一种单片机控制的IGBT单管多功能氩弧焊机及其电路制造技术

本实用新型专利技术涉及逆变焊机技术领域，具体的讲是一种单片机控制的IGBT单管多功能氩弧焊机及其电路，本实用新型专利技术通过单片机进行控制，在硬件电路的基础上加上软件的手段对焊机的功能进行强化，在保护电路的设计的时候，既使用硬件的保护手段，也加上了软件的监控和保护，在前控制面板上，加上了数码管显示功能以及发光二极管指示功能，起到警示以及提醒的目的；此外本实用新型专利技术还增设了一个显示电压值的数码管显示功能，在空载状态下可以显示空载电压数值，在焊接过程中则可以实时显示焊接电压输出值。本实用新型专利技术结构合理、性能优良、参数性能、通用兼容性高、可靠性高的同时具备手工电弧焊、直流氩弧焊和直流脉冲氩弧焊等多功能的特点。

A single chip IGBT multi function argon arc welding machine and its circuit controlled by a single chip microcomputer

The utility model relates to the technical field of inverter welding machine, in particular to a single IGBT controlled multifunctional argon arc welding machine and circuit, the utility model is controlled by MCU, function and software based on the hardware circuit of the welder means strong, when in the protection circuit design, protection it means using hardware, also with the monitoring and protection of the software in the control panel, plus a digital display and LED indicator function, play a warning and reminder purpose; moreover the utility model is also provided with a digital display voltage value display function in load. Can display the no-load voltage value in the welding process can be real-time display of welding voltage output value. The utility model has the advantages of reasonable structure, excellent performance, parameter performance, universal compatibility and high reliability, and has many functions such as manual electric arc welding, DC argon arc welding and DC pulsed argon arc welding.

【技术实现步骤摘要】
一种单片机控制的IGBT单管多功能氩弧焊机及其电路
本技术涉及逆变焊机
，具体的讲是一种单片机控制的IGBT单管多功能氩弧焊机及其电路。
技术介绍
氩弧焊焊机的销量很大，应用广泛。但是焊机质量会受很多方面因素的影响，如风道设计、电路板设计、控制电路、制作工业等等，这些因素最终会影响产品的市场竞争力。目前，国内外市场上，逆变式氩弧焊机的额定电流通常为120~500A的水平。对于此类焊机而言，如果设计不是很合理，容易出现以下问题：1）暂载率达不到预期。原因：焊机工作冷却不足，即冷却风道设计存在缺陷、关键性功率器件散热得不到保障；2）高频信号处理不当引起的机器失控或失灵情况。原因：高频信号带来的干扰问题没有引起重视，处理不当所致；3）生产工艺复杂，生产成本高。为此设计一种结构稳定、散热迅速的单片机控制的IGBT单管工业级多功能氩弧焊机及其电路是十分有必要的。
技术实现思路
本技术突破了现有技术的难题是，设计了一种结构稳定、散热迅速的单片机控制的IGBT单管工业级多功能氩弧焊机及其电路。为了达到上述目的，本技术设计了一种单片机控制的IGBT单管多功能氩弧焊机，包括机箱、主板、控制板，其特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单片机控制的IGBT单管多功能氩弧焊机，包括机箱、主板、控制板，其特征在于：机箱由底板（35）、前面板（11）、后面板（34）和罩壳（26）组成，罩壳（26）的上方设有手柄（1），后面板（34）下半部分嵌设有风机（33），风机（33）的前方设有风机网罩（32），后面板（34）上半部分设有进水接头（31）、进气接头（30）、固定架（28）、电源接线盒（27），固定架（28）内固定有空气开关（29），底板（35）下方四个底角分别固定有机脚（36），底板（35）上方设有主板（23），主板（23）的旁边设有变压器（37）、电感（15），变压器（37）与电感（15）之间设有高频吸收板（16），电感（...

