一种双微处理器控制单相多电源逆变氩弧焊和手弧焊机制造技术

本发明专利技术涉及一种双微处理器控制单相多电源逆变氩弧焊和手弧焊机；焊机主要由逆变、上电缓冲、输出滤波和过压保护、开关电源、IGBT驱动、电流检测和整流变换、霍尔电流检测、输出特性控制、电磁阀DF控制、输入电压自动识别和主变压器初级转换微处理器控制、输入电源电压异常关断控制、操作和显示控制等功能电路组成；本发明专利技术采用了微处理器数字控制技术的输入电压自动识别和转换控制电路，提高了识别和转换控制的可靠性；采用了微处理器数字控制技术的操作和显示控制电路，改善了焊机操作界面性能，解决了不同输入电压和焊接方法下焊接参数调节、显示一致性等问题，提升了焊机性能；通过一些抗干扰和保护措施，提高了焊机的可靠性。提高了焊机的可靠性。提高了焊机的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种双微处理器控制单相多电源逆变氩弧焊和手弧焊机


[0001]本专利技术涉及一种双微处理器控制单相多电源逆变氩弧焊和手弧焊机。属于逆变焊机

技术背景
[0002]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。
[0003]国内外市场上，多种输入电源电压，例如，110V电源和220V电源的小型IGBT管逆变式氩弧焊和手弧焊两用机，其额定电流通常在80~200A（负载持续率15~100%不等）。不同的产品，其控制电路原理、电路板结构和整机结构的设计是不同的。并且，在产品的可靠性方面，也存在较大的差异。有的产品可靠性非常差，几乎100%的返修率。有的产品，虽没有这么高的返修率，但近一半的产品出现故障。对此问题，用户反映强烈，产品投诉很多，用户难以接受的。通过市场调研发现，造成此类产品故障问题的主要原因是：不同输入电源电压下，焊机的电压自动识别和转换控制电路工作不可靠，其采用的控制方案是：采用模拟控制电路，利用继电器切换控制在低输入电压下实现主电路的倍压，以此来达到低输入电压时的输入电流要小、输出电流要大的目的。但由于控制电路和控制方案设计不合理，造成控制失效和焊机故障非常严重的问题。因此，如何解决好上述问题，开发出性能更好的焊机，是电焊机行业很多人共同关注或需要解决的问题。此外，绝大多数的此类焊机，其控制面板都是数码管显示、电位器调节电流、无法兼顾两种方法和不同输入电源电压下的参数输出、显示一致性的问题，甚至在手工焊下也无法设定和修改推力电流、热引弧电流参数，导致焊机无法保证认证的测试要求。后者也是本专利技术需要解决的问题。本专利技术采用了微处理器数字控制技术的输入电压自动识别和转换控制电路，提高了识别和转换控制的可靠性；采用了微处理器数字控制技术的操作和显示控制电路，改善了焊机操作界面性能，解决了不同输入电压和焊接方法下焊接参数调节、显示一致性等问题，提升了焊机性能。通过一些抗干扰和保护措施，提高了焊机的可靠性。
[0004]本专利技术焊机的供电电源为单相110～120V，或者220V～240V，具有氩弧焊和手弧焊两种焊接方法的功能，并且符合产品安全性检测和认证要求。焊机电路板设计为三块，小控制板焊接在大控制板上，小控制板上的电路主要是输出特性控制电路，其核心由UC3846 PWM脉冲宽度调制芯片及其外围器件组成；操作和显示控制面板安装在前面板上。整个控制电路主要由逆变主电路、上电缓冲电路、输出滤波和过压保护电路、开关电源电路、IGBT驱动电路（包括低压侧驱动电路和高压侧驱动电）、电流检测和整流变换电路、霍尔电流检测电路、输出特性控制电路、电磁阀DF控制电路、输入电压自动识别和主变压器初级转换微处理器控制电路、输入电源电压异常关断控制电路、操作和显示控制板部分的电路等功能电路组成。从其电路的功能来看，主要是完成上电缓冲、输入整流滤波、开关电源直流电压产生、PWM输出特性控制、IGBT驱动、逆变、输出整流和滤波、直流母线电流互感器检测和控制、输出电流霍尔传感器检测及其控制、操作和显示控制、两种焊接方法在不同输入电源电压
下的各参数调节、显示和输出参数控制，各状态的LED指示，过热保护控制，以及抗干扰等工作。最终在控制电路的作用下，实现不同输入电源电压下焊机的氩弧焊和手弧焊两种焊接方法、满足安全性性能检测和认证等要求。
[0005]本专利技术焊机，由于具有良好的控制性能、安全性和可靠性，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专利技术的优势所在，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。本专利技术焊机的电路原理、电路板和整机结构设计有自己的独特之处。本专利技术专利申请保护的内容就在于保护这种焊机的电路和结构设计。

