KR200310164Y1

KR200310164Y1 - 이산화탄소 용접기용 펄스 폭 변조 회로

Info

Publication number: KR200310164Y1
Application number: KR20-2003-0001102U
Authority: KR
Inventors: 은종목
Original assignee: 주식회사 파워웰전자산업
Priority date: 2003-01-14
Filing date: 2003-01-14
Publication date: 2003-04-16

Abstract

본 고안은 이산화탄소(CO₂) 용접기용 펄스 폭 변조(PWM) 회로에 관한 것으로, 회로내에 직류의 입력전압을 공급하는 입력전압 공급부(1)와, 전력제어를 위한 출력 조정량을 결정하는 펄스 폭 제어부(4)와, 피드백 신호를 증폭하는 전류신호 증폭부(7)와, 펄스 폭 제어된 출력파형을 증폭/정류하고 전력변환하여 IGBT 회로(400)에 구동신호를 출력하는 IGBT 구동부(8)로 구성된 이산화탄소 용접기용 펄스 폭 변조 회로(100)에 있어서, 기준전압을 발생하는 기준전압 발생부(2)와, 직류의 입력전압에 대해서 과전압 및 저전압을 비교 감지하여 이상시 출력을 OFF시키는 입력전압 보호부(3)와, 회로(100)의 정전압제어 및 정전류제어가 각각 가능하도록 피드백신호를 전환시키는 전압/전류 전환부(5)와, 기준전압 발생부(2) 및 이산화탄소 용접기의 메인 컨트롤러부(300)에서 들어오는 조정값과 상기 전류신호 증폭부(7)를 통과한 출력전류의 피드백신호를 비교/출력하는 신호 비교부(6)와, IGBT 회로 출력단 측에서 펄스신호를 받아 이를 정류/분압/조절하는 입력전력 정류부(9)를 포함하는 구성이므로, 기본적으로 정전압제어와 정전류제어가 각각 가능하게 되고 회로가 전체적으로 안정되며 더욱 향상되고 효율화된 펄스 폭 변조 제어가 이루어질 뿐만 아니라 전력변환 반도체인 IGBT 회로에 안정된 출력을 주어 이의 파손을 효율적으로 방지할 수 있게 된다.

Description

이산화탄소 용접기용 펄스 폭 변조 회로{PULSE WIDTH MODULATION CIRCUIT FOR CARBON DIOXIDE WELDER}

본 고안은 이산화탄소(CO₂) 용접기에 적용되는 펄스 폭 변조(PWM) 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 릴레이를 사용하여 피드백 신호를 전환할 수 있도록 함으로써 회로가 정전압 및 정전류를 제어할 수 있도록 하고, 회로가 안정상태를 계속적으로 유지할 수 있게 하여 전력변환 반도체인 IGBT 회로를 파손으로부터 최대한 보호할 수 있도록 한 이산화탄소 용접기용 펄스 폭 변조 회로에 관한 것이다.

일반적으로 용접은 같은 종류 또는 다른 종류의 2가지 고체재료 사이에 원자간 결합이 이루어지도록 가열 또는 가압 등의 조작을 통하여 야금적으로 접합시키는 기술을 말하며, 아크 용접과 저항 용접 및 레이저 용접 등 다양한 방법이 이용되고 있다.

여기서, 아크 용접은 아크(arc)방전에 의한 아크의 발열을 이용하는 방법으로, 용접하려는 모재와 용접 토치 사이에 아크를 발생시켜 얻어지는 열을 이용해서 모재와 용접부의 표면을 녹인 후 그 용접부에 다시 용접 토치의 금속을 녹여 넣어 상호 접합시키는 기술이며, 이러한 아크 용접은 불활성가스 아크용접 및 탄산가스 아크용접 등으로 대별되어진다.

이때, 탄산가스 아크용접은 탄산가스 또는 탄산가스를 주로 한 혼합가스를 시일드 가스로 사용하는 시일드식 아크용접기술로서, 통상 펄스 폭 변조(PWM;PulseWidth Modulation) 제어방식을 이용하는 이산화탄소(CO₂) 용접기가 주로 사용된다.

