一种开关式高频震荡引弧电路及电焊机的制作方法

1.本发明涉及逆变焊机技术领域，尤其是一种应用于逆变焊机上的开关式高频震荡引弧电路及电焊机。


背景技术：

2.钨极氩弧焊以其无飞溅、控制精细、电弧稳定、焊接质量高等特点，成为了一种常用的焊接方法。钨极氩弧焊的引弧方法一般分为三种：划擦引弧、提升引弧和高频引弧。其中，高频引弧不接触工件，引弧电流可控，应用范围最广。
3.高频引弧就是利用高频高压发生器，在钨极与工件之间产生高压，击穿空气放电引燃电弧。在高频脉冲引弧的研究方向上，目前普遍采用的是倍压整流的方法来提高电压。
4.在参考文献(《电焊机》杂志，2006年6月，第6期，8-9,55页，tig焊倍压整流式引弧电路的设计与调试)中介绍了这种电路形式，首先采用倍压整流的方式将电压升高，然后通过控制电路控制晶闸管的开通关断，利用lc震荡在焊机输出上产生高压引弧信号。但在采用倍压整流方式时，电容的充电需要时间，且要求的电压越高，这种延时越明显，这也就限制了倍压整流电压的不能太大。同时，该文献中介绍的可控硅的驱动电路是由频率固定的脉冲信号产生，并通过变压器驱动可控硅，电路复杂，且如果采用数字化的微处理器产生脉冲信号时，容易受干扰。
5.另外也有人研究过使用电流型pwm控制器做成的高频引弧电路，即在隔离变压器的原边组成一个反激式开关电源，升高变压器副边电压，达到火花放电器的击穿电压后形成震荡，在通过升压变压器耦合到焊机输出上。但其本质上仍然是火花放电器形成高频震荡，仍然有较强的干扰。