技术实现思路

[0006]本专利技术涉及一种双微处理器控制单相多电源逆变氩弧焊和手弧焊机，焊机的供电电源为单相110～120V，或者220V～240V，具有氩弧焊和手工电弧焊方法的功能，并且符合产品安全性性能检测和认证要求。
[0007]本专利技术焊机的外壳部分，包括提手或组合手柄、外壳、（金属）后面板、后塑料面板、机壳底板或底座、前塑料面板、机壳螺丝。
[0008]本专利技术焊机的前面板部分，前面板上安装的零部件主要有：负极性输出快速接头组件、正极性输出快速接头组件、氩弧焊枪的气电接口、（金属）前面板、操作和显示控制面板等部分。负、正极性的两组输出快速接头组件，手工电弧焊时分别连接工件夹电缆和电焊钳电缆；氩弧焊时，正极性的两组输出快速接头组件连接工件夹电缆，氩弧焊枪的气电接口连接氩弧焊枪。对于操作和显示控制面板部分，其电路板上的工作电源（POWER）指示灯（白色）指示电源接通，而过热保护（OH）状态指示灯（黄色）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。在操作和显示控制面板上，还设置有电流表、氩弧焊（TIG）LED指示灯、手工焊（MMA）LED指示灯、热引弧电流（HOT START）LED指示灯、电弧推力电流（ARC FORCE）LED指示灯和一个带按键功能的电流调节编码器；通过该编码器的按键可选择氩弧焊（TIG）或手工焊（MMA），并有上述相应的LED指示灯进行指示；热引弧电流和电弧推力电流选择按键，通过该按键可选择热引弧电流或电弧推力电流，并有相应的指示灯进行指示。
[0009]本专利技术焊机，后面板上安装的零部件主要有：电源开关、电磁阀及其氩气进气嘴、供电电源线和插头及其电源线拉不脱（也称为固线器）、冷却风扇、冷却风扇或风机的固定板。电源线及插头连接到供电电网。电源开关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，也是本专利技术焊机实现较大电流和高负载持续率的重要原因之一。
[0010]本专利技术焊机的电路板部分设计为三块，小控制板焊接在大控制板上，小控制板上的电路主要是输出特性控制电路，其核心由UC3846 PWM脉冲宽度调制芯片及其外围器件组成；操作和显示控制面板安装在前面板上。大控制板部分，其电路板上有很多的电子元器件和零部件，例如，IGBT（4只）及其散热器I和散热器II以及散热器III、CBB475K/400V电容、
470uF/400V电解电容、小控制板、继电器I和继电器II、开关电源变压器I和开关电源变压器II、热敏电阻、驱动变压器、电流互感器或电流环、整流桥及其散热器、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；大电路板立着通过底部的安装孔与底部连接的两个支撑件固定，而这两个支撑件再通过螺丝固定在焊机的底板上，并且，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双微处理器控制单相多电源逆变氩弧焊和手弧焊机，其特征在于：包括焊机的外壳部分和焊机内部的电路板和控制电路部分，控制电路的元器件设置在电路板上；外壳部分包括提手或组合手柄、外壳、后面板、后塑料面板、机壳底板或底座、前塑料面板、机壳螺丝；焊机前面板上安装的零部件主要有负极性输出快速接头组件、正极性输出快速接头组件、氩弧焊枪的气电接口、前面板、操作和显示控制面板；焊机后面板上安装的零部件主要有电源开关、电磁阀及其氩气进气嘴、供电电源线和插头及其电源线拉不脱、冷却风扇、冷却风扇或风机的固定板；焊机的电路板部分设计为三块，大控制板、小控制板和操作和显示控制面板；小控制板焊接在大控制板上，小控制板上的电路主要是输出特性控制电路；操作和显示控制面板安装在前面板上；大控制板部分上有IGBT及其散热器、电容、电解电容、小控制板、继电器、开关电源变压器、热敏电阻、驱动变压器、电流互感器或电流环、整流桥及其散热器、输出滤波电抗器、快速恢复二极管或整流管及其散热器和逆变主变压器；大电路板立着通过底部的安装孔与底部连接的两个支撑件固定，而这两个支撑件再通过螺丝固定在焊机的底板上，并且，为了保证大电路板安装的稳定性，两个立柱与大电路板安装的散热器连接在一起，之后，再把立柱通过螺丝固定在焊机的底板上；在小控制板上设有PWM控制芯片、运算放大器、电阻和电容；操作和显示控制面板通过螺丝固定在前面板上；而操作和显示控制面板上设有工作电源指示灯、过热保护指示灯、电流表、氩弧焊和手工焊指示灯、热引弧电流和电弧推力电流指示灯和一个带按键功能的电流调节编码器；通过该编码器的按键可选择氩弧焊或手工焊，并有上述相应的指示灯进行指示；热引弧电流和电弧推力电流选择按键，通过该按键可选择热引弧电流或电弧推力电流，并有相应的指示灯进行指示；大电路板控制部分与焊机前面板上的操作和显示控制面板通过插座、插头及其连接线连接在一起；大电路板控制部分，还通过插座、插头及其连接线与焊机前面部分、后面板上的零部件连接在一起；焊机的内部控制电路主要由逆变主电路、上电缓冲电路、输出滤波和过压保护电路、开关电源电路、IGBT驱动电路、电流检测和整流变换电路、霍尔电流检测电路、输出特性控制电路、电磁阀DF控制电路、输入电压自动识别和主变压器初级转换微处理器控制电路、输入电源电压异常关断控制电路、操作和显示控制板部分的电路等功能电路组成。