CN103475254A - 逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路 - Google Patents

逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，包括整流桥D1、IGBT模块和主变压器T1，其中，所述IGBT模块中第一IGBT管G1、第三IGBT管G3的漏极和整流桥D1的正极输出端相连，第二IGBT管G2、第四IGBT管G4的源极和整流桥D1的负极输出端相连，所述第一IGBT管G1的源极和第二IGBT管G2的漏极相连形成第一逆变电源输出端，所述第三IGBT管G3的源极和第四IGBT管G4的漏极相连形成第二逆变电源输出端。本发明提供的逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，能够提高逆变频率，并且保持较低的开关损耗，满足对电弧的高精度控制。

Description

逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路
技术领域
本发明涉及一种焊接电源驱动电路，尤其涉及一种逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路。
背景技术
随着IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）逆变技术越来越成熟、频率越来越高、功率越来越大，现已广泛地应用于逆变焊接电源中，目前逆变全桥软开关技术比较稳定、成熟的主要还是在逆变频率约为20KHz左右，这样的响应速度很难满足对电弧的高精度控制，而且输出功率和焊机可靠性受到很大影响。逆变频率高于20KHZ的一般用IGBT硬开关技术（单端正激式、半桥逆变式、全桥(硬开关)逆变式等），且对IGBT的使用一般为单管，造成IGBT的开关损耗大、大功率输出时可靠性较低、同时主变压器体积大、效率低。
常规的40KHZ焊接电源受IGBT芯片技术制约，一般只能采用IGBT单管，如图1所示，由整流桥D1、IGBT、主变压器T1和滤波电容等组成。其中IGBT的工作频率提高到40KHZ以后开关损耗是比较大的，这对IGBT的散热条件有很高的要求。另外主变压器T1铁芯的使用效率低，同等条件下铁芯截面约为逆变全桥软开关焊接电源变压器的1倍，整机体积明显受限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，能够提高逆变频率，并且保持较低的开关损耗，满足对电弧的高精度控制。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，包括整流桥D1、IGBT模块和主变压器T1，其中，所述IGBT模块包括第一IGBT管G1、第二IGBT管G2、第三IGBT管G3和第四IGBT管G4；所述第一IGBT管G1、第三IGBT管G3的漏极和整流桥D1的正极输出端相连，所述第二IGBT管G2、第四IGBT管G4的源极和整流桥D1的负极输出端相连，所述第一IGBT管G1的源极和第二IGBT管G2的漏极相连形成第一逆变电源输出端，所述第三IGBT管G3的源极和第四IGBT管G4的漏极相连形成第二逆变电源输出端；所述第一逆变电源输出端、第二逆变电源输出端和谐振电感L2、谐振电容C7串联后和主变压器T1的输入回路相连。
上述的逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，其中，所述整流桥D1的正极输出端、负极输出端两端并联有压敏电阻RY1和滤波电路，所述滤波电路包括电容C1、电容C2和电容C3，所述电容C1和电容C2串联后再和电容C3并联。
上述的逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，其中，所述压敏电阻RY1为氧化锌压敏电阻器。
上述的逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，其中，所述第二逆变电源输出端和第三IGBT管G3的源极之间连接有吸收电容C5，所述第二逆变电源输出端和第四IGBT管G4的漏极之间连接有吸收电容C6，所述吸收电容C5、吸收电容C6、谐振电感L2和谐振电容C7一起形成谐振电路。
上述的逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，其中，所述第一逆变电源输出端和第二逆变电源输出端之间串联有电流取样互感器HG1，所述电流取样互感器HG1的原边线圈匝数和副边线圈匝数之比为150～250:1。
上述的逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，其中，所述电流取样互感器HG1的原边线圈匝数和副边线圈匝数之比为200:1。
上述的逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，其中，所述主变压器T1的一路输出回路和换向电感L1相连形成负载回路。
上述的逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，其中，所述第一IGBT管G1、第二IGBT管G2、第三IGBT管G3和第四IGBT管G4的栅极和频率为20KHZ～40KHZ的开关脉冲电路相连。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，通过四个IGBT管形成的两路双管IGBT模块代替单管正激，从而提高逆变频率，并且保持较低的开关损耗，满足对电弧的高精度控制。
附图说明
图1为现有逆变单端正激式焊接电源驱动电路结构示意图；
图2为本发明逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图2为本发明逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路结构示意图。
