一種單板單管igbt逆變手弧焊機(jī)的電路板結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型是關(guān)于一種單板單管IGBT逆變手弧焊機(jī)的電路板結(jié)構(gòu)，包括焊機(jī)的外殼體以及設(shè)在該外殼體內(nèi)部的，構(gòu)成逆變焊機(jī)的各個(gè)部分電路及其元器件、除了參數(shù)調(diào)節(jié)和顯示等極少數(shù)零部件或組件外，焊機(jī)電路的器件幾乎都在這塊主控制單板上，電路板都采用了大量的表面貼片電子元器件和SMT表面貼裝工藝方法進(jìn)行自動(dòng)加工，故焊機(jī)的生產(chǎn)效率高、制作成本低，此外，焊機(jī)設(shè)計(jì)有獨(dú)特的輸出電流參數(shù)觸摸式調(diào)節(jié)和數(shù)字顯示電路組件，在焊機(jī)的電路板結(jié)構(gòu)和輸出電流調(diào)節(jié)及顯示方式設(shè)計(jì)方面，所述焊機(jī)具有自己的特色，有顯著的設(shè)計(jì)創(chuàng)新性。
【專利說明】一種單板單管IGBT逆變手弧焊機(jī)的電路板結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電子控制的焊接設(shè)備，具體是一種單板單管IGBT逆變手弧焊機(jī)的電路板結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]IGBT是一種功率開關(guān)電子器件，IGBT的封裝(或外形結(jié)構(gòu))形式是比較多的，可詳見一些相關(guān)技術(shù)資料的說明，粗略地說，主要有模塊式IGBT和單管IGBT等形式，前者體積大，電流和電壓等級(jí)高，價(jià)格貴，主要用于工業(yè)大電流電器產(chǎn)品的制造，而后者則體積小，電流和電壓等級(jí)低，價(jià)格低，主要用于小功率和低電流等級(jí)電器產(chǎn)品的制造，如小型和家用逆變焊機(jī)等。
[0003]當(dāng)前，電焊機(jī)市場(chǎng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，不僅體現(xiàn)在技術(shù)的先進(jìn)性和優(yōu)勢(shì)上，還在很大程度上取決于生產(chǎn)制造工藝的水平、生產(chǎn)效率的高低、生產(chǎn)成本的多少、產(chǎn)品的一致性和可靠性等方面。
[0004]目前，160A以下電流等級(jí)的逆變電弧焊機(jī)，采用單管IGBT組成的逆變主電路和控制電路構(gòu)成的逆變焊機(jī)種類是比較多的，它們的電路和結(jié)構(gòu)形式也是多種多樣的，不同的電路及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路，所采用的具體電路形式和整個(gè)電路布置的方式也是不同的，不僅如此，焊機(jī)的性能指標(biāo)包括輸出的電流/電壓范圍及其對(duì)應(yīng)的負(fù)載持續(xù)率、絕緣等級(jí)、溫升、焊機(jī)的工作可靠性、制造成本等也可能會(huì)表現(xiàn)出一些差距，即使是在相同的產(chǎn)品性能指標(biāo)下，由于具體電路及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的不同，或者所采用的電子元器件的封裝形式不同，因而元器件的裝配、焊接和檢測(cè)工藝水平、自動(dòng)化程度等也會(huì)有明顯的不同，這就會(huì)使逆變焊機(jī)電子產(chǎn)品電路板的尺寸、生產(chǎn)時(shí)器件安裝的方便性、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、最終產(chǎn)品的成本等也會(huì)有顯著的不同，例如，如果采用大量的SMT貼片器件或集成電路，由于器件的體積小，因而會(huì)使電路板的尺寸減小，降低PCB材料的成本，另外，由于裝焊這些貼片器件通常采用先進(jìn)、高效、適合于大批量自動(dòng)化生產(chǎn)和檢測(cè)的設(shè)備，因而可極大地提高電路板或產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，增加產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
[0005]傳統(tǒng)的電子控制式電焊機(jī)等電器產(chǎn)品，其輸出電流的大小是采用旋鈕式的電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)量(例如，10A100A)多少，只能根據(jù)電位器上的指示點(diǎn)與產(chǎn)品控制面板上電位器刻度線的對(duì)應(yīng)關(guān)系大致了解，不直觀，此外，這種方式比較傳統(tǒng)，顯得產(chǎn)品技術(shù)或檔次低；目前，高檔次的電焊機(jī)等電器產(chǎn)品都是采用觸摸鍵式調(diào)節(jié)控制量，以及采用數(shù)碼或液晶屏等實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)量數(shù)字顯示的，然而，這些高檔的產(chǎn)品，盡管可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)量的數(shù)字顯示和觸摸式增或減的調(diào)節(jié)，但是，所采用的器件(如數(shù)顯表、液晶屏等)、電路和成本都比較高，不利于降低電焊機(jī)等擬開發(fā)產(chǎn)品的成本。