따라서, 본 출원인은 이산화탄소 용접기의 펄스 폭 변조(PWM) 제어를 기존에 비해 더욱 효율적으로 구현되게 함은 물론 전력변환 반도체인 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 회로의 파손방지효과를 더욱 향상시킬 수 있는 펄스 폭 변조(PWM) 회로를 이하에 제안하면서 구체적으로 설명하고자 한다.

본 고안은 상기와 같은 제안을 통하여 안출된 것으로, 그 목적으로 하는 바는 회로 내에 릴레이를 사용하여 피드백 신호를 전환할 수 있도록 함으로써 회로가 정전압 및 정전류를 각각 용이하게 제어할 수 있도록 하고 이에 따라 이산화탄소 용접기의 펄스 폭 변조 제어가 더욱 효율적으로 구현될 수 있도록 한 이산화탄소(CO₂) 용접기용 펄스 폭 변조(PWM) 회로를 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은 회로가 안정상태를 계속적으로 유지할 수 있도록 함은 물론 전력변환 반도체인 IGBT 회로를 파손으로부터 최대한 보호할 수 있도록 한 이산화탄소(CO₂) 용접기용 펄스 폭 변조(PWM) 회로를 제공하는데 있다.

도 1은 본 고안에 따른 펄스 폭 변조 회로를 적용시킨 이산화탄소 용접기의 요부를 나타낸 개략적인 블록 구성도.

도 2는 본 고안에 따른 이산화탄소 용접기용 펄스 폭 변조 회로를 나타낸 상세도.

도 3은 본 고안에 따른 이산화탄소 용접기용 펄스 폭 변조 회로의 회로구성상태를 디스플레이한 사진.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 입력전압 공급부 2: 기준전압 발생부

3: 입력전압 보호부 3a: 저전압 감지회로

3b: 과전압 감지회로 4: 펄스 폭 제어부

5: 전압/전류 전환부 6: 신호 비교부

7: 전류신호 증폭부 8: IGBT 구동부

9: 입력전력 정류부 10: 입력과전력 보호부

100: 펄스 폭 변조 회로

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 회로내에 직류의 입력전압을 공급하는 입력전압 공급부와, 발진주파수의 조절을 통한 설정값과의 비교를 통해전력제어를 위한 출력 조정량을 결정하는 펄스 폭 제어부와, 출력전류 감지센서에서 들어오는 출력전류를 증폭하는 전류신호 증폭부와, 펄스 폭 제어되어 출력된 출력파형을 증폭/정류하고 전력변환하여 IGBT 회로에 구동신호를 출력하는 IGBT 구동부를 포함하여 이루어진 이산화탄소 용접기용 펄스 폭 변조 회로에 있어서,

비교출력을 위한 기준전압을 발생하는 기준전압 발생부와, 상기 입력전압 공급부를 통해 공급되는 입력전압에 대해서 과전압 및 저전압을 비교 감지하여 이상시 출력을 OFF시키는 입력전압 보호부와, 상기 펄스 폭 제어부에서 정전압제어 및 정전류제어가 각각 가능하도록 피드백신호를 전환시키는 전압/전류 전환부와, 상기 기준전압 발생부 및 이산화탄소 용접기의 메인 컨트롤러부에서 들어오는 조정값과 상기 전류신호 증폭부를 통과한 출력전류의 피드백신호를 비교하여 그 결과를 상기 펄스 폭 제어부로 출력하는 신호 비교부와, 상기 IGBT 회로 출력단의 전류 트랜스포머 센서에서 펄스신호를 받아 이를 정류/분압/조절하여 상기 펄스 폭 제어부로 입력되게 하는 입력전력 정류부를 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

