一种用于提高逆变式弧焊电源IGBT工作可靠性的电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于提高逆变式弧焊电源IGBT工作可靠性的电路，涉及逆变式弧焊电源，解决了滞后臂不易实现零电流关断的问题。本实用新型专利技术包括PWM控制电路，PWM控制电路包括相互连接的超前臂PWM控制电路和滞后臂PWM控制电路，超前臂PWM控制电路和滞后臂PWM控制电路之间连接有滞后臂延时电路，滞后臂延时电路包括二极管V1、电阻R1、电阻R2和电容C1；电阻R1、电阻R2相互串联后与二极管V44并联，二极管V1的正极、电阻R2均与第一节点连接，第一节点接入滞后臂PWM控制电路，二极管V1的负极、电阻R1均与第二节点连接，第二节点接入超前臂PWM控制电路，电阻R1与电阻R2的共有端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地。本实用新型专利技术能实现滞后臂延时关断等优点。

A circuit for improving IGBT reliability of inverter arc welding power supply

【技术实现步骤摘要】
一种用于提高逆变式弧焊电源IGBT工作可靠性的电路
本技术涉及逆变式弧焊电源，具体涉及一种用于提高逆变式弧焊电源IGBT工作可靠性的电路。
技术介绍
目前市场上出售的逆变式弧焊电源，多数为全桥IGBT逆变电源，IGBT工作方式分为硬开关和软开关两种。硬开关工作状态，IGBT开关损耗大、发热量大。选用IGBT时，必须选择性能可靠、设计裕量要求大；必须使用足够大的散热器，材料成本高。软开关工作状态，IGBT无开关损耗，对IGBT参数要求不高，裕量要求小，IGBT工作可靠性高。但是软开关电路的PWM控制电路更复杂，如图3所示，PWM控制电路包括超前臂PWM控制电路和滞后臂PWM控制电路，PWM控制电路的输入端接收PI控制信号，两个输出端分别连接超前臂IGBT驱动控制电路及滞后臂IGBT驱动控制电路，超前臂IGBT驱动控制电路的输出端连接超前臂IGBT-1及超前臂IGBT-2，滞后臂IGBT驱动控制电路连接滞后臂IGBT-3及滞前臂IGBT-4；超前臂为活动臂进行PWM调节，滞后臂为固定臂不进行PWM调节，超前臂与滞后臂各自互补导通，输出功率的调节是由调节超前臂的脉宽来进行。在实际使用过程中的软开关工作状态如图1所示，包括超前臂G1、超前臂G2、滞后臂G3、滞后臂G4；超前臂和滞后臂导通时，电流依次流过电容C1、变压器TM1、电容C3、电感L1及滞后臂V4后从负极输出；如图2所示，当超前臂IGBT关断后，变压器漏抗形成的环流，电流从变压器TM1流出依次经过电容C3、电感L1、滞后臂V4、滞后臂V2流回变压器TM1。但是，逆变式弧焊电源的输出功率达到极限时，超前臂IGBT驱动脉宽将达到最大，与滞后臂脉宽相等。超前臂IGBT关断后初级回路没有足够的时间释放回路电感储存的能量，将导致滞后臂IGBT关闭时不是零电流关断，滞后臂IGBT发热增加从而增加IGBT损坏的可能。而弧焊电源的使用功率输出范围要求很宽，往往有超出额定功率使用的情况，甚至在特殊情况下可能出现短时间工作在功率输出极限，致使IGBT超前臂工作到最大脉宽状态，导致滞后臂IGBT不易实现零电流关断。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种用于提高逆变式弧焊电源IGBT工作可靠性的电路，解决软开关工作状态下，弧焊电源的使用功率输出范围要求很宽，往往有超出额定功率使用的情况，甚至在特殊情况下可能出现短时间工作在功率输出极限，致使IGBT超前臂工作到最大脉宽状态，导致滞后臂IGBT不易实现零电流关断的问题。本技术通过下述技术方案实现：如图4、图5所示，一种用于提高逆变式弧焊电源IGBT工作可靠性的电路，包括PWM控制电路，所述PWM控制电路包括相互连接的超前臂PWM控制电路和滞后臂PWM控制电路，所述超前臂PWM控制电路和滞后臂PWM控制电路之间连接有滞后臂延时电路，所述滞后臂延时电路包括二极管V1、电阻R1、电阻R2和电容C1；所述电阻R1、电阻R2相互串联后与二极管V44并联，所述二极管V1的正极、电阻R2均与第一节点连接，所述第一节点接入滞后臂PWM控制电路，二极管V1的负极、电阻R1均与第二节点连接，所述第二节点接入超前臂PWM控制电路，所述电阻R1与电阻R2的共有端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地。优选电阻R1的值为5.6K，电阻R2的值为2K，电容C1的值为1nF，二极管的型号为IN4148。目前市场上标准逆变式弧焊电源的大功率IGBT工作频率为20KHz或20KHz左右，可靠工作的死区时间≥3μs。本申请通过增加滞后臂延时电路使得滞后臂驱动死区时间在3μs-3.5μs，超前臂死区时间在4μs-8μs之间，超前臂死区时间最小值大于滞后臂驱动死区时间最大值。本电路是以超前臂死区时间作为基准，再通过设置滞后臂延时电路改变滞后臂驱动死区时间。当超前臂死区时间确定后，通过改变R1的阻值或C1的容值可实现对滞后臂死区时间的设置。