CN205324948U - 符合emc要求的igbt逆变氩弧焊和手弧焊机结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种符合EMC要求的IGBT逆变氩弧焊和手弧焊机结构，焊机电路板有两块，小控制板焊接在大控制板上，整个控制电路主要由输入滤波电路、逆变主电路、输出滤波电路、开关电源电路、IGBT的驱动电路、电流检测和整流变换电路、热保护检测和控制电路、电流给定电路、电磁阀控制电路、引弧电流控制电路、输出特性控制电路等十个功能电路组成；小控制板电路主要是输出特性控制电路，其核心由3846 PWM脉冲宽度调制芯片及其***器件组成，本实用新型具有：输入两级滤波、输出滤波、IGBT开关和输出整流抗干扰和还有电磁屏蔽措施；本实用新型解决了很多此类焊机无法通过EMC国际认证的问题，因而有更好的市场适应性。

Description

符合EMC要求的IGBT逆变氩弧焊和手弧焊机结构

技术领域

本实用新型涉及一种符合EMC要求的IGBT逆变氩弧焊和手弧焊机结构，属于逆变焊机技术领域。

技术背景

目前，逆变式氩弧焊和手弧焊两用机产品市场的竞争十分激烈，不仅体现在技术的先进性和优势上，还在很大程度上取决于焊机的功能和设计等方面。

国内外市场上，小型MOS管、IGBT管逆变式氩弧焊和手弧焊两用机的额定电流通常在80~200A（负载持续率100~15%）的水平。但大多数的此类焊机产品都无法通过EMC性能检测和认证，很多产品甚至还无法通过安全性认证，仅仅满足手弧焊的焊接要求。其产品出口会受到一定的限制。无法出口到要求焊机符合EMC性能和认证要求的国家或地区，如美国、澳大利亚、加拿大、欧盟等。

对于符合EMC和安全性等认证的焊机，由于其性能更好，因而其销售市场和应用的范围会更广。产品销售会更加有市场竞争力。然而，此类焊机，不同的电路、电路板和整机结构设计，控制原理和方式不同，电路板和整机的布局不同，其产品的安全性、EMC电磁兼容性、生产的工序和制作工艺等也会完全不同。这些都会影响产品的性能和成本。因此，如何在低成本的前提下，开发性能符合上述认证要求的焊机是有一定技术难度的。这也是本实用新型需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种符合EMC要求的IGBT逆变氩弧焊和手弧焊机结构，焊机电路板设计为两块，小控制板焊接在大控制板上，本实用新型主要有：1）输入两级滤波；2）输出滤波；3）IGBT开关和输出整流抗干扰；4）电磁屏蔽等，上述措施是保证本发明焊机产品能通过国际权威机构EMC性能和安全性检测和认证的重要前提，本实用新型优化了上述焊机的成本，提升了产品市场竞争力，本实用新型焊机的电路原理、电路板和整机结构等设计有自己的独特之处。

为实现上述目的采用以下技术方案：

一种符合EMC要求的IGBT逆变氩弧焊和手弧焊机结构，包括外壳部分、前面板部分、后面板部分及控制板部分，其特征在于：所述的控制板部分主要包括输入滤波电路、逆变主电路、输出滤波电路、开关电源电路、IGBT的驱动电路、电流检测和整流变换电路、热保护检测和控制电路、电流给定电路、电磁阀控制电路、引弧电流控制电路、输出特性控制电路这十个功能电路，各电路之间电路连接，控制板部分分为两块大控制板和小控制板，其中输出特性控制电路布局在小控制板上，其它的电路则布局在大控制板上；控制板部分的大电路板立着安装在壳体部分的底板上，控制板部分分为两块，小控制板是通过插件直接焊接在大控制板上的；

小控制板上主要布局有输出特性控制电路，输出特性控制电路由U2PWM脉冲宽度调制芯片（UC3846）、U1四个运算放大器，以及这些器件***的很多电阻、电容和二极管等器件组成。