본 고안에 따른 실시예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 실시예를 통해 본 고안의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 펄스 폭 변조 회로를 적용시킨 이산화탄소 용접기의 요부를 나타낸 개략적인 블록 구성도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 고안에 따른 이산화탄소(CO₂) 용접기용 펄스폭 변조(PWM;Pulse Width Modulation) 회로(100)는 이산화탄소(CO₂) 용접기에 적용되며 릴레이(Relay)를 통하여 피드백(feedback) 신호를 서로 바꾸도록 함으로써 정전압제어와 정전류제어가 각각 가능하도록 설계된 것으로, 외부의 교류 입력전원을 공급받는 입력전원부(200)를 통하여 입력되는 교류전압을 제어하여 직류전압으로 정류하고 이를 회로(100)의 각 구성요소로 공급하는 입력전압 공급부(1)와, 펄스 폭 제어를 위한 비교출력에 사용되는 기준전압을 발생하는 기준전압 발생부(2)와, 상기 입력전압 공급부(1)로부터 공급되는 입력전압에 대해서 과전압 및 저전압을 비교 감지하여 이상시 출력을 OFF시키는 입력전압 보호부(3)와, 상기 입력전압 공급부(1)에 의한 전압공급에 의해 동작되며 발진주파수의 조절을 통한 설정값과의 비교를 통해 전력제어를 위한 출력 조정량을 결정함과 더불어 정전압/정전류를 제어하는 펄스 폭 제어부(4)와, 상기 펄스 폭 제어부(4)에서 정전압제어 및 정전류제어가 각각 가능하도록 피드백신호를 전환시키는 전압/전류 전환부(5)와, 상기 기준전압 발생부(2) 및 메인 컨트롤러부(300)에서 들어오는 조정값과 IGBT 회로(400)의 출력을 감지하는 출력전류 감지센서(S1)인 분로(分路;SHUNT)에서 입력되는 출력전류의 증폭된 전류 피드백신호를 비교하여 그 결과를 상기 펄스 폭 제어부(4)로 출력하는 신호 비교부(6)와, 상기 출력전류 감지센서(S1)인 분로(SHUNT)에서 입력되는 출력전류를 증폭하는 전류신호 증폭부(7)와, 상기 펄스 폭 제어부(4)를 통해 출력된 출력파형을 전류 증폭하고 파형 정류하며 전력 변환하여 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 회로(400)에 구동신호를 출력하는 IGBT 구동부(8)와, 상기 IGBT 회로(400) 출력단의 전류 트랜스포머 센서(S2)에서 펄스신호를 받아 이를 정류/분압/조절하여 상기 펄스 폭 제어부(4)로 입력되게 하는 입력전력 정류부(9)로 이루어진다.

이때, 상기 IGBT 회로(400) 출력단의 전류 트랜스포머 센서(S3)에서 펄스신호를 받아 이를 정류/분압/조절하여 상기 펄스 폭 제어부(4)로 입력되게 함과 동시에 최대전력이 넘쳤을 경우 과전력을 보호하도록 한 입력과전력 보호부(10)를 더 포함하여 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

여기서, 본 발명의 펄스 폭 변조 회로(100)와 연계되어 이산화탄소 용접기를 구성하는 상기 입력전원부(200)는 외부로부터 입력전원을 공급받아 노이즈(noise)를 제거한 후 이산화탄소 용접기의 각 회로에 사용전원을 공급되게 하는 것이고, 상기 메인 컨트롤러부(300)는 사용자의 조작에 의하여 선택된 용접 파라미터(parameter)를 연산 처리하여 최적의 희망 용접전압 및 희망 용접전류로 출력되도록 제어하는 것이며, IGBT 회로(400)는 본 발명의 펄스 폭 변조 회로(100)의 출력신호를 받아 인버터(inverter) 기능, 즉 펄스 폭 변조 회로(100)에서 제공된 저전압 대전류의 출력전원을 원하는 주파수로 변환시켜 교류화하는 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 이산화탄소 용접기용 펄스 폭 변조 회로(100)에 대하여 상세하게 세분화한 도 2를 참조하면서 더욱 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 따른 이산화탄소 용접기용 펄스 폭 변조 회로를 나타낸 상세도이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 펄스 폭 변조(PWM) 회로(100)의 입력전압공급부(1)는 이산화탄소 용접기의 입력전원을 통해 입력되는 교류전압을 각 구성요소에 필요한 직류전압으로 전파정류하는 브리지회로(1a)와, 상기 브리지회로(1a)에 의해 정류된 직류전압을 일정하게 유지토록 하며 이를 상기 펄스 폭 제어부(4)에 공급하여 이를 동작시키기 위한 전압 레귤레이터(1b)로 구성된다.

기준전압 발생부(2)는 집적회로(IC)로 구성되며, 발생된 기준전압 출력이 상기 신호 비교부의 (+)단자 측에 연결된다.