进一步的，所述超前臂PWM控制电路中，电流控制型芯片N1的型号为UC3846，电流控制型芯片N1的10号引脚同步端与所述第二节点连接，电源端13号引脚及15号引脚均接+15V电压，4号引脚接入斜坡补偿信号，3号引脚与8号引脚之间串联电容C2后接地，3号引脚与9号引脚之间串联电阻R3后接地，6号引脚与7号引脚连接，5号引脚输入PI控制信号，1号引脚与2号引脚之间串联电阻R9后输出+5V基准电压，1号引脚与12号引脚之间串联电阻R10后接地，11号引脚与12号引脚两个PWM脉冲输出端连接超前臂IGBT驱动控制电路，所述超前臂IGBT驱动控制电路的两个输出端连接超前臂IGBT-1及超前臂IGBT-2。进一步的，所述滞后臂PWM控制电路中，比较器N2A的3号引脚正相输入端与所述第一节点连接，4号引脚反相输入端接电阻R4与电阻R5的共有端，电阻R5与4号引脚接地，8号引脚与1号引脚输出端之间串联电阻R6；比较器N2A通过或门电路N4与滞后臂IGBT驱动控制电路连接，滞后臂IGBT驱动控制电路的两个输出端分别连接滞后臂IGBT-3及滞后臂IGBT-4。超前臂死区时间通过设置电容C2的容值大小来改变。电流控制型芯片N1的10号引脚为超前臂死区时间同步输出脚，超前臂死区时间为波形1，当超前臂死区时间开始时即矩形波上升沿，滞后臂死区开始时间是通过电阻R1对电容C1充电形成缓升电压，滞后臂死区开始时间为波形2，再通过电阻R2送至比较器N2的3号引脚，经比较器N2再次转换为矩形波，作为滞后臂死区开始时间，滞后臂死区时间为波形3。当超前臂死区时间结束时即矩形波下降沿，滞后臂死区结束时间是通过二极管V1快速将电压拉低实现与超前臂死区结束时间同步。优选的，所述滞后臂延时电路中，电阻R1的值为5.6K，电阻R2的值为2K，电容C1的值为1nF，二极管的型号为IN4148。本技术具有如下的优点和有益效果：设置超前臂驱动脉冲宽度在最大脉宽时小于滞后臂，当弧焊电源超载使用时，超前臂关闭后初级回路有足够的时间释放回路电感储存的能量，当回路电流降为零时再关闭滞后臂IGBT，保证滞后臂IGBT处于零电流零电压关闭。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本技术实施例的限定。在附图中：图1为现有技术的超前臂与滞后臂导通时电流方向示意图。图2为现有技术的超前臂IGBT关断后变压器漏抗形成的环流电流方向示意图。图3为现有技术的弧焊电源电路结构框图。图4为本技术的弧焊电源电路结构框图。图5为本技术中滞后臂延时电路结构示意图。图6为本技术的电路结构示意图。图7为本技术的脉宽示意图。图8为本技术在示波器中的脉宽示意图。图9为本技术超前臂和滞后臂死区时间波形示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本技术作进一步的详细说明，本技术的示意性实施方式及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于提高逆变式弧焊电源IGBT工作可靠性的电路，包括PWM控制电路，所述PWM控制电路包括相互连接的超前臂PWM控制电路和滞后臂PWM控制电路，其特征在于，所述超前臂PWM控制电路和滞后臂PWM控制电路之间连接有滞后臂延时电路，所述滞后臂延时电路包括二极管V1、电阻R1、电阻R2和电容C1；所述电阻R1、电阻R2相互串联后与二极管V44并联，所述二极管V1的正极、电阻R2均与第一节点连接，所述第一节点接入滞后臂PWM控制电路，二极管V1的负极、电阻R1均与第二节点连接，所述第二节点接入超前臂PWM控制电路，所述电阻R1与电阻R2的共有端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于提高逆变式弧焊电源IGBT工作可靠性的电路，包括PWM控制电路，所述PWM控制电路包括相互连接的超前臂PWM控制电路和滞后臂PWM控制电路，其特征在于，所述超前臂PWM控制电路和滞后臂PWM控制电路之间连接有滞后臂延时电路，所述滞后臂延时电路包括二极管V1、电阻R1、电阻R2和电容C1；所述电阻R1、电阻R2相互串联后与二极管V44并联，所述二极管V1的正极、电阻R2均与第一节点连接，所述第一节点接入滞后臂PWM控制电路，二极管V1的负极、电阻R1均与第二节点连接，所述第二节点接入超前臂PWM控制电路，所述电阻R1与电阻R2的共有端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地。


2.根据权利要求1所述的一种用于提高逆变式弧焊电源IGBT工作可靠性的电路，其特征在于，所述超前臂PWM控制电路中，电流控制型芯片N1的型号为UC3846，电流控制型芯片N1的10号引脚同步端与所述第二节点连接，电源端13号引脚及15号引脚均接+15V电压，4号引脚接入斜坡补偿信号，3号引脚与8号引脚之间串联电容C2后接地，3号引脚与9号引脚之间串联电阻R3后接地，6号...

【专利技术属性】
技术研发人员：张同金，袁荣勤，王洪，
申请(专利权)人：成都华远电器设备有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51