CN217216354U - 一种逆变式交直流氩弧焊电源的二次驱动电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种逆变式交直流氩弧焊电源的二次驱动电路，包括：IGBT模块、驱动模块、控制模块以及电源模块，所述控制模块与所述驱动模块连接，所述驱动模块与所述IGBT模块连接，所述电源模块与所述驱动模块连接；所述驱动模块用于驱动所述IGBT模块进行导通与关断，所述驱动模块包括有第一驱动电路，所述第一驱动电路的一端与所述控制模块连接，另一端与所述IGBT模块连接，所述第一驱动电路包括有第一驱动单元和保护单元，所述保护单元与所述第一驱动单元并联。本申请具有降低IGBT模块的关断损耗，对器件进行保护的效果。

Description

一种逆变式交直流氩弧焊电源的二次驱动电路

技术领域

本申请涉及逆变式交直流氩弧焊的领域，尤其是涉及一种逆变式交直流氩弧焊电源的二次驱动电路。

背景技术

随着逆变式交直流氩弧焊电源的迅速发展，市场竞争越来越激烈，用户对弧焊电源的价格、性能和可靠性要求也越来越高，因此便要求焊接电源厂商能生产出价格更低、性能更好、可靠性更高、使用最舒适的逆变式交直流氩弧焊电源。

参照图1和图2，传统的二次驱动电路包括IGBT模块1、驱动模块2、控制模块3以及电源模块4，控制模块3与驱动模块2连接，控制模块3用于通过驱动模块2控制IGBT模块1的导通与关断，IGBT模块1在关断过程中会产生关断损耗。

针对上述中的相关技术，发明人认为功率器件IGBT的开关损耗能产生很高的热量，引起过大的温升，降低器件的可靠性，因此需要改进。

实用新型内容

为了降低IGBT模块的关断损耗，对器件进行保护，本申请提供一种逆变式交直流氩弧焊电源的二次驱动电路。

本申请提供的一种逆变式交直流氩弧焊电源的二次驱动电路采用如下的技术方案：

一种逆变式交直流氩弧焊电源的二次驱动电路，包括：

IGBT模块、驱动模块、控制模块以及电源模块，所述控制模块与所述驱动模块连接，所述驱动模块与所述IGBT模块连接，所述电源模块与所述驱动模块连接；

所述驱动模块用于驱动所述IGBT模块进行导通与关断，所述驱动模块包括有第一驱动电路，所述第一驱动电路的一端与所述控制模块连接，另一端与所述IGBT模块连接，所述第一驱动电路包括有第一驱动单元和保护单元，所述保护单元与所述第一驱动单元并联。

通过采用上述技术方案，控制模块用于向驱动模块发送控制信号，驱动模块基于控制信号控制IGBT模块的导通与关断，电源模块用于向驱动模块进行供电，在第一驱动单元上并联保护单元，在IGBT模块关断的时候，IGBT模块内存储的电能通过第一驱动电源和保护单元同时进行释放，减少关断时间，从而减少关断损耗。

可选的，所述保护单元包括：

电阻R3；

与电阻R3串联的二极管D1，所述二极管D1的负极与所述电阻R3的一端连接，所述二极管D1的正极与所述IGBT模块连接。

通过采用上述技术方案，电阻R3和二极管D1串联后与第一驱动单元并联，二极管D1的负极与电阻R3的一端连接，正极与IGBT模块连接，在控制模块发出导通信号时，第一驱动单元导通，从而控制IGBT模块导通；在控制模块发出关断信号时，IGBT模块内的电能通过第一驱动单元和电阻R3进行释放，减少关断时间。

可选的，所述驱动模块还包括：

光耦单元，所述光耦单元分别与控制模块和第一驱动单元连接。

通过采用上述技术方案，采用光耦单元来隔离驱动模块对控制模块产生的干扰，对控制模块进行保护。

可选的，所述光耦单元为光耦合器U5，所述光耦合器U5的型号为ACPL-341。

通过采用上述技术方案，采用型号为ACPL-341的光耦合器U5，相较于传统传统的二次驱动电路中的TLP250光耦合器来说，成本较低，同时具有更高的可靠性。

可选的，所述电源模块包括：

第一供电电路，所述第一供电电路与所述驱动模块连接，所述第一供电电路用于向所述第一驱动单元提供24V直流电压。

可选的，所述第一供电电路包括：

第一稳压单元，所述稳压单元用于对供电电路的24V直流电压进行稳压处理。

可选的，所述第一稳压单元为稳压器U7，所述稳压器U7的型号为WRS24S24-3W。

附图说明

图1是现有技术中二次逆变主电路的结构示意图。

图2是传统的二次驱动电路的结构示意图。

图3是本申请实施例的电路结构示意图。

附图标记说明：

1、IGBT模块；2、驱动模块；21、第一驱动电路；211、第一驱动单元；212、第二驱动单元；213、光耦单元；214、保护单元；22、第二驱动电路；3、控制模块；31、程序控制板；4、电源模块；41、第一供电电路；42、第二供电电路；43、第一稳压单元；44、第二稳压单元。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