입력전압 보호부(3)는 상기 입력전압 공급부(1)로부터 입력되는 입력전압을 조정하고 이를 자체적으로 발생시킨 기준전압과 비교하여 조정전압이 자체 기준전압보다 낮으면 저(low)출력되게 하는 저전압 감지회로(3a)와, 상기 입력전압 공급부(1)로부터 입력되는 입력전압을 조정하고 이를 자체적으로 발생시킨 기준전압과 비교하여 조정전압이 자체 기준전압보다 높으면 저(low)출력되게 하는 과전압 감지회로(3b)로 구성된다.

이때, 상기 과전압 감지회로(3b)에는 비교기(U2)의 기준전압 단자에 콘덴서(C18)를 추가로 구성되게 하는 것이 바람직한데, 이는 입력전압 공급부(1)에 의해 초기 돌입전류가 인가되는 경우 회로가 안정(약 0.5초)될 때까지 출력이 나가지 않도록 하는 초기 워밍업 기능을 부여하기 위함이다.

펄스 폭 제어부(4)는 하이브리드 IC로 구성된다.

전압/전류 전환부(5)는 접점 연결되는 릴레이(RY1)로 구성되며, 회로(100)를 정전압모드 또는 정전류모드로 변환시킨다.

신호 비교부(6)는 비교기(U3)가 사용되며, (+)단자는 기준전압 발생부(2)의출력측에 연결되고 (-)단자는 릴레이(RY1)에 연결되며 출력단자는 펄스 폭 제어부(4)에 연결된다.

전류신호 증폭부(7)는 하이브리드 IC로 구성된 전류신호증폭기가 사용된다.

IGBT 구동부(8)는 상기 펄스 폭 제어부(4)를 통해 출력되는 출력파형을 반전신호로 전류증폭하고 다음의 펄스 트랜스회로(8c)를 구동되게 하는 전류증폭드라이버회로(8a)와, 상기 전류증폭드라이버회로(8a)를 통해 전류 증폭된 출력파형의 찌그러짐을 방지하고 교류성분의 파형이 되도록 하는 출력파형 정류회로(8b)와, 상기 출력파형 정류회로(8b)를 통해 정류된 교류성분의 출력파형을 전력 변환하여 IGBT 게이트 회로의 구동을 위한 구동신호를 출력하는 펄스 트랜스회로(8c)로 구성된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 고안에 따른 이산화탄소 용접기용 펄스 폭 변조 회로(100)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

커넥터(P1)를 통하여 이산화탄소 용접기의 입력전원부(200)로부터 입력전압 공급부(1)에 교류전압이 입력되면 입력전압 공급부(1)의 브리지회로(1a)는 이를 제어하여 전파정류에 의한 직류전압으로 변환시킨 후 회로(100)의 각 구성요소로 공급한다.

이때, 입력전압 공급부(1)의 전압 레귤레이터(1b)는 브리지회로(1a)에 의해 정류된 직류전압을 펄스 폭 제어부(4)에 일정 전압으로 공급되게 함과 동시에 펄스 폭 제어부(4)를 동작되게 한다.

입력전압 공급부(1)를 통하여 회로(100) 내에 전압이 공급되면 입력전압 보호부(3)의 저전압 감지회로(3a)는 들어오는 입력전압을 가변저항(VR1)을 통해 조정하고 저항(R3)과 제너다이오드(ZD1)로 자체적인 기준전압을 발생하며 이들 신호를 비교기(U1)를 통해 비교 감지하여 입력전압의 조정값이 자체 기준전압보다 높으면 펄스 폭 제어부(4)에 고(high)출력을 보내 회로(100)의 동작이 정상적으로 이루어지게 하고 그 반대이면 펄스 폭 제어부(4)에 저(low)출력을 보내 출력을 SHUT DOWN시킨다.

또한, 입력전압 공급부(1)를 통하여 회로(100) 내에 전압이 공급되면 입력전압 보호부(3)의 과전압 감지회로(3b)는 들어오는 입력전압을 가변저항(VR2)을 통해 조정하고 저항(R9)과 저항(R12)으로 자체적인 기준전압을 발생하며 이들 신호를 비교기(U2)를 통해 비교 감지하여 입력전압의 조정값이 자체 기준전압보다 낮으면 펄스 폭 제어부(4)에 고(high)출력을 보내 회로(100)의 동작이 정상적으로 이루어지게 하고 그 반대이면 펄스 폭 제어부(4)에 저(low)출력을 보내 출력을 SHUT DOWN시킨다.