请参见图1，本发明提供的逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路包括整流桥D1、IGBT模块和主变压器T1，其中，所述IGBT模块包括第一IGBT管G1、第二IGBT管G2、第三IGBT管G3和第四IGBT管G4；所述第一IGBT管G1、第二IGBT管G2、第三IGBT管G3和第四IGBT管G4的栅极和频率为20KHZ～40KHZ的开关脉冲电路相连；第一IGBT管G1和第二IGBT管G2可以采用一个集成的双管高速IGBT模块，第三IGBT管G3和第四IGBT管G4也可以采用一个集成的双管高速IGBT模块；
所述第一IGBT管G1、第三IGBT管G3的漏极和整流桥D1的正极输出端相连，所述第二IGBT管G2、第四IGBT管G4的源极和整流桥D1的负极输出端相连，所述第一IGBT管G1的源极和第二IGBT管G2的漏极相连形成第一逆变电源输出端，所述第三IGBT管G3的源极和第四IGBT管G4的漏极相连形成第二逆变电源输出端；
所述第一逆变电源输出端、第二逆变电源输出端和谐振电感L2、谐振电容C7串联后和主变压器T1的输入回路相连。
本发明提供的逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，其中，所述整流桥D1的正极输出端、负极输出端两端并联有压敏电阻RY1和滤波电路，所述滤波电路包括电容C1、电容C2和电容C3，所述电容C1和电容C2串联后再和电容C3并联。所述第二逆变电源输出端和第三IGBT管G3的源极之间连接有吸收电容C5，所述第二逆变电源输出端和第四IGBT管G4的漏极之间连接有吸收电容C6，所述吸收电容C5、吸收电容C6、谐振电感L2和谐振电容C7一起形成谐振电路。所述压敏电阻RY1可选择氧化锌（ZnO）压敏电阻器。
上述的逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，所述第一逆变电源输出端和第二逆变电源输出端之间串联有电流取样互感器HG1，所述电流取样互感器HG1的原边线圈匝数和副边线圈匝数之比为150～250:1，优选为200:1，具体根据实际电路需要进行选择。所述主变压器T1有多路输出，其中一路输出回路和换向电感L1相连形成负载回路。
综上所述，本发明提供的逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，改变常规40KHZ逆变单端正激式焊接电源电路设计，通过四个IGBT管形成的两路双管IGBT模块代替单管正激，从而提高逆变频率，并且保持较低的开关损耗，满足对电弧的高精度控制。具体优点如下：1、采用先进高速IGBT模块确保性能稳定可靠；2、采用合理的驱动和谐振电路参数确保IGBT模块工作在理想状态，即实现0电压、0电流开通和关断。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1.一种逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，包括整流桥D1、IGBT模块和主变压器T1，其特征在于，所述IGBT模块包括第一IGBT管G1、第二IGBT管G2、第三IGBT管G3和第四IGBT管G4；
所述第一IGBT管G1、第三IGBT管G3的漏极和整流桥D1的正极输出端相连，所述第二IGBT管G2、第四IGBT管G4的源极和整流桥D1的负极输出端相连，所述第一IGBT管G1的源极和第二IGBT管G2的漏极相连形成第一逆变电源输出端，所述第三IGBT管G3的源极和第四IGBT管G4的漏极相连形成第二逆变电源输出端；
所述第一逆变电源输出端、第二逆变电源输出端和谐振电感L2、谐振电容C7串联后和主变压器T1的输入回路相连。
2.如权利要求1所述的逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，其特征在于，所述整流桥D1的正极输出端、负极输出端两端并联有压敏电阻RY1和滤波电路，所述滤波电路包括电容C1、电容C2和电容C3，所述电容C1和电容C2串联后再和电容C3并联。
3.如权利要求1所述的逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，其特征在于，所述压敏电阻RY1为氧化锌压敏电阻器。
4.如权利要求1所述的逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，其特征在于，所述第二逆变电源输出端和第三IGBT管G3的源极之间连接有吸收电容C5，所述第二逆变电源输出端和第四IGBT管G4的漏极之间连接有吸收电容C6，所述吸收电容C5、吸收电容C6、谐振电感L2和谐振电容C7一起形成谐振电路。
5.如权利要求1所述的逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，其特征在于，所述第一逆变电源输出端和第二逆变电源输出端之间串联有电流取样互感器HG1，所述电流取样互感器HG1的原边线圈匝数和副边线圈匝数之比为150～250:1。
6.如权利要求5所述的逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，其特征在于，所述电流取样互感器HG1的原边线圈匝数和副边线圈匝数之比为200:1。
7.如权利要求1所述的逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，其特征在于，所述主变压器T1的一路输出回路和换向电感L1相连形成负载回路。
8.如权利要求1所述的逆变全桥式软开关焊接电源驱动电路，其特征在于，所述第一IGBT管G1、第二IGBT管G2、第三IGBT管G3和第四IGBT管G4的栅极和频率为20KHZ～40KHZ的开关脉冲电路相连。
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