参照图1和图2，传统的二次驱动电路包括IGBT模块1、驱动模块2、控制模块3以及电源模块4，其中，电源模块4用于为驱动模块2提供24V直流电压，控制模块3向驱动模块2发送控制信号，驱动模块2基于控制信号控制IGBT模块1的开通与关断。

驱动模块2包括有驱动单元，驱动单元为电阻R4，电阻R4的一端连接控制模块3，另一端连接IGBT模块1的门极。当IGBT模块1关断时，IGBT模块1存储的电能沿驱动模块2进行释放，在释放过程中产生关断损耗。IGBT模块1的关断损耗由IGBT的开关特性决定，与其集电极-发射极间电压

及集电极电流

有关。关断损耗计算公式如下所示：

其中，

为关断损耗，

为关断时间，

为集-射极间电压，

为集电极电流。

驱动模块2还包括有光耦合器U3，一般来说，光耦合器U3的型号为TLP250，光耦合器U3的输入端口与控制模块3连接，输出端口与驱动单元连接，电源端口与电源模块4连接。

电源模块4包括变压单元、整流单元和稳压单元，其中，变压单元包括控制变压器T1，整流单元包括整理桥U9和整流桥U10，稳压单元包括稳压器U1、稳压器U2及周边电路，其中，控制变压器T1将外界380V交流电压转化为24V交流电压，24V交流电压经过整流桥U9和整流桥U10转化为24V直流电压，稳压器U1和稳压器U2对24V直流电压进行稳压处理，并将电压输送至驱动模块2。

本申请实施例公开一种逆变式交直流氩弧焊电源的二次驱动电路,参照图1和图3，包括IGBT模块1、驱动模块2、控制模块3以及电源模块4，其中，IGBT模块1用于控制二次逆变电路的导通与关断，在本实施例中，IGBT模块1包括有上管BG2和下管BG3，上管BG2和下管BG3上均设置有门极（G极）、集电极（C极）和发射极（E极），驱动模块2通过控制上管BG2和下管BG3上门极的导通与否来驱动IGBT模块1进行导通与关断。控制模块3向驱动模块2输送控制信号，电源模块4用于向驱动模块2进行供电。

参照图1和图3，控制模块3包括有程序控制板31，程序控制板31上至少包括两个信号输出端口。驱动模块2包括第一驱动电路21和第二驱动电路22，其中，程序控制板31上的第一输出端口通过第一驱动电路21与上管BG2门极连接，程序控制板31上的第二输出端口通过第二驱动电路22与下管BG3门极连接，为了方便描述，以下以控制上管BG2的第一驱动电路21进行阐述。

参照图3，第一驱动电路21包括光耦单元213、第一驱动单元211、第二驱动单元212和保护单元214，其中，光耦单元213的输入端与数字控制板的第一输出端口连接，输出端与第一驱动单元211连接，第一驱动单元211远离光耦单元213的一端与上管BG2门极连接，第二驱动单元212的一端与电源模块4连接，另一端与上管BG2发射极连接，保护单元214与第一驱动单元211并联。

具体地，参照图3，光耦单元213为光耦合器U5，在本实施例中，光耦合器U5的型号为ACPL341，ACPL341光耦合器相较于传统的二次驱动电路中的TLP250光耦合器来说，成本较低，同时具有更高的可靠性。光耦合器U5的AN端通过电阻R2与数字控制板的OUT-A端连接，光耦合器U5的CA端接地，在电阻R2远离光耦合器U5的一端连接有电阻R1，电阻R1远离电阻R2的一端连接有发光二极管LED1，发光二极管LED1的正极与电阻R1连接，负极接地。光耦合器U5的VCC端接24V直流电源，在光耦合器U5的VCC端还连接有电容C1，电容C1远离光耦合器U5的VCC端的一端接地。光耦合器U5的VEE端接地，输出电压端Vout与第一驱动单元211连接，用于向第一驱动单元211提供24V直流电压。光耦合器U5的设置对输入输出的电信号有良好的隔离作用，减少了单片机损坏的可能性。

参照图3，第一驱动单元211包括电阻R4，电阻R4的一端与光耦合器U5的Vout端连接，另一端与上管BG2门极连接。保护单元214包括有电阻R3和二极管D1，电阻R3和二极管D1串联，电阻R3的一端与光耦合器U5的输出电压端Vout连接，二极管D1的负极与电阻R3远离光耦合器U5的一端连接，正极与上管BG2门极连接。当程序控制板31发出导通信号后，将信号发送至光耦合器U5处，光耦合器U5的输出电压端Vout输出高电压，并将高电压通过电阻R3传输至上管BG2，通过门极控制上管BG2导通。当程序控制板31发出关断信号后，程序控制板31将关断信号发送至光耦合器U5处，光耦合器的输出电压端Vout停止输出电压，此时上管BG2处暂存的电能以返流的形式进行释放，通过电阻R3和电阻R4同时作用，加快了电能的释放速度，减少了关断时间，从而降低了关断损耗。