나아가, 과전압 감지회로(3a)는 비교기(U2)의 기준전압 단자에 구성된 콘덴서(C18)의 워밍업(worming up) 기능에 의하여 초기 돌입전류 인가시 비교기(U2)의 기준전압 단자를 로우(low)되게 한다. 이는 회로(100)가 안정(약 0.5초)될 때까지 출력이 나가지 않도록 하는 작용을 하게 되며 궁극적으로는 IGBT 회로(400)가 불안정한 노이즈(noise)신호에 의해 파손되는 것을 방지하기 위한, 즉 전원이 순간적으로 OFF되거나 ON되는 경우 회로가 불안정한 상태가 되어 IGBT 회로(400)에 불안정한 잡음이 유입되지 않도록 한다.

그리고, 입력전압 공급부(1)의 전압 레귤레이터(1b)를 통해 일정 전압을 공급받아 동작하는 펄스 폭 제어부(4)는 발진주파수의 조절을 통한 설정값과의 비교를 통해 이산화탄소 용접기의 전력제어를 위한 출력 조정량을 결정하게 되고 정전압/정전류 제어가 가능하게 되는데, 전력제어를 위한 출력 조정량의 결정은 전압/전류 전환부(5)의 릴레이(RY1) 선택에 의하여 회로(100)가 정전압모드 또는 정전류모드로 되는 경우 펄스 폭 제어부(4)의 PIN(CC)로 들어오는 신호와 PIN(FB)로 들어오는 신호와의 비교를 통해 이루어지게 된다.

전압/전류 전환부(5)의 릴레이(RY1)가 ON되어 회로(100)가 정전류모드로 되는 경우, 펄스 폭 제어부(4)의 PIN(CC)으로는 메인 컨트롤러부(300)의 출력신호가 커넥터(P2)를 통하여 입력되고 펄스 폭 제어부(4)의 PIN(FB)으로는 출력전류 감지센서(S1)인 분로(SHUNT)에서 오는 피드백신호를 전류신호 증폭부(7)에 의해 증폭된 후 전류신호 증폭부(7)의 PIN(GAO)을 통해 릴레이(RY1)를 거쳐 입력된다.

이때, 신호 비교부(6)의 비교기(U3)는 접지(GND)되어 기능이 정지되고 이에 의해 펄스 폭 제어부(4)에서 입력되는 신호의 양자간 비교를 통해 전력제어량을 결정하게 된다.

나아가, 펄스 폭 제어부(4)는 PIN(FR)에 연결된 가변저항(VR4)의 조절에 의해 발진주파수의 조절이 가능하게 된다.

한편, 전압/전류 전환부(5)의 릴레이(RY1)가 OFF되어 회로(100)가 정전압모드로 되는 경우, 커넥터(P4)를 통하여 들어오는 IGBT 회로(400)의 피드백 전압이 저항(R25)과 저항(R26)에 의해 낮은 전압으로 분압된 후 릴레이(RY1)를 거쳐 펄스 폭 제어부(4)의 PIN(FB)에 입력되고 메인 컨트롤러부(300)의 출력신호가커넥터(P2)를 통하여 펄스 폭 제어부(4)의 PIN(CC)에 입력되며, 펄스 폭 제어부(4)는 PIN(CC)과 PIN(FB)으로 입력되는 양자 신호를 비교하여 전력제어량을 결정하게 된다.

이때, 커넥터(P5)를 통하여 출력전류 감지센서(S1)인 분로(SHUNT)에서 들어오는 피드백신호는 전류신호 증폭부(7)를 통해 증폭된 후 PIN(GAO)을 통해 릴레이(RY1)로 입력되고 OFF상태인 릴레이(RY1)를 거쳐 비교기(U3)의 (-)단자로 연결되며 비교기(U3)의 (+)단자로 연결되는 신호[기준전압 발생부와 커넥터(P3) 및 커넥터(P3)의 출력단에 연결된 가변저항(VR5)에서 들어오는 조정값에 의해 임의로 설정된 설정값)와 비교하여 그 결과를 펄스 폭 제어부(4)로 출력하게 되는데, 임의의 설정값이 작을 경우 회로(100)의 동작이 진행되며 그 반대인 경우 펄스 폭 제어부(4)를 SHUT DOWN시켜 출력신호를 OFF시킨다. 미 설명된 릴레이(RY2)는 본 고안의 회로(100)가 정전압모드시 커넥터(P4)의 세 번째 핀이 접지(GND)되도록 하는 기능만을 지닌다.