【技术特征摘要】
1.一种单片机控制的IGBT单管多功能氩弧焊机，包括机箱、主板、控制板，其特征在于：机箱由底板（35）、前面板（11）、后面板（34）和罩壳（26）组成，罩壳（26）的上方设有手柄（1），后面板（34）下半部分嵌设有风机（33），风机（33）的前方设有风机网罩（32），后面板（34）上半部分设有进水接头（31）、进气接头（30）、固定架（28）、电源接线盒（27），固定架（28）内固定有空气开关（29），底板（35）下方四个底角分别固定有机脚（36），底板（35）上方设有主板（23），主板（23）的旁边设有变压器（37）、电感（15），变压器（37）与电感（15）之间设有高频吸收板（16），电感（15）的另一侧设有压力开关固定架（14），电感（15）的上方设有三通接头（17），三通接头（17）的上方连接有高频电感（18），高频电感（18）的一侧设有电流传感器（19），高频电感（18）的另一侧设有连接铜排（13），主板（23）、电流传感器（19）、高频电感（18）、连接铜排（13）的上方铺设有中隔板（25），中隔板（25）的上方设有护线圈（20）、三相整流桥（24）、高频起弧板（22）、三相电源（21）、控制板（2）和电磁阀（3），中隔板（25）的前方设有控制面板（4），前面板（11）上嵌设有三芯航空插座（12）、水路输出接头（10）、正负极输出接头（9）、前输出气接头（8）、两芯航空插座（7）、键形开关（5）、旋钮（6），三芯航空插座（12）、水路输出接头（10）、正负极输出接头（9）、前输出气接头（8）、两芯航空插座（7）、键形开关（5）、旋钮（6）均贯穿前面板（11）与控制面板（4）相连。2.根据权利要求1所述的一种单片机控制的IGBT单管多功能氩弧焊机，其特征在于：所述主板（23）由快恢复输出整流板（23-1）、单管IGBT模块（23-9）、散热器、快恢复二极管（23-6）、IGBT逆变板（23-5）、支撑板（23-4）组成，支撑板（23-4）的一侧设有快恢复二极管（23-6），快恢复二极管（23-6）贴设在散热器一（23-2）上方，散热器一（23-2）的一侧与支撑板（23-4）相连，散热器一（23-2）的另一侧与快恢复输出整流板（23-1）相连，支撑板（23-4）的另一侧与散热器二（23-3）的一侧相连，散热器二（23-3）上设有单管IGBT模块（23-9）、热敏电阻（23-7）、绝缘块（23-8），散热器二（23-3）的另一侧与IGBT逆变板（23-5）相连。3.一种单片机控制的IGBT单管多功能氩弧焊机的电路，包括主控电路、IGBT逆变电路、IGBT驱动控制电路、整流输出电路、高频起弧电流、控制板电路和辅助电源电路，其特征在于：所述主控电路如下：380V电源与三相空气开关K的一侧相连，三相空气开关K的另一侧分为两路，分别与三相电源（21）的一侧、三相整流桥（24）相连，三相电源（21）的另一侧与控制板（2）的一侧相连，三相整流桥（24）与滤波电路（A）、IGBT逆变电路（B）相互并连，IGBT逆变电路（B）与驱动板（38）的一侧相连，驱动板（38）的另一侧与控制板（2）的一侧相连，控制板（2）还与整流输出电路（D）、高频起弧电路（C）、辅助电源电路（E）相连。4.根据权利要求3所述的一种单片机控制的IGBT单管多功能氩弧焊机的电路，其特征在于：所述IGBT逆变电路（B）如下：PWR1端口的1号端口分为十一路，分别与IGBT管T16的集电端、IGBT管T11的集电端、IGBT管T13的集电端、IGBT管T12的集电端、电容C56的一端、电容C9的一端、电阻R93的一端、电容C15的一端、热敏电阻RT4的一端、继电器J25的4号端口相连，热敏电阻RT4的另一端分为两路，分别与继电器J25的3号端口、DC+IN1端口相连，电容C15的另一端分为九路，分别与电容C3的一端、电阻R93的另一端、电阻R95的一端、电容C16的另一端、电容C13的一端、电容C9的另一端、电容C12的一端、电容C56的另一端、电容C57的一端相连，IGBT管T12的发射端分为四路，分别与IGBT管T10的集电端、IGBT管T13的发射端、IGBT管T14的集电端、OUTA1端口相连，IGBT管T11的发射端分为四路，分别与IGBT管T15的集电端、IGBT管T16的发射端、IGBT管T17的集电端、变压器T18的1号端口相连，变压器T18的2号端