2.如权利要求1所述的一种双微处理器控制单相多电源逆变氩弧焊和手弧焊机，其特征在于：所述的输入电压自动识别和主变压器初级转换微处理器控制电路部分由微处理器MCU1、若干光耦、继电器、稳压管3Z4、稳压管3D8、二极管3D7、场效应管3U6和场效应管3U8以及它们外围的器件组成；二极管3D7的阳极连接A端或+VCC，二极管3D7的阴极连接稳压管稳压管3D8的阴极，稳压管3D8的阳极连接稳压管3Z4的阴极，稳压管3Z4的阳极连接串联的电阻3R9-1和电阻3 R9，电阻3R9的另一端连接电阻3R10和光耦3U4中发光二极管的阳极，电阻3R10的另一端和光耦3U4中发光二极管的阴极接地；光耦3U4中输出级三极管的发射极接地，光耦3U4中输出级三极管的集电极连接微处理器MCU1的2脚和电阻3R11，电阻3R11的另一端接+3.3V；微处理器MCU1的4脚连接微处理器MCU1程序烧写接口、电阻3R12和电容3C16，电容3C16的另一端接地，3电阻R12的另一端与微处理器MCU1的的4脚和电容3C17接+3.3V， 微处理器MCU1的7脚接地，微处理器MCU1的8脚连接电容3C15，电容3C15的另一端接地；微处
理器MCU1的9脚接+3.3V；微处理器MCU1的10脚连接场效应管3U6的G端、电阻3R13和电容3C18，电阻3R13和电容3C18的另一端和场效应管3U6的S端一起接地，场效应管3U6的D端连接光耦3U7中发光二极管的阴极，光耦3U7中发光二极管的阳极连接电阻3R14，电阻3R14的另一端接+3.3V；光耦3U7中输出级三极管的发射极连接电阻3R15，电阻3R15的另一端连接电阻3R16和场效应管3U8的G端，电阻3R16的另一端、场效应管3U8的S端接-15V，场效应管3U8的D端连接继电器3JR2的线包，该线包的两端并联有二极管3D9，二极管3D9的阳极连接场效应管3U8的D端；继电器3JR2线包的另一端、二极管3D9的阴极连接并联的电阻3R17和电阻3R18的一端，光耦3U7中输出级三极管的集电极并联的电阻3R17和电阻3R18的另一端接+15V；继电器3JR2触头的中间连接点连接E2，即逆变主电路中IGBT2的S端和IGBT4的D端；逆变主变压器T10的初级有两个绕组，分别是N1、N2，其N1的异名端与N2的同名端连接，是公共连接点，该公共连接点连接继电器3JR2的一个触头，而其N2的异名端则继电器3JR2的另一个触头；微处理器MCU1的20脚为110V/220V信号端，它连接电阻1R8，电阻1R8的另一端连接微处理器MCU2的10脚和电容1C9，电容1C9的另一端接地。3.如权利要求1所述的一种双微处理器控制单相多电源逆变氩弧焊和手弧焊机，其特征在于：所述的输入电源电压异常关断控制电路部分由电容3C19、二极管3D10、场效应管3U10以及若干电阻组成；并联的电阻3R19和电阻3R19-1的一端连接+15V，其另一端连接二极管3D10的阳极和场效应管3U10的D端；二极管3D10的阴极通过接口A连接至小控制板上的信号端A19，场效应管3U10的S端接地，场效应管3U10的G端连接电阻3R48、电容3C19和微处理器MCU1的19脚，电阻3R48和电容3C19的另一端接地。4.如权利要求1所述的一种双微处理器控制单相多电源逆变氩弧焊和手弧焊机，其特征在于：所述的操作和显示控制板的电路部分由微处理器MCU2、、U6（CPS03631AG）数码管、显示驱动芯片U5、、手工焊MMA指示灯LED1、氩弧焊TIG指示灯LED2、电弧推力或推力电流ARC FORCE指示灯LED3、热引弧电流HOT START指示灯LED4、过热保护OH指示灯LED5、焊接参数调节编码器BMQ、霍尔传感器的连接插头HECGQ、光耦1U1、光耦U4-1、NPN型三极管1Q1、NPN型三极管Q3-1、若干电阻、可变电位器RP1、可变电位器RP2-1，若干电容、运算放大器U11、插座CON2、插座CON6以及连接过热保护器的NTC插座，氩弧焊TIG和手工焊MMA的选择按键K1、电弧推力或推力电流ARC FORCE和热引弧电流HOT START的选择按键K2组成；操作和显示控制板...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡庆乐，孙敏，蔡献，魏继昆，陈法庆，朱宣辉，朱宣东，
申请(专利权)人：浙江肯得机电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：