技术实现要素：

6.本发明提供一种开关式高频震荡引弧电路及电焊机，可以解决传统高频引弧器会产生多次震荡、干扰大的问题。
7.为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
8.根据本发明的第一方面，本发明的实施例提供一种开关式高频震荡引弧电路，包括开关频率发生模块、驱动功率放大模块、开关电源模块和高频引弧震荡模块，所述开关频率发生模块的输入端和开关电源模块的一个输入端均用于接收高频控制信号；所述高频引弧震荡模块包括晶闸管、第八二极管、第一电容和第一变压器，所述开关电源模块的输出端与第一变压器的一个输入端电连接，所述第一变压器的另一个输入端与晶闸管的阳极电连接，所述晶闸管的阴极接地，所述开关频率发生模块的输出端、驱动功率放大模块和晶闸管的控制极顺次电连接；所述第八二极管的阳极与晶闸管的阴极电连接，所述第八二极管的阴极与晶闸管的阳极电连接；所述第一电容的一端与开关电源模块的输出端电连接，另一端与晶闸管的阴极电连接。
9.在一些实施例中，所述驱动功率放大模块包括第五三极管、第六三极管、第十七电
容、第二十八电阻和第二十九电阻，所述第六三极管为npn型三极管，所述第五三极管为pnp型三极管，所述第五三极管的基极和第六三极管的基极电连接，所述开关频率发生模块的输出端与第六三极管的基极电连接，所述第六三极管的集电极与直流电源电连接，所述第六三极管的发射极与所述第五三极管的发射极电连接，所述第五三极管的集电极接地，所述第六三极管的发射极、第十七电容、第二十八电阻和晶闸管的控制极顺次电连接，所述第二十八电阻的与晶闸管的控制极相连的一端、第二十九电阻和接地端顺次电连接。
10.在一些实施例中，所述开关频率发生模块包括ne555芯片，所述ne555芯片的2引脚和6引脚均用于接收所述高频控制信号，所述ne555芯片的3引脚与驱动功率放大模块电连接，且ne555芯片的3引脚与ne555芯片的2引脚电连接，所述ne555芯片的4引脚和8引脚均与直流电源电连接，所述ne555芯片的1引脚和7引脚均接地，所述ne555芯片的5引脚、电容c14和接地端顺次电连接。
11.在一些实施例中，所述开关电源模块包括反激式开关电源、正激式开关电源或推挽式开关电源。
12.在一些实施例中，所述开关电源模块包括uc3845芯片、开关管和第二变压器，所述第二变压器的一个输入端与直流电源电连接，另一个输入端与开关管的一个连接端电连接，所述开关管的另一个连接端接地，所述开关管的控制端与uc3845芯片的10引脚电连接，所述开关管接地的那个连接端与uc3845芯片的5引脚电连接，所述uc3845芯片的3引脚与第二变压器的次级绕组电连接。
13.在一些实施例中，所述开关式高频震荡引弧电路还包括第七三极管，所述第七三极管的基极用于接收所述高频控制信号，所述第七三极管的集电极与uc3845芯片的1引脚电连接，所述第七三极管的发射极接地。
14.在一些实施例中，所述开关式高频震荡引弧电路还包括公共输入端、第七二极管、第八二极管和第二十五电阻，所述公共输入端用于接收所述高频控制信号，所述第七二极管的阳极与公共输入端电连接，所述第七二极管的阴极与开关频率发生模块的输入端电连接，所述第八三极管的阳极与公共输入端电连接，所述第八二极管的阴极、第二十五电阻和第七三极管的基极顺次电连接。
15.根据本发明的第二方面，本发明的实施例提供一种电焊机，包括如上述第一方面任一项的开关式高频震荡引弧电路。
16.本发明至少具有如下有益效果：本发明的开关频率发生模块输出控制信号，经过驱动功率放大模块进行功率放大后直接驱动晶闸管，当晶闸管导通时，第一电容对第一变压器放电，第一电容和第一变压器的线圈形成震荡，然后电流继续反向对第一电容充电，第一电容充电完成后，晶闸管关闭，而第八二极管导通，第一电容反向放电，晶闸管承受反压，这个工作过程形成震荡，以用于引弧。这种电路结构可以减少高频震荡的次数，有效减弱电磁干扰。
附图说明
17.图1为本发明一种实施例的开关式高频震荡引弧电路的模块示意图；
18.图2为本发明一种实施例的开关式高频震荡引弧电路的电路结构示意图；
19.图3为本发明一种实施例的高频引弧震荡模块的电路结构示意图；
20.图4为本发明一种实施例的驱动功率放大模块的电路结构示意图；
21.图5为本发明一种实施例的开关频率发生模块的电路结构示意图；
22.图6为本发明一种实施例的开关电源模块的电路结构示意图。
具体实施方式
23.本公开提供以下参照附图的描述来帮助全面理解如权利要求及其等同物所限定的本公开的各种实施例。描述包括各种具体细节以帮助理解，但这些细节应被视为只是示范性的。因此，本领域普通技术人员将会认识到，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，能够对本文描述的各种实施例进行各种改变和修改。此外，为了清楚和简明，可省略对公开的功能和构造的描述。
24.在以下描述和权利要求中使用的术语和字词不受限于字面含义，而只是被发明人用来使得能够对于本公开有清楚且一致的理解。因此，本领域技术人员应当清楚，提供以下对本公开的各种实施例的描述只是为了说明，而不是为了限制如所附权利要求及其等同物所限定的本公开。
25.本公开的各种实施例中使用的术语“具有”、“可具有”、“包括”或“可包括”指示公开的相应功能、操作、元素等等的存在，但不限制额外的一个或多个功能、操作、元素等等。此外，应当理解，本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“具有”是要指示说明书中描述的特征、数字、操作、元素、部件或者其组合的存在，但并不排除一个或多个其他特征、数字、操作、元素、部件或其组合的存在或添加。
