CN101954527A - 一种小型逆变焊机电路 - Google Patents

Abstract

一种小型逆变焊机电路，包括供电电路、逆变电路，所述逆变电路包括直流电源浮驱电路、高频PWM信号发生电路、第一开关管电路、浮驱变压器T1、高压直流电源、负电压产生电路、无源吸收电路、第二开关管电路、功率变压器T2。采用超高频逆变技术+无源吸收软开关技术，主频开关频率达到200kHz，加上无源吸收电路吸收电路中的干扰信号，在高频的开关下，并不降低逆变效率，实现了产品成本的优化；本发明的主能量转换元件—功率变压器，在同等的输出功率下，本发明能够节约三分之二的变压器的成本；电路高频化后，大大缩小了能量转换元件，如变压器、电感等的体积，最大幅度的降低了产品的成本。<u/>

Description

一种小型逆变焊机电路 

技术领域

本发明涉及逆变焊机领域，尤其是小型逆变焊机电路的改善，使电路中主变压器体积变小的技术。 

背景技术

现有技术中，逆变焊机的体积一般比较大，其主要原因是，逆变焊机的逆变电路中主变压器的线圈体积较大，导致了整个逆变焊机体积变大。如中国专利公开号为201385176的一种新型逆变焊机输出整流保护电路,主要由变压器TM,与变压器TM副边的第一抽头相连的二极管D1、与第二抽头相连的电感L及与第三抽头相连的二极管D2组成,其特征在于,在第一抽头与二极管D1之间、第三抽头与二极管D2之间还分别设有磁环M。本发明去掉了传统的阻容保护电路,不仅使得电路结构更为简单,而且还能同时降低变压器原边对开关管的选用要求,从而使得其制作成本下降约10%。同时,由于在变压器的副边抽头与二极管之间串有磁环,能有效的解决二极管的过电压和过电流问题,可有效提高二极管的可靠性及整个电路的稳定性，由于该逆变焊机采用的低频逆变技术，因此导致了其主变压器的线圈较大。另外，又如中国专利201124282的一种逆变焊机的供电电路,该逆变焊机的供电电路,包括三相交流输入端、三相整流模块、低频滤波模块、逆变模块、输出整流模块以及焊接输出端,所述低频滤波模块包括LC滤波电路,所述三相交流输入端与所述三相整流模块之间设有高频滤波模块,所述LC滤波电路的电感L上并联有二极管D。本发明消除谐波损耗,提升了逆变焊机的功率,起到了节能效果,延长了逆变焊机的使用寿命，该逆变电路存在同样的问题，在一定功率下，采用低频逆变技术，使主变压器的主边线圈感应电动势低，电流变大，导致其线圈增大，这类逆变焊机的体积一般比较大。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种小型逆变焊机电路，采用高频逆变技术，时焊机功率密度大、体积小、重量轻，而且性价比高。 

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种小型逆变焊机电路，包括供电电路、逆变电路，所述逆变电路包括直流电源浮驱电路、高频PWM信号发生电路、第一开关管电路、浮驱变压器T1、高压直流电源、负电压产生电路、无源吸收电路、第二开关管电路、功率变压器T2；所述第一开关管电路主要包括P沟道MOS管Q1、N沟道MOS管Q2，所述浮驱变压器T1包括主线圈P1、副线圈P2、P3，所述高频PWM信号发生电路通过电容C1、C2分别与MOS管Q1的栅极和MOS管Q2的栅极连接，所述主线圈P1同名端与直流电源浮驱电路的正极连接，另一端与分别与MOS管Q1、Q2的漏极连接；所述第二开关管电路包括四个N沟道MOS管Q3-Q6，所述副线圈P2同名端通过第一负电压产生电路后分别与MOS管Q3、Q4的栅极连接，所述副线圈P3同名端通过第二负电压产生电路后分别与MOS管Q5、Q6的栅极连接；所述高压直流电源正极与MOS管Q3、Q4的漏极连接，所述MOS管Q5、Q6的源极接地；所述功率变压器T2包括主线圈K1、若干副线圈K2-Kn，主线圈K1的同名端与MOS管Q3、Q4的源极连接，另一端与MOS管Q5、Q6的漏极连接；所述副线圈K2-Kn之间相互并联，副线圈K2-Kn同名端通过滤波稳压电路输出至负载。高频PWM信号发生电路发出高频的PWM信号，控制P沟道MOS管Q1、N沟道MOS管Q2，又因为MOS管Q1、Q2相反，同一时间只能有一个MOS管导通，当MOS管Q1导通，MOS管Q2截止时，浮驱变压器T1被短路；当MOS管Q1截止，MOS管Q2导通时，直流电源浮驱电路向浮驱变压器T1供电，由于两个MOS管Q1、Q2不断的交替导通和截止，使得浮驱变压器T1能够产生感应电动势。另外，由于控制MOS管Q1、Q2的PWM信号为高频信号，使得浮驱变压器T1主线圈P1的感应电动势大，在一定的功率下，其感应电流就越小，浮驱变压器的感应线圈就越小。浮驱变压器T1的副线圈P2、P3经变压后，具有相同的交流电，由于副线圈P2、P3的电压周期性变化，使得其输出的电压发生正负的变化，当处于正电压输出时，第二开关管电路处于关断状态时，功率变压器T2的电压为0；当处于负电压输出时，第二开关管电路处于开通状态时，功率变压器T2的电压为高压直流电源的电压；由于第二开关管不断的开通和截止 交替变化，使得功率变压器T2能够产生感应电动势，副线圈K2-Kn之间相互并联，能够增大输出的电流。 

