具有包括至少第一二极管的输出整流器和相移双正向转换器的焊接型电力供应器制造技术

用于提供焊接型电力的电力供应器和方法包含具有第一转换器(24)和第二转换器(26)的相移双正向转换器以及控制器(27)和输出整流器。输出整流器具有至少一个阴极电流路径，其中阴极电流路径在电流在阴极电流路径中流动时产生阴极磁场。输出整流器还具有至少一个阳极电流路径，其中阳极电流路径在电流在阳极电流路径中流动时产生阳极磁场。阴极电流路径被设置且取向，并且阳极电流路径被设置且取向，以使得阴极磁场起作用以至少部分抵消阳极磁场。

A welding type power supply having an output rectifier including at least a first diode and a phase-shifting dual forward converter

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有包括至少第一二极管的输出整流器和相移双正向转换器的焊接型电力供应器
本公开大体上涉及焊接型电力供应器以及提供焊接型电力的领域。更具体来说，本公开涉及焊接型电力供应器以及使用相移双正向(PSDF)转换器来提供焊接型电力。
技术介绍
本公开是对第8,952,293号美国专利和第8,455,794号美国专利所示的焊接型电力供应器的改进，两个美国专利以引用方式并入本文中并且将用作焊接或切割应用中的PSDF的背景和描述的基础。此改进可还适用于电池充电器中所使用的PSDF，例如以引用方式并入本文中的第8,179,100号美国专利中所描述的。如本文所使用，焊接型电力表示适用于焊接、等离子体切割、感应加热和/或热丝焊接/预加热(包含激光焊接和激光熔覆)的电力。如本文所使用，焊接型电力电路表示接收输入电力并提供焊接型电力的电力电路。如本文所使用，焊接型电力供应器表示可提供焊接型电力的电力供应器。如本文所使用，焊接型输出电流表示适用于焊接、等离子体切割、感应加热和/或热丝焊接/预加热(包含激光焊接和激光熔覆)的电流。PSDF焊接电力供应器存在两种操作模式。第一模式是“同相”，其中两个正向转换器同相操作，这意味着其相应PWM接通和关断时段是同步的。第二模式是“相移”，其中第一转换器和第二转换器在其相应PWM接通和关断时段之间具有一些相对相移。通常希望将两个转换器尽可能同相操作，并且仅为了满足较高的动态输出负载要求(意味着较高的负载电压和/或高电流下的较快的di/dt电流转变)才相移成异相。就这来说，希望将可通过同相操作的转换器提供的操作范围最大化，以使得它们可在所有额定条件下提供额定或平均负载要求。还希望随着两个转换器相移成同相和异相而减小或最小化控制中的非线性。此外，希望两个转换器在它们同相操作时运送相对相同的电流，以使得它们具有类似热负载，并且当从串联或层叠的DC总线布置操作时提供相对匹配的负载。在串联或层叠布置中，希望两个转换器具有匹配的负载以避免针对DC总线的串联布置而产生电压失配的趋势。寄生电感或漏电感可对满足若干期望条件的能力具有有害影响。针对同相操作，较大值的寄生电感或漏电感将减小操作窗口，这意味着可在较高电流下针对同相操作而满足的最大负载电压的减小。针对相移操作，较高值的寄生电感可随着两个转换器相移成同相和异相而增大控制中的非线性的影响。针对两个转换器的串联或层叠布置，同相操作时的两个转换器之间的寄生电感或漏电感的失配可能导致负载电流的失配，其中负载电流的失配可能导致其热行为的失配并导致DC总线电压的失配。寄生电感和漏电感的这些有害影响可能对于PSDF焊接电力供应器的低电流(例如，100到150安)操作来说不成问题。这可包含两个转换器的操作，其中这两个转换器仅在低输出电流或降低的输出电流(例如，40到80安)下相移成异相。然而，针对高电流操作(例如，200到400安)，则包含这样的操作：其中两个转换器可能需要在全负载电流下或实际上在超过最大“额定”负载电流(例如，400到600安)的输出电流下相移成异相，这些有害影响可能对两个转换器的操作具有较显著的冲击。因此，需要一种焊接型电力供应器，其具有减小漏电路电感和/或寄生电路电感的至少一个正向转换器(包含PSDF)。
技术实现思路
本公开描述一种适用于PSDF焊接电力供应器的高电流操作的输出整流器布置，其中该输出整流器布置针对同相和相移操作而减小或最小化漏电路电感或寄生电路电感。此外，本公开描述了一种布置，其针对两个转换器具有接近匹配的寄生电感以针对同相操作而减小或最小化电流的失配。本公开还提供一种手段，其将汇集的DC电流传导到焊接电力供应负载而同时将寄生电路电感最小化。根据本公开的第一方面，一种焊接型电力供应器包含：正向转换器；控制器，连接到正向转换器；以及输出整流器。正向转换器接收输入电力并提供转换器输出电流。控制器控制正向转换器的切换。输出整流器接收转换器输出电流，并提供焊接型输出电流的至少部分。输出整流器包含至少第一二极管，并具有运送第一二极管电流的第一二极管电流路径。第一二极管电流路径包含第一阴极电流路径、第一二极管和第一阳极电流路径。