所述的大控制板上设有输入两级滤波电路、输出滤波电路、IGBT开关和输出整流抗干扰电路。

外壳部分包括外壳和底板。

所述的后面板部分上安装有：电源开关、连接电磁阀的氩气进气嘴、供电电源线及插头、固线器、后部塑料面板、冷却风扇；电源线及插头连接到供电电网，电源开关（5）控制焊机电源的通或断，冷却风扇位于焊机的后部，冷风从焊机后部的进气孔进行，可使左侧电路部分的一些发热器件或零部件得到较好的冷却。

所述的前面板部分上安装有：塑料前面板或前面盖、两组输出快速接头座组件、连接氩弧焊枪的氩气出气嘴、工作电源指示灯）及热保护状态指示灯、手工焊电流输出调节电位器，两组输出快速接头座组件用于手工电弧焊时分别连接电焊钳电缆和工件夹电缆；工作电源指示灯指示电源接通；热保护状态指示灯则指示过热状态是否发生，当内部器件温度过高，超过动作温度时，在控制电路的作用下，一方面可使该指示灯点亮；另一方面，可使焊机停止焊接或输出。

上述措施是保证基于本发明电路制成的焊机产品能够通过EMC国际权威机构性能检测和认证的重要前提。需要说明的是：不是有上述滤波电路就可以解决EMC问题的。还涉及滤波电路中元器件和零部件的参数、材料、布置位置等设计和选择问题。例如，滤波电感的磁芯材料和绕组匝数的选择；电容参数的选择；滤波器布置的位置等，都会对EMC性能检测产生影响。

对不同电流等级和负载持续率要求的本实用新型焊机，可通过调整电路板上少量的零部件数量和规格参数，形成不同输出额定电流和负载持续率的产品，使产品系列化。例如，改变大电解电容的个数；改变整流桥参数；改变IGBT器件的电流等级和散热器尺寸；改变快速恢复二极管的型号和参数；改变逆变主变压器和输出滤波电抗器的规格和参数等，即可容易形成不同规格的系列产品。如200A/28V（25%，负载持续率，下同）、180A/27.2V（35%）、160A/26.4V（45%）、140A/25.6V（50%）、120A/24.8V（60%）、100A/24V（80%）、80A/23.2V（100%）多种电流等级和规格型号的产品。额定电流越小的，则额定负载持续率越高。当然，这些变化，目的是使产品的制作成本与相应机器的规格参数和性能指标相匹配。这样，每种规格型号的焊机才能实现最优化的成本控制。这就提升了所开发产品的市场竞争力。

本实用新型焊机由于具有良好的EMC电磁兼容性和安全性设计，解决了很多此类焊机无法通过EMC认证的问题，因而焊机有更好的市场适应性，其良好的电路及其结构设计也是本实用新型的优势所在，也是满足高效和低成本生产、高可靠性、制造技术先进性的重要保障。

附图说明

附图1是本实用新型焊机的***图。

附图2是本实用新型焊机的电路原理图；

附图3是本实用新型焊机大控制板的PCB元器件布局图；

附图4是本实用新型焊机小控制板的PCB元器件布局图。

具体实施方式

如图1-4所示，一种符合EMC要求的IGBT逆变氩弧焊和手弧焊机结构，其主要组成部分包括：

1）外壳部分。包括外壳2、背带1、底板11、外壳螺丝等。

2）后面板部分。后面板10上安装的零部件主要有：电源开关5、连接电磁阀的氩气进气嘴4、供电电源线及插头7、固线器6、后部塑料面板8、冷却风扇9等部分。电源线及插头7连接到供电电网。电源开关5控制焊机电源的通或断。冷却风扇9位于焊机的后部，冷风从焊机后部的进气孔进行。可使左侧电路部分的一些发热器件或零部件，如IGBT及散热器散热器、快速恢复二极管及散热器等零部件得到较好的冷却。这样的风道和冷却方式设计，有利于保障焊机电路工作的可靠性，也是本实用新型焊机实现较大电流和高负载持续率的重要原因之一。