作为改进，所述第一负电压产生电路包括电容C3、稳压二极管D1、单向二极管D2，所述电容C3与稳压二极管D1并联后一端与副线圈P2的同名端连接，另一端与单向二极管D3连接后与功率变压器T2的同名端连接；所述第二负电压产生电路包括电容C4、稳压二极管D3、单向二极管D4，所述电容C4与稳压二极管D3并联后一端与副线圈P3的同名端连接，另一端与单向二极管D4连接后与功率变压器T2的另一端连接。当副线圈P2处于电压处于正半周期时，其同名端输出正电压，并向电容C3充电，此时，单向二极管D2两端电压为正，不能使MOS管Q3、Q4导通；当电容C3充满电后，单向二极管D2两端的电压为变为0；当副线圈电压处于负半周期时，其电流方向反向，电容C3开始向副线圈P2的同名端放电，此时单向二极管D2两端电压为负，利用该负电压驱动MOS管Q3、Q4导通。同理，副线圈与第二负电压产生电路具有相同工作原理。 

作为改进，所述高频PWM信号发生电路为200KHz PWM信号发生器，PWM信号发生器的正极端分别与电容C1、C2连接，负极端接地。 

作为改进，所述直流电源浮驱电路为24V直流电源。 

作为改进，直流高压电源为300V直流电源。 

作为改进，所述无源吸收电路包括二极管D5-D8，所述二极管D8阳极接地，阴极与二极管D5连接后与高压直流电源正极连接，所述二极管D7阳极接地，阴极与第一负电压产生电路输出连接，所述二极管D6阳极与MOS管Q5、Q6漏极连接，阴极与高压直流电源正极连接，所述二极管D5、D6之间设有电容C5，所述二极管D7、D8之间设有电容C6。无源吸收电路吸收电路中的干扰信号，在高频的开关下，并不降低逆变效率，实现了产品成本的优化。 

作为改进，所述供电电路包括整流电路U1、整流电路U2、开关电源电路，外部交流电通过整流电路U1后输出至所述高压直流电源；外部交流电通过开关电源电路后输出低压直流电源至直流电源浮驱电路和风机。 

作为改进，所述功率变压器T2为EER43的铁氧体磁芯高频变压器。 

本发明与现有技术相比所带来的有益效果是： 

采用超高频逆变技术+无源吸收软开关技术，主频开关频率达到200KHz，这个频率已经是逆变行业产品化应用技术的高端，此外很少有高频大功率成功应用的产品，加上无源吸收电路吸收电路中的干扰信号，在高频的开关下，并不降低逆变效率，实现了产品成本的优化；本发明的主能量转换元件—功率变压器，为EER43的铁氧体磁芯高频变压器，常规应用下，只能完成1000W以下的功率的能量转换，而在本发明中，超高频逆变技术下，最大能输出3500W的功率，这意味着在同等的输出功率下，本发明能够节约三分之二的变压器的成本；电路高频化后，大大缩小了能量转换元件，如变压器、电感等的体积，最大幅度的降低了产品的成本，提高了逆变焊机的市场竞争力。