口与OUTB1端口相连，变压器T18的3号端口与CT-B端口相连，变压器T18的4号端口与CT-A端口相连，PWR1的2号端口分为十路，分别与IGBT管T17的发射端、IGBT管T15的发射端、IGBT管T14的发射端、IGBT管T10的发射端、电容C57的另一端、电容C12的另一端、电容C13的另一端、电阻R95的另一端、电容C3的另一端、DC-IN1端口相连，IGBT管T17的基极与G4B端口相连，IGBT管T16的基极与G2B端口相连，IGBT管T15的基极与G4A端口相连，IGBT管T14的基极与G3B端口相连，IGBT管T13的基极与G1B端口相连，IGBT管T12的基极与G1A端口相连，IGBT管T11的基极与G2A端口相连，IGBT管T10的基极与G3A端口相连，所述继电器J25的1号端口分为三路，分别与二极管D7的一端、二极管D9的一端、三极管Q19的集电极相连，二极管D9的另一端与稳压二极管ZD3的一端相连，三极管Q19的基极与稳压二极管ZD4的一端相连，稳压二极管ZD4的另一端分为两路，分别与稳压二极管ZD3的另一端、电阻R4的一端相连，三极管Q19的发射极与电容C14的一端相连，电容C14的另一端分为两路，分别与电阻R4的另一端、电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端分为两路，分别与二极管D7的一端、继电器J25的2号端口相连。5.根据权利要求3所述的一种单片机控制的IGBT单管多功能氩弧焊机的电路，其特征在于：所述IGBT驱动控制电路如下：DRV1的1号端口与VCC端口相连，DRV1的2号端口接地，DRV1的3号端口与-VCC端口相连，DRV1的4号端口为PWM-A端口分为四路，分别与电容C58的一端、电阻R100的一端、电容C46的一端、电阻R78的一端相连，电阻R78的另一端分为两路，分别与电容C46的另一端、稳压二极管Z45的一端相连，稳压二极管Z45的另一端与三极管Q15的基极相连，三极管Q15的发射端分为两路，分别与VCC端口、三极管Q16的发射端相连，三极管Q15的集电极与电阻R77的一端相连，电阻R77的另一端分为两路，分别与三极管Q17的集电极、变压器TR2的1号端口相连，三极管Q17的发射端接地，三极管Q17的基极与稳压二极管Z46的一端相连，稳压二极管Z46的另一端分为两路，分别与电阻R100的另一端、电容C58的另一端相连，DRV1的5号端口为PWM-B端口分为4路，分别与电阻R79的一端、电容C51的一端、电阻R75的一端、电容C52的一端相连，电阻R79的另一端分为两路，分别与电容C51的另一端、稳压二极管Z35的一端相连，稳压二极管Z35的另一端与三极管Q16的基极相连，三极管Q16的集电极与电阻R76的一端相连，电阻R76的另一端分为两路，分别与三极管Q18的集电极、变压器TR2的2号端口相连，三极管Q18的发射极接地，三极管Q18的基极与稳压二极管Z36的一端相连，稳压二极管Z36的另一端分为两路，分别与电阻R75的另一端、电容C52的另一端相连，变压器TR2的3号端口分为五路，分别与三极管Q9的集电极、电阻R90的一端、稳压二极管Z49的一端、电阻R56的一端、稳压二极管Z38的一端相连，稳压二极管Z38的另一端分为两路，分别与电阻R56的另一端、稳压二极管Z37的一端相连，稳压二极管Z37的另一端与电阻R55的一端相连，电阻R55的另一端分为三路，分别与电阻R80的一端、电容C25的一端、稳压二极管Z47的一端相连，电阻R80的另一端与稳压二极管Z48的一端相连，稳压二极管Z48的另一端分为两路，分别与电阻R90的另一端、稳压二极管Z49的另一端相连，稳压二极管Z47的另一端分为三路，分别与电容C25的另一端、三极管Q9的发射极、二极管D11的一端相连，三极管Q9的基极分为两路，分别与二极管D16的一端、电阻R88的一端相连，二极管D11的另一端分为三路，分别与二极管D16的另一端、电阻R88的另一端、变压器TR2的4号端口相连，变压器TR2的5号端口分为三路，分别与二极管D19的一端、二极管D20的一端、电阻R98的一端相连，二极管D20的另一端分为两路，分别与电阻R98的另一端、三极管Q21的基极相连，二极管D19的另一端分为三路，分别与三极管Q21的发射极、电容C27的一端、稳压二极管Z53的一端相连，稳压二极