3）前面板部分。焊机前面板上安装的零部件主要有：塑料前面板或前面盖12、输出快速接头座组件13、输出快速接头座组件14、连接氩弧焊枪的氩气出气嘴15、工作电源指示灯18，及热保护状态指示灯17、手工焊电流输出调节电位器16等部分。两组输出快速接头座组件13、14用于手工电弧焊时分别连接电焊钳电缆和工件夹电缆；工作电源指示灯18指示电源接通。热保护状态指示灯17则指示过热状态是否发生。当内部器件温度过高，超过动作温度时，在控制电路的作用下，一方面可使该指示灯点亮；另一方面，可使焊机停止焊接或输出。在焊机不输出的情况下，风机的冷却作用会使器件的温度降低。当降低到恢复动作温度时，焊机过热现象消除。过热指示灯熄灭。同时，焊机可再次焊接。当然，根据产品制作的需要，前面板12上还可设置电流表、电压表等部件，以扩展产品的功能或性能。

4）控制板部分。包括控制板3和该控制板上的很多零部件。例如，IGBT（4只）及其散热片、CBB475K/400V电容、470uF/400V大电解电容、小控制（PCB电路）板、2C3电容、2MT1电感、2MT2电感、驱动变压器、电流互感器或电流环、整流桥及其散热器、开关电源变压器、24V继电器、集成稳压器7815、MOS管IRFZ24N和IRF9Z24N、输出滤波电抗器、快速恢复二极管或整流管及其散热器、逆变主变压器等部分。小控制板上也有很多的电子元器件，如3846PWM控制芯片、运算放大器、电阻、电容等。

电路板控制部分与焊机前、后面板上的元器件，如电流调节电位器16、风扇9、指示灯17和18、电源开关5等，通过一些控制导线进行相互间的电路连接。各电路板之间，器件或零部件之间，按照本实用新型焊机的电路原理图关系（见附图2）连接在一起。可满足氩弧焊和手工焊两种焊接方法功能的电路输出特性控制。

如附图2所示，在控制板3上设有小控制板的接口MK1。两块控制电路板就是按照相应的接口标识和电路原理图连接在一起的。小控制板是通过插件直接焊接在大电路板上的。这样，电路板之间就无需采用连接线进行连接。

附图2是本实用新型焊机的电路原理图。整个控制电路主要由输入滤波电路、逆变主电路、输出滤波电路、开关电源电路、IGBT的驱动电路、电流检测和整流变换电路、热保护检测和控制电路、电流给定电路、电磁阀控制电路、引弧电流控制电路、输出特性控制电路等十个功能电路组成。从其电路的功能来看，主要是完成输入滤波、输出滤波、抗干扰、供电电源的产生、PWM脉冲宽度调节、IGBT管驱动控制、保护气体通断控制、氩弧焊和手弧焊焊接方法的逆变电路输出参数（电流）的负反馈控制等工作。最终在控制电路的作用下，实现氩弧焊和手工电弧焊接、满足EMC性能检测和认证等要求。下面对相关的功能电路进行一些说明：

见附图2，输入滤波电路由滤波电感2MT1和2MT2、滤波电容2C1~2C5、电阻2R1组成。

见附图2，逆变主电路由电源开关S1、输入滤波电路、BD1整流桥、PTC1热敏电阻、JR1继电器、C12、C13、C60、C61大电解电容、G1~G4IGBT管、T1逆变主变压器、D8~D11和D23~D24快速恢复二极管、输出滤波电路等组成全桥逆变主电路。由OUT（+）正极性和OUT（-）负极性输出端输出焊接电流和电压。

见附图2，输出滤波电路由输出电流滤波电感L、滤波电容C45和C46组成。

见附图2，开关电源电路由T4开关电源变压器、M1MOS管、IC2（3843）PWM脉冲宽度调制器，D15~16、D12和D14快速二极管、IC4（7915）和IC5（7815）集成稳压器，以及它们周围的电阻、电容、稳压管ZD3和ZD4等器件组成。