여기서, 신호 비교부(5)를 통한 정전압 신호의 비교 감지는 IGBT 회로(400)의 파손을 방지하기 위하여 출력의 과전류를 차단하기 위한 것으로, 정전압회로인 경우 출력값이 저전압일 때 출력전압이 단락된 상태로 출력전류가 무한대가 되는 특성을 고려하여 입력전력의 제어를 통한 출력전류의 제어를 가능하게 한다.

펄스 폭 제어부(4)의 전력제어량 결정에 의해 출력된 신호는 IGBT 구동부(8)로 입력되어 전류증폭드라이버(8a)에 의해 출력파형을 반전신호로 전류 증폭하고, 출력파형 정류부(8b)를 통해 전류 증폭된 출력파형의 찌그러짐을 방지되게 함과 더불어 교류성분의 출력파형으로 변환시키며, 펄스 트랜스회로(8c)를 통해 교류성분의 출력파형을 전력 변환하여 IGBT 회로(400)에 구동신호를 출력한다.

한편, 펄스 폭 제어부(4)는 PIN(CC)와 PIN(FB)로 들어오는 신호에 의해 비교된 비교신호를 다시 한번 비교하는 기능이 있는데, 재(再) 비교신호는 입력전력 정류부(9)를 통해 입력되며, 이는 출력량 및 설정값을 서로 비교하여 나온 신호를 다시 입력전력량과 비교하게 함으로써 과전류에 대한 보호는 물론 레귤레이션(regulation)을 가능하게 한다.

이때, 입력전력 정류부(9)는 IGBT 회로(400) 출력단의 전류 트랜스포머 센서(S2)에서 펄스신호를 받아 이를 다이오드(D7∼D10)를 통해 정류하고 저항(R30,R31)을 통해 분압하며 가변저항(VR6)으로 그 값을 조절하여 펄스 폭 제어부(4)로 입력되게 한다.

더불어, IGBT 회로(400) 출력단의 전류 트랜스포머 센서(S3)에서 펄스신호를 받아 이를 다이오드(D3∼D6)를 통해 정류하고 저항(R18,R19)을 통해 분압하며 가변저항(VR7)으로 그 값을 조절하여 그 신호를 펄스 폭 제어부(4)로 입력되게 하는 입력과전력 보호부(10)는 펄스 폭 제어부(4)의 최대전력이 넘쳤을 경우 과전력을 보호하기 위한 것으로, 출력측 전압이나 전류 피드백 회로의 오동작이 발생하더라도 IGBT 회로(400)의 파손을 방지하게 된다.

상술한 바와 같은 구성 및 작용을 갖는 본 고안에 따른 이산화탄소 용접기용 펄스 폭 변조 회로(100)의 이해를 돕기 위해 회로구성상태를 디스플레이한 사진을 도 3에 나타내었다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 따른 이산화탄소(CO₂) 용접기용 펄스 폭 변조(PWM) 회로에 의하면, 회로 내에 릴레이를 사용한 전압/전류 전환부를 통해서 회로 내로 들어오는 피드백 신호를 서로 전환할 수 있도록 함으로써 정전압제어와 정전류제어가 각각 가능하게 되고, 입력전압 보호부를 통해 입력전압을 제어하여 펄스 폭 제어부의 출력이 제어되게 함은 물론 과전압 감지회로 내의 기준전압 단자에 추가된 콘덴서에 의하여 초기 워밍업 기능을 부여함으로써 회로의 안정된 상태를 유지되게 함은 물론 전력변환 반도체인 IGBT 회로의 파손을 방지할 수 있게 되고, 신호 비교부에 의해 펄스 폭 제어부의 출력을 제한되게 함으로써 회로가 정전압상태일 경우 발생할 수 있는 과전류의 출력을 제어할 수 있게 됨과 더불어 IGBT 회로의 파손을 방지할 수 있게 되며, 입력과전력 보호부에 의해 펄스 폭 제어부가 과전력이 될 경우 이를 보호하게 되므로 회로의 오동작에 따른 IGBT 회로의 파손을 방지할 수 있게 된다.