参照图3，第二驱动单元212包括电阻R5，电阻R5的一端与电源模块4连接，另一端与上管BG2发射极连接。在电阻R5的一端还连接有电容C3、极性电容C4和稳压二极管ZD1，电容C3的一端与电阻R5远离电源模块4的一端连接，另一端与光耦合器U5的VEE端连接，极性电容C4的正极与电阻R5远离电源模块4的一端连接，负极与光耦合器U5的VEE端连接，稳压二极管ZD1的正极与光耦合器U5的VEE端连接，负极与电阻R5远离电源模块4的一端连接。电容C3、极性电容C4和稳压二极管ZD1的设置使得第二驱动单元212更加稳定。同时，在第一驱动单元211和第二驱动单元212之间并联有RC电路，用于过滤驱动电路中的杂波，进一步使得第一驱动电路21更加稳定。

参照图3，电源模块4包括第一供电电路41、第二供电电路42、第一稳压单元43和第二稳压单元44，其中，第一供电电路41用于向上管BG2的驱动电路供电，第一稳压单元43用于对第一供电电路41进行稳压处理，第二供电电路42用于向下管BG3的驱动电路供电，第二稳压单元44用于对第二供电电路42进行稳压处理，在本实施例中，第一供电电路41和第二供电电路42结构相同，为了方便描述，以下以第一供电电路41为例进行阐述。

参照图3，第一供电电路41与系统内24V直流电源连接，用于获得24V直流电压。第一稳压单元43为稳压器U7，具体地，在本实施例中，采用型号为WRS24S24-3W的稳压元件作为稳压器U7，稳压器U7的输入端与24V直流电压连接，输出端与第一驱动单元211连接，稳压器U7的接地端GND1和接地端GND2接地。

具体地，参照图3，在本实施例中，于逆变式交直流氩弧焊电源中即可找出24V直流电压的端口，例如程序控制板31的电压输出端口，将第一供电电路41与24V直流电压的端口进行连接，能够直接获得24V直流电压，节省了如图2中控制变压器T1进行变压的过程，同时节约了成本。

本申请实施例一种逆变式交直流氩弧焊电源的二次驱动电路的实施原理为：电源模块4中的第一供电电路41和第二供电电路42为驱动电路提供24V直流电压，稳压单元对24V直流电压进行稳压处理，减少电压的波动。程序控制板31通过第一驱动电路21和第二驱动电路22控制上管BG2和下管BG3的导通与关断，当程序控制板31发出关断信号后，程序控制板31将关断信号发送至光耦合器U5处，光耦合器的输出电压端Vout停止输出电压，此时上管BG2处暂存的电能以返流的形式进行释放，电流通过电阻R3和电阻R4同时作用，加快了电能的释放速度，减少了关断时间，从而降低了关断损耗。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种逆变式交直流氩弧焊电源的二次驱动电路，其特征在于，包括：

IGBT模块（1）、驱动模块（2）、控制模块（3）以及电源模块（4），所述控制模块（3）与所述驱动模块（2）连接，所述驱动模块（2）与所述IGBT模块（1）连接，所述电源模块（4）与所述驱动模块（2）连接；

所述驱动模块（2）用于驱动所述IGBT模块（1）进行导通与关断，所述驱动模块（2）包括有第一驱动电路（21），所述第一驱动电路（21）的一端与所述控制模块（3）连接，另一端与所述IGBT模块（1）连接，所述第一驱动电路（21）包括有第一驱动单元（211）和保护单元（214），所述保护单元（214）与所述第一驱动单元（211）并联。

2.根据权利要求1所述的一种逆变式交直流氩弧焊电源的二次驱动电路，其特征在于，所述保护单元（214）包括：

电阻R3；

与电阻R3串联的二极管D1，所述二极管D1的负极与所述电阻R3的一端连接，所述二极管D1的正极与所述IGBT模块（1）连接。

3.根据权利要求2所述的一种逆变式交直流氩弧焊电源的二次驱动电路，其特征在于，所述驱动模块（2）还包括：

光耦单元（213），所述光耦单元（213）分别与控制模块（3）和第一驱动单元（211）连接。

4.根据权利要求3所述的一种逆变式交直流氩弧焊电源的二次驱动电路，其特征在于，所述光耦单元（213）为光耦合器U5，所述光耦合器U5的型号为ACPL-341。

5.根据权利要求1所述的一种逆变式交直流氩弧焊电源的二次驱动电路，其特征在于，所述电源模块（4）包括：

第一供电电路（41），所述第一供电电路（41）与所述驱动模块（2）连接，所述第一供电电路（41）用于向所述第一驱动单元（211）提供24V直流电压。

6.根据权利要求5所述的一种逆变式交直流氩弧焊电源的二次驱动电路，其特征在于，所述第一供电电路（41）包括：

第一稳压单元（43），所述稳压单元用于对供电电路的24V直流电压进行稳压处理。

7.根据权利要求6所述的一种逆变式交直流氩弧焊电源的二次驱动电路，其特征在于，所述第一稳压单元（43）为稳压器U7，所述稳压器U7的型号为WRS24S24-3W。

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