附图说明

图1为本发明逆变电路图。 

图2为本发明供电电路图。 

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。 

一种小型逆变焊机电路，包括供电电路、逆变电路。如图1所示，所述逆变电路包括直流电源浮驱电路、高频PWM信号发生电路、第一开关管电路、浮驱变压器T1、高压直流电源、负电压产生电路、无源吸收电路、第二开关管电路、功率变压器T2。所述高频PWM信号发生电路为200KHz PWM信号发生器2；所述直流电源浮驱电路为24V直流电源1；直流高压电源5为300V直流电源；所述功率变压器T2为EER43的铁氧体磁芯高频变压器。所述第一开关管电路3主要包括P沟道MOS管Q1、N沟道MOS管Q2，所述浮驱变压器T1包括主线圈P1、副线圈P2、P3，所述高频PWM信号2发生电路通过电容C1、C2分别与MOS管Q1的栅极和MOS管Q2的栅极连接，所述主线圈P1同名端与直流电源浮驱电路的正极连接，另一端与分别与MOS管Q1、Q2的漏极连接。所述第二开关管电路7包括四个N沟道MOS管Q3-Q6，所述副线圈P2同名端通过第一负电压产生电路4后分别与MOS管Q3、Q4的栅极连接，所述副线圈P3同名端通过第二负电压产生电路后分别与MOS管Q5、Q6的栅极连接。所述高压直流电源5正极与MOS管Q3、Q4的漏极连接，所述MOS管Q5、Q6的源极接地。所述功率变压器T2包括主线圈K1、若干副线圈K2-Kn，主线圈K1的同名端与MOS管Q3、Q4的源极连接，另一端与MOS管Q5、Q6的漏极连接；所述副线圈K2-K4之间相互并联，副线圈K2-K4同名端通过滤波稳压电路8输出至负载。高频PWM信号发生电路发出高频的PWM信号，控制P沟道MOS管Q1、N沟道MOS管Q2，又因为MOS管Q1、Q2相反，同一时间只能有一个MOS管导通，当MOS管Q1导通，MOS管Q2截止时，浮驱变压器T1被短路；当MOS管Q1截止，MOS管Q2导通时，直流电源浮驱电路向浮驱变压器T1供电，由于两个MOS管Q1、Q2不断的交替导通和截止，使得浮驱变压器T1能够产生感应电动势。另外，由于控制MOS管Q1、Q2的PWM信号为高频信号，使得浮驱变压器T1主线圈P1的感应电动势大，在一定的功率下，其感应电流就越小，浮驱变压器的感应线圈就越小。浮驱变压器T1的副线圈P2、P3经变压后，具有相同的交流电，由于副线圈P2、P3的电压周期性变化，使得其输出的电压发生正负的变化，当处于正电压输出时，第二开关管电路处于关断状态时，功率变压器T2的电压为0；当处于负电压输出时，第二开关管电路处于开通状态时，功率变压器T2的电压为高压直流电源的电压；由于第二开关管不断的开通和截止 交替变化，使得功率变压器T2能够产生感应电动势，副线圈K2-Kn之间相互并联，能够增大输出的电流。 

所述第一负电压产生电路包括电容C3、稳压二极管D1、单向二极管D2，所述电容C3与稳压二极管D1并联后一端与副线圈P2的同名端连接，另一端与单向二极管D3连接后与功率变压器T2的同名端连接；所述第二负电压产生电路包括电容C4、稳压二极管D3、单向二极管D4，所述电容C4与稳压二极管D3并联后一端与副线圈P3的同名端连接，另一端与单向二极管D4连接后与功率变压器T2的另一端连接。当副线圈P2处于电压处于正半周期时，其同名端输出正电压，并向电容C3充电，此时，单向二极管D2两端电压为正，不能使MOS管Q3、Q4导通；当电容C3充满电后，单向二极管D2两端的电压为变为0；当副线圈电压处于负半周期时，其电流方向反向，电容C3开始向副线圈P2的同名端放电，此时单向二极管D2两端电压为负，利用该负电压驱动MOS管Q3、Q4导通。同理，副线圈与第二负电压产生电路具有相同工作原理。 

所述无源吸收电路6包括二极管D5-D8，所述二极管D8阳极接地，阴极与二极管D5连接后与高压直流电源正极连接，所述二极管D7阳极接地，阴极与第一负电压产生电路输出连接，所述二极管D6阳极与MOS管Q5、Q6漏极连接，阴极与高压直流电源正极连接，所述二极管D5、D6之间设有电容C5，所述二极管D7、D8之间设有电容C6。无源吸收电路吸收电路中的干扰信号，在高频的开关下，并不降低逆变效率，实现了产品成本的优化。 

