电弧高但不加至给定。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种等离子切割机引弧电路，其特征是：包括IGBT供电电路、IGBT隔离驱动电路、切割电流检测电路和控制信号电路；所述切割电流检测电路、控制信号电路以及IGBT隔离驱动电路依次连接；IGBT供电电路为IGBT的驱动提供电源；所述IGBT隔离驱动电路包括光电耦合器，连接在光电耦合器输出端的第一开关管和第二开关管,所述第一开关管和第二开关管的输出端并联连接在引弧线的两端。

2.如权利要求1所述的一种等离子切割机引弧电路，其特征是：第一开关管和第二开关管的输出端与引弧线之间，还并联设置有压敏电阻以及滤波电路。

3.如权利要求1所述的一种等离子切割机引弧电路，其特征是：IGBT驱动供电电路，包括依次连接的交流电源、全桥整流电路、分压电阻和稳压滤波电路，所述稳压滤波电路包括依次连接的稳压二极管ZD2、第一滤波电路、分压稳压电路。

4.如权利要求1所述的一种等离子切割机引弧电路，其特征是：切割电流检测电路包括依次连接的霍尔传感器、电流采集电路以及比较电路；所述霍尔传感器用于检测切割电流,比较电路采用第一运算放大器，所述电流采集电路连接电压比较器的负输入端，所述电流采集电路包括串联连接的两个电阻，所述两个电阻之间的连接点分别连接霍尔传感器的输出端和接地电容。

5.如权利要求1所述的一种等离子切割机引弧电路，其特征是：切割电流检测电路还包括比较电路的给定电路，比较电路的给定电路包括连接在电源两端的分压电阻电路。

6.如权利要求1所述的一种等离子切割机引弧电路，其特征是：控制信号电路包括IGBT的启停时序电路与维弧电流调节电路，所述IGBT的启停时序电路包括连接在切割电流检测电路的第一运算放大器输出端的第二运算放大器，所述第二运算放大器的输出端连接光电耦合器的输入端。

7.如权利要求6所述的一种等离子切割机引弧电路，其特征是：第二运算放大器的正输入端通过电压调整电路连接第一运算放大器输出端，所述电压调整电路包括串联连接的电阻R3、电阻R8以及二极管V3,电阻R3与二极管V3的负极连接后连接至第一运算放大器输出端，电阻R3、电阻R8的连接点通过电容C4接地。

8.如权利要求7所述的一种等离子切割机引弧电路，其特征是：第二运算放大器的负输入端连接电压给定电路，采用分压电阻电路实现电压给定。

9.如权利要求6所述的一种等离子切割机引弧电路，其特征是：控制信号电路的维弧电流调节电路，包括依次连接的第三运算放大器、二极管、第二给定电路、第四运算放大器以及三极管。

10.如权利要求9所述的一种等离子切割机引弧电路，其特征是：所述第二给定电路包括分别连接第四运算放大器N1B正输入端的电位器VR1、电阻R5以及通过电阻R15通过接口XS6连接到切割机的主控板上，所述电位器VR1的另一端连接电源正极，所述电阻的另一端连接负电源。

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