见附图2，IGBT的驱动电路由T3驱动变压器、Q6~Q9MOS场效应管、D4~D7快速二极管，以及它们***的电阻、电容等组成。

见附图2，电流检测和整流变换电路由电流检测环或T2电流互感器、D19~D22、运算放大器IC1C、电阻R45和R50~R52等组成。

见附图2，热保护检测和控制电路由热敏电阻RT2D、运算放大器IC1A和IC1B及其***的很多电阻、电容和二极管等器件、三极管Q5、光耦IC8、LEDY、CN2及其与之连接的焊机面板过热指示LED灯（黄色）等组成。LEDY（黄色）为焊接在电路板上的过热保护指示LED灯。安装热敏电阻RT2D时，让它的温度检测面紧贴IGBT的散热器。

见附图2，电流给定电路由运算放大器IC1D、与CN1连接的输出电流调节电位器、电流校正电位器RP1和RP2、电阻R46~R49、电容C66~C67等组成。

见附图2，输出特性控制电路由U2PWM脉冲宽度调制芯片（3846）、U1四个运算放大器，以及这些器件***的很多电阻、电容和二极管等器件组成。

见附图2，引弧电流控制电路由滤波电感L1、1U1光耦、1D1二极管、1Q1三极管，以及上述器件***相关的电阻、电容等组成。滤波电感L1的作用是防止干扰信号对后级控制电路的影响。当焊机的输出端OUT（+）和OUT（-）之间输出电压较高（例如，焊机空载）时，会有较大电流通过L1、1D1、1R1、1U1光耦（TL817）中的发光二极管回路，1U1光耦中的发光二极管会较好发光。此时，1U1光耦中的输出端和1R3电阻相当于短路，使1Q1三极管不导通。反之，只有当焊机的输出端OUT（+）和OUT（-）之间输出电压较低（例如，手弧焊焊条接触工件状态；氩弧焊时，焊枪中的钨针或钨极与工件短路状态）时，1U1光耦中的发光二极管几乎不会发光。此时，1U1光耦中的输出端和1R3电阻的两端不会短路，使1Q1三极管导通，与CN1插座连接的电流调节电位器的中点电位会受到影响，从而使焊机的输出发生变化。一旦输出端电压升高（例如，氩弧焊时焊枪中的钨针或钨极与工件短路接触后重新提起；或手弧焊焊条接触工件后重新提起），1Q1三极管又会不导通。由此可见，引弧电流控制是通过焊机输出端电压的高低来进行自动完成的。

见附图2，电磁阀控制电路由滤波电感L1、1U2光耦、1D3二极管、1D4稳压管、1Q2双向晶闸管或可控硅，以及上述器件***相关的电阻、电容等组成。滤波电感L1的作用是防止干扰信号对后级控制电路的影响。电磁气阀采用220V等电压供电的，连接至CN4插座。当1Q2双向晶闸管或可控硅导通时，电磁气阀接通D、F间的供电电源，使电磁气阀动作，可使氩弧焊时焊枪中有氩气保护气体流出。当然，气体的流量控制是通过安装在氩气瓶上的氩气流量计来手动调节和控制的。当焊机的输出端OUT（+）和OUT（-）之间有较高输出电压（例如，焊机空载和手工电弧焊接状态）时，1D4稳压管会击穿，会有电流通过L1、1R6、1D4、1R7、1U2光耦中的发光二极管、1R9回路，1U2光耦中的发光二极管会发光。此时，1U2光耦中的输出端和1C3电容短路，使1Q2双向晶闸管或可控硅不导通，与CN4插座连接的电磁气阀不动作。反之，只有当焊机的输出端OUT（+）和OUT（-）之间有较低输出电压（例如，手弧焊焊条与工件短路状态；氩弧焊时，焊枪中的钨针或钨极与工件短路，或正常氩弧焊接状态）时，1D4稳压管不会击穿，1U2光耦中的发光二极管不会发光。此时，1U2光耦中的输出端和1C3电容的两端不会短路，才能使1Q2双向晶闸管或可控硅导通，与CN4插座连接的电磁气阀动作。由此可见，电磁气阀的动作是通过焊机输出端电压的高低来进行自动控制的。手工焊时，通常用户是不会连接保护气路的，因此，电磁气阀的动作不会影响手工电弧焊接。而氩弧焊时，焊接之前，用户都会连接好保护气路，打开气瓶阀，预先调节好保护气体的流量，因此，电磁气阀的动作可使氩气保护气体从焊枪流出，实现对焊缝的保护。