如图2所示，所述供电电路包括整流电路U1、整流电路U2、开关电源电路9，外部交流电通过整流电路U1后输出至所述高压直流电源5；外部交流电通过开关电源电路后输出低压直流电源至直流电源浮驱电路和风机。 

本发明采用超高频逆变技术+无源吸收软开关技术，主频开关频率达到200KHz，这个频率已经是逆变行业产品化应用技术的高端，此外很少有高频大功率成功应用的产品，加上无源吸收电路吸收电路中的干扰信号，在高频的开关下，并不降低逆变效率，实现了产品成本的优化；本发明的主能量转换元件—功率变压器，为EER43的铁氧体磁芯高频变压器，常规应用下，只能完成1000W以下的功率的能量转换，而在本发明中，超高频逆变技术下，最大能输出3500W的功率，这意味着在同等的输出功率下，本发明能够节约三分之二的变压器的成本；电路高频化后，大大缩小了能量转换元件，如变压器、电感等的体积，最大幅度的降低了产品的成本，提高了逆变焊机的市场竞争力。 

Claims (8)

1.一种小型逆变焊机电路，包括供电电路、逆变电路，其特征在于：所述逆变电路包括直流电源浮驱电路、高频PWM信号发生电路、第一开关管电路、浮驱变压器T1、高压直流电源、负电压产生电路、无源吸收电路、第二开关管电路、功率变压器T2；所述第一开关管电路主要包括P沟道MOS管Q1、N沟道MOS管Q2，所述浮驱变压器T1包括主线圈P1、副线圈P2、P3，所述高频PWM信号发生电路通过电容C1、C2分别与MOS管Q1的栅极和MOS管Q2的栅极连接，所述主线圈P1同名端与直流电源浮驱电路的正极连接，另一端与分别与MOS管Q1、Q2的漏极连接；所述第二开关管电路包括四个N沟道MOS管Q3-Q6，所述副线圈P2同名端通过第一负电压产生电路后分别与MOS管Q3、Q4的栅极连接，所述副线圈P3同名端通过第二负电压产生电路后分别与MOS管Q5、Q6的栅极连接；所述高压直流电源正极与MOS管Q3、Q4的漏极连接，所述MOS管Q5、Q6的源极接地；所述功率变压器T2包括主线圈K1、若干副线圈K2-Kn，主线圈K1的同名端与MOS管Q3、Q4的源极连接，另一端与MOS管Q5、Q6的漏极连接；所述副线圈K2-Kn之间相互并联，副线圈K2-Kn同名端通过滤波稳压电路输出至负载。

2.根据权利要求1所述的一种小型逆变焊机电路，其特征在于：所述第一负电压产生电路包括电容C3、稳压二极管D1、单向二极管D2，所述电容C3与稳压二极管D1并联后一端与副线圈P2的同名端连接，另一端与单向二极管D3连接后与功率变压器T2的同名端连接；所述第二负电压产生电路包括电容C4、稳压二极管D3、单向二极管D4，所述电容C4与稳压二极管D3并联后一端与副线圈P3的同名端连接，另一端与单向二极管D4连接后与功率变压器T2的另一端连接。

3.根据权利要求1所述的一种小型逆变焊机电路，其特征在于：所述高频PWM信号发生电路为200KHz PWM信号发生器，PWM信号发生器的正极端分别与电容C1、C2连接，负极端接地。

4.根据权利要求1所述的一种小型逆变焊机电路，其特征在于：所述直流电源浮驱电路为24V直流电源。

5.根据权利要求1所述的一种小型逆变焊机电路，其特征在于：直流高压电源为300V直流电源。

6.根据权利要求1所述的一种小型逆变焊机电路，其特征在于：所述无源吸收电路包括二极管D5-D8，所述二极管D8阳极接地，阴极与二极管D5连接后与高压直流电源正极连接，所述二极管D7阳极接地，阴极与第一负电压产生电路输出连接，所述二极管D6阳极与MOS管Q5、Q6漏极连接，阴极与高压直流电源正极连接，所述二极管D5、D6之间设有电容C5，所述二极管D7、D8之间设有电容C6。

7.根据权利要求1所述的一种小型逆变焊机电路，其特征在于：所述供电电路包括整流电路U1、整流电路U2、开关电源电路，外部交流电通过整流电路U1后输出至所述高压直流电源；外部交流电通过开关电源电路后输出低压直流电源至直流电源浮驱电路和风机。

8.根据权利要求1所述的一种小型逆变焊机电路，其特征在于：所述功率变压器T2为EER43的铁氧体磁芯高频变压器。

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