26.应理解，当一元素(例如，第一元素)与另一元素(例如，第二元素)“连接”或“电连接”时，该元素可直接与另一元素直接连接或直接电性连接，或者，在该元素和另一元素之间可以有居间的元素(例如，第三元素)。
27.本发明的实施例提供一种开关式高频震荡引弧电路，如图1-图3所示，其包括开关频率发生模块100、驱动功率放大模块200、开关电源模块300和高频引弧震荡模块400，开关频率发生模块100的输入端和开关电源模块300的一个输入端均用于接收高频控制信号，高频控制信号具体可由电焊机的控制模块产生，以控制整个开关式高频震荡引弧电路进行引弧。高频引弧震荡模块包括晶闸管scr、第八二极管k8、第一电容c1和第一变压器(图中的升压变压器)，开关电源模块300的输出端与第一变压器的一个输入端电连接，第一变压器的另一个输入端与晶闸管的阳极电连接，晶闸管的阴极接地，开关频率发生模块100的输出端、驱动功率放大模块200和晶闸管的控制极顺次电连接；第八二极管的阳极与晶闸管的阴极电连接，第八二极管的阴极与晶闸管的阳极电连接；第一电容的一端与开关电源模块的输出端电连接，另一端与晶闸管的阴极电连接。
28.本实施例中，开关电源模块300输出经过升压后的引弧信号，开关频率发生模块100输出控制信号，经过驱动功率放大模块200进行功率放大后直接驱动晶闸管。当晶闸管导通时，第一电容对第一变压器放电，第一电容和第一变压器的线圈形成震荡，然后电流继续反向对第一电容充电，第一电容充电完成后，晶闸管关闭，而第八二极管导通，第一电容反向放电，晶闸管承受反压，这个工作过程形成震荡，并通过第一变压器二次升压后，第一变压器可输出上万伏特的高压信号，以进行引弧。相比于传统的引弧器，本实施例的这种电路结构可以减少高频震荡的次数，有效减弱电磁干扰。
29.在一些实施例中，如图4所示，驱动功率放大模块包括第五三极管k5、第六三极管k6、第十七电容c17、第二十八电阻r28和第二十九电阻r29，第六三极管为npn型三极管，第五三极管为pnp型三极管，第五三极管的基极和第六三极管的基极电连接，开关频率发生模块的输出端与第六三极管的基极电连接，第六三极管的集电极与直流电源电连接，具体的，本实施例的第六三极管的集电极可与 15v的直流电源电连接，第六三极管的发射极与第五三极管的发射极电连接，第五三极管的集电极接地，第六三极管的发射极、第十七电容、第二十八电阻和晶闸管的控制极顺次电连接，第二十八电阻的与晶闸管的控制极相连的一端、第二十九电阻和接地端顺次电连接。
30.本实施例中，当开关频率发生模块100输出高电平时，第六三极管导通，而第五三极管不导通，直流电源经过第六三极管后加载到晶闸管的控制极，使得晶闸管导通；当开关频率发生模块100输出底电平时，第五三极管导通，而第六三极管不导通，晶闸管的控制极接地，使得晶闸管不导通，由此就实现对晶闸管的驱动。
31.进一步的，如图5所示，开关频率发生模块包括ne555芯片，ne555芯片的2引脚和6引脚均用于接收高频控制信号，ne555芯片的3引脚与驱动功率放大模块电连接，且ne555芯片的3引脚与ne555芯片的2引脚电连接，ne555芯片的4引脚和8引脚均与直流电源电连接，ne555芯片的1引脚和7引脚均接地，ne555芯片的5引脚、电容c14和接地端顺次电连接。
32.本实施例中，ne555芯片的2引脚作为触发引脚，其接收高频控制信号，3引脚则作为输出与驱动功率放大模块电连接。由于3引脚与2引脚电连接，形成震荡回路，使3引脚可以输出脉冲震荡信号。相对于使用数字化微处理器控制晶闸管，本实施例的开关频率发生模块不容易受到干扰，能够稳定驱动晶闸管。
33.在一些实施例中，开关电源模块包括反激式开关电源、正激式开关电源或推挽式开关电源。其中，反激式开关电源可以通过简单的电路更改来调节输出电压，开关电源启动建立输出电压的过程基本没有延时，切开关电源一般是高频开关电源，电源体积小，优选采用反激式开关电源。
34.具体的，如图6所示，开关电源模块包括uc3845芯片、开关管k1和第二变压器t1，第二变压器的一个输入端与直流电源电连接，另一个输入端与开关管的一个连接端电连接，开关管的另一个连接端接地，开关管的控制端与uc3845芯片的10引脚电连接，开关管接地的那个连接端与uc3845芯片的5引脚电连接，uc3845芯片的3引脚与第二变压器的次级绕组电连接。由此形成电流型pwm控制的反激式开关电源，整体结构简单。
35.进一步的，如图2所示，开关式高频震荡引弧电路还包括第七三极管k7，所述第七三极管的基极用于接收所述高频控制信号，所述第七三极管的集电极与uc3845芯片的1引脚电连接，第七三极管的发射极接地。第七三极管k7相当于起到了反相器的作用，当高频控制信号为高电平时，uc3845芯片的1引脚为低电平，当高频控制信号为低电平时，uc3845芯片的1引脚为高电平，经过电平转换后，可满足开关电源模块的需要。
36.更进一步的，如图2所示，开关式高频震荡引弧电路还包括公共输入端、第七二极管d7、第八二极管d8和第二十五电阻r25，公共输入端用于接收高频控制信号，第七二极管的阳极与公共输入端电连接，第七二极管的阴极与开关频率发生模块的输入端电连接，第八三极管的阳极与公共输入端电连接，第八二极管的阴极、第二十五电阻和第七三极管的基极顺次电连接。这样，开关频率发生模块和开关电源模块通过同一个端口接收高频控制
信号，这可以简化电路结构。
37.本发明的实施例还提供一种电焊机，包括上述任一实施例的开关式高频震荡引弧电路，有关开关式高频震荡引弧电路的具体说明可参考上述实施例，在此不再赘述。
38.以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。