本实用新型焊机其它部分功能电路的工作原理简述如下：如附图2所示。L与N端连接到220V/50Hz等供电电源。电源开关S1接通电网电源后，焊机通电。前面板上的白色电源指示灯（18）点亮。从电网来的交流电，先经过两级输入滤波电路，再经BD1整流桥整流后变为脉动直流电。整流后的输出，先经过PTC1热敏电阻，之后，对C12、C13、C60、C61大电解电容（470μF/400V）进行充电，电压逐渐升高，最后变为较为稳定的+310V直流电，由A、B间输出到后级电路。

JR1继电器会在电源开关S1接通，一定延时时间后动作，其触头闭合或短路PTC1热敏电阻。JR1继电器的延时是由其控制电路来实现的。C12、C13、C60、C61大电解电容的充电，先经过PTC1热敏电阻，之后再短接PTC1热敏电阻。这样的控制电路称为上电缓冲电路。

C12、C13、C60、C61大电解电容起着滤波的作用。+310V直流电一方面供给由G1~G4IGBT管、T1逆变主变压器和D8~D11、D23~D24快速恢复二极管、L输出滤波电抗等组成的全桥逆变主电路。其功能主要为：高压直流电转换为中频（几十KHz）交流电。T1逆变变压器实现电压降压和大电流输出的变换。D8~D11、D23~D24快速恢复二极管则是把逆变变压器输出的中频交流电变换为直流电。由于它变换后的电流波形是脉动的，不稳定，不利于焊接过程的稳定，因此，采用电流滤波电抗器L进行滤波。这样，输出的电流波形就会变得稳定。有利于获得高质量的焊缝。

另一方面，+310V直流电供给由T4开关电源变压器、M1MOS管、IC2（3843）PWM脉冲宽度调制器、D15~16、D12、D14快速二极管、IC4（7915）、IC5（7815）集成稳压器，以及它们周围的电阻、电容、稳压管ZD3和ZD4等器件组成的开关电源电路，产生+5V、+15V、+24V、-15V电源电压，供给相应的控制电路等带电工作。对于开关电源电路部分，由于M1MOS管与T4开关电源变压器的初级绕组，以及它们周围的ZD4稳压管、D15~D16二极管、很多电阻和电容等组成的电路，是属于+310V高压回路的。为确保控制电路的安全，在附图2中，采用了IC3（817）光电耦合器进行隔离。开关电源PWM控制小板的核心控制芯片是IC2，即3843PWM脉冲宽度调节器。其***的电阻、电容可设定其工作的相关参数。至于如何确定，需要查看UC3843（或TL3843）的相关使用资料或说明。这里不再重复。总之，IC2输出的脉冲为一定工作频率的驱动脉冲，可使附图2中的M1MOS管处于通断工作状态。在T4的4个电压输出电路部分，分别获得+5V、+15V、+24V、-15V电源电压。供给不同的器件和电路使用。例如，+24V通过CN3插头供给风扇工作；+15V和-15V电源电压供给运算放大器控制电路等。关于开关电源这部分的工作原理，以上部分只是进行了简单的说明。如果需要了解本电路部分详细的工作情况，涉及到开关电源的很多知识。读者可查询相关的开关电路书籍或资料作进一步的了解。这里不再详细说明。

由开关电源部分的电路及原理可知，本实用新型没有采用一般的控制变压器和相关的电压变换电路来产生上述4个电源电压。其电路取电来自主回路中的+310V。开关变压器的体积和尺寸、重量远小于一般的控制变压器，这就降低本实用新型焊机的成本，提升了焊机的技术附加值。