따라서, 기본적으로 정전압제어와 정전류제어가 각각 가능하게 되고 회로가 전체적으로 안정되며 더욱 향상되고 효율화된 펄스 폭 변조 제어가 이루어질 뿐만 아니라 전력변환 반도체인 IGBT 회로에 안정된 출력을 주어 이의 파손을 효율적으로 방지할 수 있게 된다.

Claims

회로내에 직류의 입력전압을 공급하는 입력전압 공급부(1)와, 발진주파수의 조절을 통한 설정값과의 비교를 통해 전력제어를 위한 출력 조정량을 결정하는 펄스 폭 제어부(4)와, 출력전류 감지센서(S1)에서 들어오는 출력전류를 증폭하는 전류신호 증폭부(7)와, 펄스 폭 제어되어 출력된 출력파형을 증폭/정류하고 전력변환하여 IGBT 회로(400)에 구동신호를 출력하는 IGBT 구동부(8)를 포함하여 이루어진 이산화탄소 용접기용 펄스 폭 변조 회로(100)에 있어서,

비교출력을 위한 기준전압을 발생하는 기준전압 발생부(2)와,

상기 입력전압 공급부(1)를 통해 공급되는 입력전압에 대해서 과전압 및 저전압을 비교 감지하여 이상시 출력을 OFF시키는 입력전압 보호부(3)와,

상기 펄스 폭 제어부(4)에서 정전압제어 및 정전류제어가 각각 가능하도록 피드백신호를 전환시키는 전압/전류 전환부(5)와,

상기 기준전압 발생부(2) 및 이산화탄소 용접기의 메인 컨트롤러부(300)에서 들어오는 조정값과 상기 전류신호 증폭부(7)를 통과한 출력전류의 피드백신호를 비교하여 그 결과를 상기 펄스 폭 제어부(4)로 출력하는 신호 비교부(6)와,

상기 IGBT 회로(400) 출력단의 전류 트랜스포머 센서(S2)에서 펄스신호를 받아 이를 정류/분압/조절하여 상기 펄스 폭 제어부(4)로 입력되게 하는 입력전력 정류부(9)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 용접기용 펄스 폭 변조 회로.
제1항에 있어서,

상기 IGBT 회로(400) 출력단의 전류 트랜스포머 센서(S3)에서 펄스신호를 받아 이를 정류/분압/조절하여 상기 펄스 폭 제어부(4)로 입력되게 함과 동시에 최대전력이 넘쳤을 경우 과전력을 보호하도록 한 입력과전력 보호부(10)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 용접기용 펄스 폭 변조 회로.
제1항에 있어서,

상기 입력전압 보호부(3)는 상기 입력전압 공급부(1)로부터 입력되는 입력전압을 조정하고 이를 자체적으로 발생시킨 기준전압과 비교하여 조정전압이 자체 기준전압보다 낮으면 저(low)출력되게 하는 저전압 감지회로(3a)와,

상기 입력전압 공급부(1)로부터 입력되는 입력전압을 조정하고 이를 자체적으로 발생시킨 기준전압과 비교하여 조정전압이 자체 기준전압보다 높으면 저(low)출력되게 하는 과전압 감지회로(3b)로 구성되게 하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 용접기용 펄스 폭 변조 회로.
제3항에 있어서,

상기 과전압 감지회로(3b)는 상기 입력전압 공급부(1)를 통한 초기 돌입전류 인가시 회로가 안정될 때까지 출력이 나가지 않도록 비교기(U2)의 기준전압 단자에 콘덴서(C18)를 추가로 구성하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 용접기용 펄스 폭변조 회로.
제1항에 있어서,

상기 전압/전류 전환부(5)는 릴레이(RY1)를 사용하여 정전압 및 정전류모드의 변환이 이루어지도록 구성하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 용접기용 펄스 폭 변조 회로.