管Z53的另一端分为三路，分别与电容C27的另一端、电阻R99的一端、电阻R63的一端相连，电阻R99的另一端与稳压二极管Z54的一端相连，稳压二极管Z54的另一端分为两路，分别与电阻R101一端、稳压二极管Z55的一端相连，电阻R63的另一端与稳压二极管Z41的一端相连，稳压二极管Z41的另一端分为两路，分别与电阻R64的一端、稳压二极管Z42的一端相连，稳压二极管Z42的另一端分为五路，分别与电阻R64的另一端、稳压二极管Z55的另一端、电阻R101的另一端、三极管Q21的集电极、变压器TR2的6号端口相连，变压器TR2的7号端口分为五路，分别与三极管Q20的集电极、电阻R97的一端、稳压二极管Z52的一端、电阻R60的一端、稳压二极管Z40的一端相连，稳压二极管Z40的另一端分为两路，分别与电阻R60的另一端、稳压二极管Z39的一端相连，稳压二极管Z39的另一端与电阻R59的一端相连，电阻R59的另一端分为三路，分别与电阻R96的一端、电容C26的一端、稳压二极管Z50的一端相连，电阻R96的另一端与稳压二极管Z51的一端相连，稳压二极管Z51的另一端分为两路，分别与电阻R97的另一端、稳压二极管Z52的另一端相连，稳压二极管Z50的另一端分为三路，分别与电容C26的另一端、三极管Q20的发射极、二极管D17的一端相连，三极管Q20的基极分为两路，分别与二极管D18的一端、电阻R91的一端相连，二极管D17的另一端分为三路，分别与二极管D18的另一端、电阻R91的另一端、变压器TR2的8号端口相连，变压器TR2的9号端口分为三路，分别与二极管D14的一端、二极管D15的一端、电阻R50的一端相连，二极管D15的另一端分为两路，分别与电阻R50的另一端、三极管Q8的基极相连，二极管D14的另一端分为三路，分别与三极管Q8的发射极、电容C24的一端、稳压二极管Z32的一端相连，稳压二极管Z32的另一端分为三路，分别与电容C24的另一端、电阻R51的一端、电阻R65的一端相连，电阻R51的另一端与稳压二极管Z33的一端相连，稳压二极管Z33的另一端分为两路，分别与电阻R52一端、稳压二极管Z34的一端相连，电阻R65的另一端与稳压二极管Z43的一端相连，稳压二极管Z43的另一端分为两路，分别与电阻R87的一端、稳压二极管Z44的一端相连，稳压二极管Z44的另一端分为五路，分别与电阻R87的另一端、稳压二极管Z34的另一端、电阻R52的另一端、三极管Q8的集电极、变压器TR2的10号端口相连。6.根据权利要求3所述的一种单片机控制的IGBT单管多功能氩弧焊机的电路，其特征在于：所述的整流输出电路如下：变压器T1的3号端口分为五路，分别与电阻R1的一端、二极管D4的一端、二极管D4’的一端、二极管D3的一端、二极管D3’的一端相连，电阻R1的另一端与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与电容C14的一端相连，电容C14的另一端分为十六路，分别与二极管D4的另一端、二极管D4’的另一端、二极管D3的另一端、二极管D3’的另一端、电容C15的一端、二极管D2的一端、二极管D2’的一端、OUT1端口、二极管D1的一端、二极管D1’的一端、二极管D8的一端、二极管D8’的一端、二极管D7的一端、二极管D7’的一端、OUT2端口、二极管D6的一端、二极管D6’的一端、二极管D5的一端、二极管D5’的一端、电容C17的一端、电容C13的一端相连，电容C13的另一端与J2相连，电容C17的另一端与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端分为五路，分别与二极管D6的另一端、二极管D6’的另一端、二极管D5的另一端、二极管D5’的另一端、变压器T1的8号端口相连，变压器T1的5号端口分为五路，分别与二极管D7的另一端、二极管D7’的另一端、二极管D8的另一端、二极管D8’的另一端、电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端与电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端与电容C16的另一端相连，变压器T1的6号端口分为五路，分别与二极管D2的另一端、二极管D2’的另一端、二极管D1的另一端、二极管D1’的另一端、电阻R3的一端、电阻R3的另一端与电阻R4的一端、电阻R4的另一端与电容C15的一端相连，电容C13的另一端与支撑芯片J2相连。