前面已经描述，附图2中，JR1继电器的动作时间是滞后于电源开关S1合上时刻的。即JR1继电器是延时动作的。当C12、C13、C60、C61大电解电容上的充电电压稳定后，该继电器才动作，其触头闭合PTC1热敏电阻，使本实用新型焊机正常逆变工作时，大电流是从继电器的触头流过的。这样的电路，称为上电缓冲电路。主要是防止电源开关S1接通瞬间，由于C12、C13、C60、C61大电解电容上没有电压，相当于短路，会形成较大的浪涌电流，烧坏电源开关S1。而上电缓冲电路的作用，就是通过合闸瞬间串入PTC1热敏电阻，来限制浪涌电流的。并且，PTC1热敏电阻的阻值，是随其温度上升而增大的。因此，上电缓冲电路可起到较好的保护作用。

附图2中，T3驱动变压器、Q6~Q9MOS场效应管、D4~D7快速二极管，以及它们***的电阻、电容等组成IGBT的驱动电路部分。4个IGBT，4路驱动，每个部分的驱动电路形式是一致的。该部分电路，输入的控制信号A5、A7来自输出特性控制电路中的U2PWM脉冲宽度调制芯片（UC3846）的AOUT和BOUT输出端。由于U2芯片输出的信号驱动功率小，故需要经过驱动功率电路进行放大，再通过T3驱动变压器及其***的驱动电路去控制4个IGBT的工作状态。U2脉冲宽度调制（PWM）芯片（UC3846）输出的控制信号是两组方波脉冲信号。两组方波脉冲信号在时间上有一个固定的时间差，专业上也称为死区时间。是保障IGBT两组开关交替工作的重要参数之一。该时间是通过UC3846芯片的***器件（RT端的R21和R22；CT端的C7）参数设置而确定的。至于如何确定，需要查看UC3846的相关使用资料或说明。这里不再重复。这里需要说明的是：PWM脉冲宽度调制信号是决定焊机逆变主电路输出电压和电流大小的信号。而PWM脉冲宽度调制信号则受焊机的电流调节给定信号Ug和电流负反馈信号Ufi决定。

见附图2，通过电流检测环或T2电流互感器，最后由电流检测和整流变换电路输出电流负反馈信号Ufi。连接至输出特性控制电路中的A24。

见附图2，输出电流调节电位器通过CN1连接至电流给定电路。通过电流给定电路，由运算放大器IC1D的输出端，即A21端获得电流调节给定信号Ug。电流校正电位器RP1和RP2，可校正焊机输出的最大和最小电流。通过与给定电位器的配合，可使焊机的输出电流符合铭牌中电流变化范围的要求。

本实用新型焊机氩弧焊和手工电弧焊输出特性的控制过程简述如下：

焊机后面板的开关合上接通供电电源极短的时间后（此期间，焊机电路进行上电缓冲控制，有一定的延时控制），焊机内部的上述各控制板带电工作。前面板上的白色电源指示LED灯亮，指示焊机带电。焊机内部的U2PWM脉冲宽度控制电路产生一个占空比较大的脉冲信号，使IGBT的驱动电路工作，使两组IGBT处于交替导通状态，最终使逆变主电路输出空载电压。当操作者调节好前面板上焊接电流的给定电位器信号Ug，并进行焊接时，通过电流检测环或T2电流互感器，由电流检测和整流变换电路可检测到逆变主电路中的变压器初级电流信号，即电流负反馈信号Ufi。该电流负反馈信号Ufi，与焊接电流给定信号Ug进行比较。比较后的差值信号，通过附图2中的输出特性控制电路，进行PI（比例和积分）调节控制。其输出的结果控制U2PWM芯片的脉冲宽度或占空比输出。通过IGBT的驱动电路，控制逆变主电路中IGBT的通断时间，最终决定焊机输出电流和电压的大小，实现输出电流参数的准确控制。并使焊机的输出特性为恒流带外拖的下降特性。进一步地说，当焊接电流给定信号Ug不变时，随着焊机电路检测到的负反馈Ufi电流信号增加，并且，达到给定的设定值后，焊接电流给定Ug信号与Ufi电流负反馈控制信号的差值会随电流增加而减小，通过PI控制后，使焊机输出PWM芯片的脉冲宽度或占空比减小，焊机的输出电压降低。这一过程，也就是所谓的电流截止负反馈控制。即只有当电流达到焊接电流电位器的设定值后才起作用的反馈控制。此后，随着电流微小的增加，电压降低会很多。当焊机输出电压下降到16V以下时，随着电压的降低，控制电路可使U2PWM芯片的脉冲宽度或占空比增加，使焊接电流按照设定的参数增大，最终形成恒流带外拖的下降特性。当焊接电流给定信号变化时，电流截止负反馈设定值不同，但其它的控制过程是类似的。这样，在电位器设定的最小和最大之间，就可获得无数条下降特性曲线。这样的控制，也是满足氩弧焊和手工电弧焊接的基本要求。关于U2PWM（3846）这部分电路的工作原理，以上部分只是进行了简单的说明。如果需要了解本电路部分详细的工作情况，涉及到3846芯片的很多知识。读者可查询相关的书籍或资料作进一步的了解。这里不再详细说明。