当第一二极管电流在第一阴极电流路径中流动时，产生第一阴极磁场，并且当第一二极管电流在第一阳极电流路径中流动时，产生第一阳极磁场。第一阴极电流路径和第一阳极电流路径被设置并取向，以使得第一阴极磁场起作用以至少部分抵消第一阳极磁场。第一二极管电流是焊接型输出电流的至少部分中的至少一部分。根据本公开的第二方面，一种提供焊接型电力的方法包含：在正向转换器中接收输入电力；切换正向转换器以提供转换器输出电流；以及将转换器输出电流整流以提供焊接型输出电流的至少部分。整流还包含经由第一经整流电流路径而提供第一经整流电流，该第一经整流电流路径包含第一阴极电流路径和第一阳极电流路径。当第一经整流电流在第一阴极电流路径中流动时，产生第一阴极磁场，并且当第一经整流电流在第一阳极电流路径中流动时，产生第一阳极磁场。第一阳极磁场和第一阴极磁场至少部分相互抵消。根据本公开的第三方面，一种制造焊接型电力供应器的方法包含：提供相移双正向转换器；提供控制相移双正向转换器的控制器；以及提供将相移双正向转换器的输出整流的整流器。提供整流器包含将第一转换器正向二极管阴极、第一转换器续流二极管阴极、第二转换器正向二极管阴极以及第二转换器续流二极管阴极定位在分层总线和/或印刷电路板的第一层上。提供整流器还包含将第一转换器正向二极管阳极、第一转换器续流二极管阳极、第二转换器正向二极管阳极以及第二转换器续流二极管阳极定位在分层总线和/或印刷电路板中的至少一个的第二层上。将第一层接近第二层而定位以将来自阳极的磁场与来自阴极的磁场至少部分抵消。在一个替代方案中，第一二极管是续流二极管，并且输出整流器还包含至少一个正向二极管并具有运送正向电流的正向二极管电流路径。正向二极管电流路径包含正向阴极电流路径、至少一个正向二极管和正向阳极电流路径。当正向电流在正向阴极电流路径中流动时，产生正向阴极磁场，并且当正向电流在正向阳极电流路径中流动时，产生正向阳极磁场。正向阴极电流路径和正向阳极电流路径被设置并取向，以使得正向阴极磁场起作用以至少部分抵消正向磁场。正向电流是焊接型输出电流的至少部分中的至少第二部分。在另一实施例中，阴极电流路径和阳极电流路径被设置并取向，以使得第一阴极磁场抵消第一阳极磁场。在又一实施例中，续流阴极电流路径和正向阴极电流路径被至少部分共享，并且续流阳极电流路径和正向阳极电流路径被至少部分共享。在另一替代方案中，第二正向转换器接收输入电力并提供第二转换器输出电流。控制器连接到第二正向转换器并控制第二正向转换器的切换。控制器是相移双正向转换器控制器，并且第一正向转换器和第二正向转换器被连接为相移双正向转换器。第二输出整流器接收第二转换器输出电流，并提供焊接型输出电流的至少第二部分。第二输出整流器包含至少第二续流二极管，并具有运送第二续流电流的第二续流二极管电流路径。第二续流二极管电流路径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.如下定义其中主张专有财产或特权的本专利技术的实施例： /n一种焊接型电力供应器，包括：/n正向转换器，接收输入电力并提供转换器输出电流；/n控制器，连接到所述正向转换器以控制对所述正向转换器的切换；/n输出整流器，接收所述转换器输出电流，并提供焊接型输出电流的至少部分，其中所述输出整流器包含至少第一二极管，并且还包含运送第一二极管电流的第一二极管电流路径，其中所述第一二极管电流路径包含第一阴极电流路径、所述至少第一二极管和第一阳极电流路径，其中当所述第一二极管电流在所述第一阴极电流路径中流动时，产生第一阴极磁场，并且其中当所述第一二极管电流在所述第一阳极电流路径中流动时，产生第一阳极磁场，其中所述第一阴极电流路径被设置且取向并且所述第一阳极电流路径被设置且取向，以使得所述第一阴极磁场起作用以至少部分抵消所述第一阳极磁场，其中所述第一二极管电流是所述焊接型输出电流的所述至少部分中的至少第一部分。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170421 US 62/488,488;20180418 US 15/955,9561.如下定义其中主张专有财产或特权的本发明的实施例：
一种焊接型电力供应器，包括：
正向转换器，接收输入电力并提供转换器输出电流；
控制器，连接到所述正向转换器以控制对所述正向转换器的切换；
输出整流器，接收所述转换器输出电流，并提供焊接型输出电流的至少部分，其中所述输出整流器包含至少第一二极管，并且还包含运送第一二极管电流的第一二极管电流路径，其中所述第一二极管电流路径包含第一阴极电流路径、所述至少第一二极管和第一阳极电流路径，其中当所述第一二极管电流在所述第一阴极电流路径中流动时，产生第一阴极磁场，并且其中当所述第一二极管电流在所述第一阳极电流路径中流动时，产生第一阳极磁场，其中所述第一阴极电流路径被设置且取向并且所述第一阳极电流路径被设置且取向，以使得所述第一阴极磁场起作用以至少部分抵消所述第一阳极磁场，其中所述第一二极管电流是所述焊接型输出电流的所述至少部分中的至少第一部分。