7.根据权利要求3所述的一种单片机控制的IGBT单管多功能氩弧焊机的电路，其特征在于：所述高频起弧电路如下：芯片U2的VREF端口分为两路，分别与电阻R11的一端、电阻R4的一端相连，电阻R11的另一端分为两路，分别与芯片U2的VFB端口、支撑芯片J5的1号端口相连，支撑芯片J5的2号端口接地，支撑芯片J5的3号端口与电容C14的一端相连，电容C14的另一端接地，芯片U2的VCC端口与芯片U4的VOUT端口相连，芯片U4的GND端口接地，芯片U4的VIN端口与28V电源相连，芯片U2的GND端口接地，芯片U2的OUT端口与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端分为两路，分别与电阻R17的一端、场效应管T3的门极相连，电阻R17的另一端接地，场效应管T3的漏电极与变压器T4的1号端口相连，变压器T4的2号端口与28V电源相连，变压器T4的3号端口分为两路，分别与G2端口的2号端口、电容C15的一端相连，电容C15的另一端与支撑芯片J7的1号端口相连，支撑芯片J7的2号端口分为两路，分别与G2端口的1号端口、变压器T4的HV端口相连，场效应管T3的源极分为两路，分别与电阻R18的一端、电阻R16的一端相连，电阻R18的另一端接地，电阻R16的另一端与芯片U2的ISENSE端口相连，电阻R4的另一端与芯片U2的RT/CT端口相连。8.根据权利要求3所述的一种单片机控制的IGBT单管多功能氩弧焊机的电路，其特征在于：所述控制板电路如下：外围接口J28的1号端口为R_LINK端口，分为两路，分别与电容C135的一端、电阻R154的一端相连，所述外围接口J28的2号端口为P_LINK端口，分为两路，分别与电容C136的一端、电阻R156的一端相连，所述外围接口J28的3号端口为KEY1端口，与电容C137的一端相连，外围接口J28的4号端口为24VP端口，分为两路，分别与电阻R155的一端、电容C139的一端相连，外围接口J28的5号端口为GND_SIGNAL端口，与电容C138的一端相连，外围接口J28的6号端口为Remote_POT端口，与电容C140的一端相连，外围接口J28的7号端口为UP端口，与电容C141的一端相连，外围接口J28的8号端口为DOWN端口，与电容C142的一端相连，所述电容C135~C142的另一端集成线束与J27端口相连，所电阻R155的另一端分为三路，分别与24V电源、电阻R156的另一端、电阻R154的另一端相连，所述KEY1端口与光电耦合器U14的2号端口相连，光电耦合器U14的1号端口与电阻R49的一端相连，电阻R49的另一端与24V电源相连，光电耦合器U14的4号端口与5V电源相连，光电耦合器U14的3号端口分为两路，分别与焊枪开关端口、电阻R45的一端相连，电阻R45的另一端接地；所述R_LINK端口与光电耦合器U20的2号端口相连，光电耦合器U20的1号端口与电阻R79的一端相连，电阻R79的另一端与24V电源相连，光电耦合器U20的4号端口与5V电源相连，光电耦合器U20的3号端口分为两路，分别与R_LINK_F端口、电阻R78的一端相连，电阻R78的另一端接地；所述P_LINK端口与光电耦合器U21的2号端口相连，光电耦合器U21的1号端口与电阻R81的一端相连，电阻R81的另一端与24V电源相连，光电耦合器U21的4号端口与5V电源相连，光电耦合器U21的3号端口分为两路，分别与P_LINK_F端口、电阻R80的一端相连，电阻R80的另一端接地；所述UP端口与光电耦合器U23的2号端口相连，光电耦合器U23的1号端口与电阻R104的一端相连，电阻R104的另一端与24V电源相连，光电耦合器U23的4号端口与5V电源相连，光电耦合器U20的3号端口分为两路，分别与GUN_UP端口、电阻R103的一端相连，电阻R103的另一端接地；所述DOWN端口与光电耦合器U22的2号端口相连，光电耦合器U22的1号端...

【专利技术属性】
技术研发人员：何杰，滕玮，
申请(专利权)人：上海和宗焊接设备制造有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31