关于过热保护控制，下面进行一些说明。在焊机输出过程中，当IGBT的散热器发生过热现象时，或当热保护检测和控制电路中的（紧贴IGBT的散热器安装的）热敏电阻RT2D检测到IGBT的散热器过热时，通过热保护检测和控制电路中的运算放大器状态翻转，使三极管Q5导通，焊接在电路板上的过热保护指示LEDY灯点亮；与CN2连接的焊机面板过热指示LED灯（黄色）点亮。同时，IC8中的发光二极管发光，其内部的三极管导通。光耦IC8的输出信号，连接至输出特性控制电路。通过该电路，可关闭U2PWM芯片的脉冲输出，使焊机停止输出电流。在冷却风机的作用下，当过热现象消除时，控制电路才能继续输出PWM控制信号。同时过热指示灯（黄色）熄灭。这就实现了焊机过热保护。

关于本实用新型焊机的EMC电磁兼容性设计措施，主要有以下几个方面：1）输入两级滤波措施。见附图2，输入滤波电路由滤波电感2MT1和2MT2、滤波电容2C1~2C5、电阻2R1组成。采用了两级滤波的方式。一方面，主要是对来自电网的干扰信号进行滤波，减少或降低干扰信号对本发明焊机控制电路工作的不利影响，确保焊机可靠工作。另一方面，焊机电路产生的干扰信号，通过该滤波电路时，也会得到控制，可减少或降低来自焊机的干扰信号对供电电网的不利影响。需要注意的是：不是有上述滤波电路就可以解决EMC问题的。还涉及滤波电路中元器件和零部件的参数、材料、布置位置等设计和选择问题。例如，滤波电感的磁芯材料和绕组匝数的选择；电容参数的选择；滤波器布置的位置等，都会对EMC性能检测产生影响。2）输出滤波措施。见附图2，输出滤波电路由输出电流滤波电感L、滤波电容C45和C46组成。可抑制电流波动，减小电流波形中的毛刺突变信号。3）IGBT开关和输出整流抗干扰措施。见附图2，逆变主电路工作过程中，IGBT开关器件在通断控制过程中，会产生尖峰干扰信号。这些干扰信号是通过并联在IGBT器件两端的电阻和电容（如R22、C21；R25、C24；C15~C16等）抗干扰电路来加以降低或控制的。而并联在快速恢复二极管器件D8~D11、D23~D24两端的电阻和电容（如R27、C26；R26、C25；C44等）抗干扰电路则可以降低快速恢复二极管整流过程中的尖峰干扰信号。

此外，在结构设计方面，还有电磁屏蔽的措施。本实用新型的控制板（3）立着安装在底板上。逆变及控制电路等部分相当于被外壳（2）、底板（11）和后面板（10）、前面板组成的金属外壳包围。可起到隔离强电磁干扰、限制电磁辐射等作用。