2.根据权利要求1所述的焊接型电力供应器，其中所述至少第一二极管是续流二极管(D4)，并且其中所述输出整流器还包含至少一个正向二极管并且还包含运送正向电流的正向二极管电流路径，其中所述正向二极管电流路径包含正向阴极电流路径、所述至少一个正向二极管和正向阳极电流路径，其中当所述正向电流在所述正向阴极电流路径中流动时，产生正向阴极磁场，并且当所述正向电流在所述正向阳极电流路径中流动时，产生正向阳极磁场，其中所述正向阴极电流路径被设置且取向并且所述正向阳极电流路径被设置且取向，以使得所述正向阴极磁场起作用以至少部分抵消所述正向磁场，其中所述正向电流是所述焊接型输出电流的所述至少部分中的至少第二部分。


3.根据权利要求2所述的焊接型电力供应器，其中所述第一阴极电流路径被设置且取向并且所述第一阳极电流路径被设置且取向，以使得所述第一阴极磁场起作用以抵消所述第一阳极磁场，并且其中所述正向阴极电流路径被设置且取向并且所述正向阳极电流路径被设置且取向，以使得所述正向阴极磁场起作用以抵消所述正向磁场。


4.根据权利要求3所述的焊接型电力供应器，其中所述第一阴极电流路径和所述正向阴极电流路径被至少部分共享，并且其中所述第一阳极电流路径和所述正向阳极电流路径被至少部分共享。


5.根据权利要求2所述的焊接型电力供应器，还包括：
第二正向转换器，接收所述输入电力并提供第二转换器输出电流；
其中所述第一正向转换器和所述第二正向转换器被连接为相移双正向转换器，其具有作为焊接型输出电流的合并输出；并且
其中所述控制器连接到所述第二正向转换器以控制对所述第二正向转换器的切换，并且其中所述控制器是相移双正向转换器控制器；
第二输出整流器，接收所述第二转换器输出电流，并提供所述焊接型输出电流的至少第二部分；
其中所述第二输出整流器包含至少第二续流二极管，并且还包含运送第二续流电流的第二续流二极管电流路径，其中所述第二续流二极管电流路径包含第二续流阴极电流路径、所述至少第二续流二极管和第二续流阳极电流路径，其中当所述第二续流二极管电流在所述第二续流电流路径中流动时，产生第二续流阴极磁场，并且其中当所述第二续流二极管电流在所述第二续流阳极电流路径中流动时，产生第二续流阳极磁场，其中所述第二续流阴极电流路径被设置且取向并且所述第二续流阳极电流路径被设置且取向，以使得所述第二续流阴极磁场起作用以至少部分抵消所述第二续流阳极磁场，其中所述第二续流二极管电流是所述焊接型输出电流的所述至少第二部分中的至少第三部分；
其中所述输出整流器还包含至少第二正向二极管，并且还包含运送第二正向电流的第二正向二极管电流路径，其中所述第二正向二极管电流路径包含第二正向阴极电流路径、所述至少第二正向二极管和第二正向阳极电流路径，其中当所述第二正向电流在所述第二正向阴极电流路径中流动时，产生第二正向阴极磁场，并且其中当所述第二正向电流在所述第二正向阳极电流路径中流动时，产生第二正向阳极磁场，其中所述第二正向阴极电流路径被设置且取向并且所述第二正向阳极电流路径被设置且取向，以使得所述第二正向阴极磁场起作用以至少部分抵消所述第二正向磁场，其中所述第二正向电流是所述焊接型输出电流的所述至少第二部分中的至少第四部分；
其中所述第一阴极电流路径、所述正向阴极电流路径、所述第二续流阴极电流路径以及所述第二正向阴极电流路径被至少部分共享；并且
其中所述第一阳极电流路径、所述正向阳极电流路径、所述第二续流阳极电流路径以及所述第二正向阳极电流路径被至少部分共享。


6.根据权利要求5所述的焊接型电力供应器，其中所述至少一个续流二极管、所述至少一个第二续流二极管、所述至少一个正向二极管以及所述至少一个第二正向二极管中的至少一者是二极管组。


7.根据权利要求5所述的焊接型电力供应器，其中所述第一阴极电流路径、所述正向阴极电流路径、所述第二续流阴极电流路径以及所述第二正向阴极电流路径至少部分设置在分层总线和印刷电路板中的至少一者的第一层上，并且其中所述第一阳极电流路径、所述正向阳极电流路径、所述第二续流阳极电流路径以及所述第二正向阳极电流路径至少部分设置在所述分层总线和所述印刷电路板中的所述至少一者的第二层上。


8.根据权利要求7所述的焊接型电力供应器，其中所述第一层与所述第二层相隔0.01英寸以内。


9.根据权利要求7所述的焊接型电力供应器，其中所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯纳德·沃格尔，亚当·安德斯，丹尼斯·西格尔，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US