上述措施是保证基于本发明电路制成的焊机产品能够通过EMC国际权威机构性能检测和认证的重要前提。

以上是本实用新型焊机各个电路部分以及氩弧焊和手弧焊方法的简要控制过程说明。由于本实用新型已经给出了附图2的详细电路原理图，因此，对于有电路阅读能力（或具备相关电路知识）的人来说，是完全可以读懂的。电路图就是一种无声的语言。但是，对于没有电路阅读能力（或不具备相关电路知识）的人来说，即使解释的再多，他们也是难以理解的。鉴于篇幅的关系，本文只能阐述主要的部分，以使读者能够更好地理解相关的工作原理和过程。

通过上述说明可见，本实用新型电路有自己独特的设计思路和方法。不仅可实现焊机氩弧焊和手弧焊两种焊接方法输出等控制，而且，所设计的控制电路和焊机的整机结构，都是使本实用新型焊机产品符合EMC和安全性认证要求，具有良好控制性能等技术优势的根本原因所在，也是满足产品高效和低成本生产、高可靠性、制造工艺技术先进性的重要保障。

此外，本实用新型的电路板之间连接简单，电路板上器件很多是采用自动贴片机和插件机完成加工的，其制作工序和生产工艺大为简化，降低产品重量、生产和运输成本。

以上内容是结合具体的焊机结构和电路板及控制功能对本实用新型所作的详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只限于这些说明。对本实用新型所述技术领域的其他技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干其它的推演和变换，这些都应该视为属于本实用新型保护的范畴。

Claims (6)

1.一种符合EMC要求的IGBT逆变氩弧焊和手弧焊机结构，包括外壳部分、前面板部分、后面板部分及控制板部分，其特征在于：所述的控制板部分主要包括输入滤波电路、逆变主电路、输出滤波电路、开关电源电路、IGBT的驱动电路、电流检测和整流变换电路、热保护检测和控制电路、电流给定电路、电磁阀控制电路、引弧电流控制电路、输出特性控制电路这十个功能电路，各电路之间电路连接，控制板部分分为两块大控制板和小控制板，其中输出特性控制电路布局在小控制板上，其它的电路则布局在大控制板上；控制板部分的大电路板立着安装在壳体部分的底板上，控制板部分分为两块，小控制板是通过插件直接焊接在大控制板上的。

2.如权利要求1所述的一种符合EMC要求的IGBT逆变氩弧焊和手弧焊机结构，其特征在于：小控制板上主要布局有输出特性控制电路，输出特性控制电路由U2PWM脉冲宽度调制芯片（UC3846）、U1四个运算放大器，以及这些器件***的很多电阻、电容和二极管等器件组成。

3.如权利要求1所述的一种符合EMC要求的IGBT逆变氩弧焊和手弧焊机结构，其特征在于：所述的大控制板上设有输入两级滤波电路、输出滤波电路、IGBT开关和输出整流抗干扰电路。

4.如权利要求1所述的一种符合EMC要求的IGBT逆变氩弧焊和手弧焊机结构，其特征在于：外壳部分包括外壳和底板。

5.如权利要求1所述的一种符合EMC要求的IGBT逆变氩弧焊和手弧焊机结构，其特征在于：所述的后面板部分上安装有：电源开关、连接电磁阀的氩气进气嘴、供电电源线及插头、固线器、后部塑料面板、冷却风扇；电源线及插头连接到供电电网，电源开关（5）控制焊机电源的通或断，冷却风扇位于焊机的后部，冷风从焊机后部的进气孔进行，可使左侧电路部分的一些发热器件或零部件得到较好的冷却。

6.如权利要求1所述的一种符合EMC要求的IGBT逆变氩弧焊和手弧焊机结构，其特征在于：所述的前面板部分上安装有：塑料前面板或前面盖、两组输出快速接头座组件、连接氩弧焊枪的氩气出气嘴、工作电源指示灯及热保护状态指示灯、手工焊电流输出调节电位器，两组输出快速接头座组件用于手工电弧焊时分别连接电焊钳电缆和工件夹电缆；工作电源指示灯指示电源接通；热保护状态指示灯则指示过热状态是否发生，当内部器件温度过高，超过动作温度时，在控制电路的作用下，一方面可使该指示灯点亮；另一方面，可使焊机停止焊接或输出。