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型焊機(jī)的電流調(diào)節(jié)和參數(shù)顯示電路，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯著不同于市場(chǎng)上現(xiàn)有傳統(tǒng)焊機(jī)產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)方式和結(jié)構(gòu)，其電路板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和連接有自己獨(dú)特的方式，本實(shí)用新型焊機(jī)的顯示和參數(shù)調(diào)節(jié)電路板組件上有兩個(gè)排式插針接口 Xl和X2，Xl接口為MCU內(nèi)部控制程序的燒寫接口，利于此接口，通過它與程序編寫和燒寫電腦系統(tǒng)進(jìn)行連接，即可把程序?qū)懭氡緦?shí)用新型電路的MCU內(nèi)部，以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型電路的功能；X2接口則與所控制的電焊機(jī)產(chǎn)品其它電路進(jìn)行電氣間的連接，主要是向此電路進(jìn)行供電(即提供+15V和-15V電源)；進(jìn)行過熱或電器產(chǎn)品輸出電壓等信號(hào)采樣；以及把此電路轉(zhuǎn)化的控制或調(diào)節(jié)量供給電焊機(jī)產(chǎn)品相應(yīng)的控制輸入端子，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輸出電流大小的控制或調(diào)節(jié)，不僅是整機(jī)電路板的設(shè)計(jì)方面，還是焊機(jī)輸出電流參數(shù)調(diào)節(jié)和顯示方面，本實(shí)用新型焊機(jī)都有自己的創(chuàng)新點(diǎn)和新穎性。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種單板單管IGBT逆變手弧焊機(jī)的電路板結(jié)構(gòu)，其特征在于:采用四個(gè)單管IGBT、四個(gè)快速恢復(fù)二極管組成的逆變主電路及其控制電路，逆變主電路及其控制電路包括輸入上電緩沖電路、單管IGBT組成的逆變主電路、IGBT的驅(qū)動(dòng)電路、PWM脈沖寬度調(diào)制電路、整流電路、焊機(jī)輸出特性控制電路、電源電路、焊機(jī)輸出電流觸摸式調(diào)節(jié)和顯示電路；除了焊機(jī)輸出電流觸摸式調(diào)節(jié)和顯示電路組件外，其它所有的這些電路部分和元器件都布置在一塊大電路板上，電路板上采用貼片電子元器件和SMT表面貼裝工藝的元件設(shè)置電路板的其中一面，而繼電器、整流器、濾波電解電容、IGBT及其散熱器、逆變主變壓器、輸出整流的快速恢復(fù)二極管及其散熱器、冷卻電風(fēng)扇、電流檢測(cè)互感器、脈沖驅(qū)動(dòng)變壓器和少數(shù)電阻和電容采用手工焊接在電路板另一面。
[0009]電路板縱向布置焊機(jī)機(jī)箱外體內(nèi)并靠近其中一側(cè)壁，電路板布置有貼片電子元器件和SMT表面貼裝工藝的元件的一面正對(duì)機(jī)箱殼體的該側(cè)壁，電路板上采用手工焊接的元器件處于機(jī)箱外殼內(nèi)部通風(fēng)道上。
[0010]所述的焊機(jī)輸出電流觸摸式調(diào)節(jié)和顯示電路組件上有兩個(gè)排式插針接口 Xl和X2，Xl接口為焊機(jī)輸出特性控制電路的MCU內(nèi)部控制程序的燒寫接口，利于此接口，通過它與程序編寫和燒寫電腦系統(tǒng)進(jìn)行連接，即可把程序?qū)懭氡緦?shí)用新型電路的MCU內(nèi)部，以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型電路的功能；X2接口則與所控制的電焊機(jī)產(chǎn)品其它電路進(jìn)行電氣間的連接，主要是向此電路進(jìn)行供電；進(jìn)行過熱或電器產(chǎn)品輸出電壓等信號(hào)采樣；以及把此電路轉(zhuǎn)化的控制或調(diào)節(jié)量供給電焊機(jī)產(chǎn)品相應(yīng)的控制輸入端子，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輸出電流大小的控制或調(diào)節(jié)。
[0011]本實(shí)用新型逆變焊機(jī)主板電路部分采用單管IGBT組成的逆變主電路和控制電路構(gòu)成，整個(gè)主電路部分布置在一塊電路板上，并采用大量的貼片電子元器件和SMT表面貼裝工藝方法來生產(chǎn)產(chǎn)品，在電路板上，由于只有繼電器、整流器、濾波電解電容、IGBT及其散熱器、逆變主變壓器、輸出整流的快速恢復(fù)二極管及其散熱器、冷卻電風(fēng)扇、電流檢測(cè)互感器、脈沖驅(qū)動(dòng)變壓器、少數(shù)電阻和電容等少量尺寸大的元器件需要手工裝配和焊接，其它大量的電子元器件都采用SMT貼片器件進(jìn)行自動(dòng)安裝和焊接；此外，焊機(jī)輸出電流觸摸式調(diào)節(jié)和顯示電路也采用一塊特有設(shè)計(jì)的電路板組件，這種電路組件是一種尺寸非常小、結(jié)構(gòu)緊湊、重量非常輕，可進(jìn)行焊機(jī)產(chǎn)品的輸出控制量觸摸式調(diào)節(jié)和數(shù)字顯示的電路裝置，利用它可不使用傳統(tǒng)電位器調(diào)節(jié)輸出電流方式，而是采用觸摸式按鍵“ + ”和調(diào)節(jié)焊接電源產(chǎn)品輸出電流的大小，并進(jìn)行調(diào)節(jié)參數(shù)的數(shù)字顯示。因此，無論是焊機(jī)的電路板，還是整機(jī)的生產(chǎn)和安裝十分方便、快捷，產(chǎn)品的合格率和生產(chǎn)效率高，最終使產(chǎn)品的生產(chǎn)成本低，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。
[0012]該組件電路板上有兩個(gè)排式插針接口 Xl和X2。Xl接口為MCU內(nèi)部控制程序的燒寫接口，利用此接口，通過它與程序編寫和燒寫電腦系統(tǒng)進(jìn)行連接，即可把程序?qū)懭腚娐返腗CU內(nèi)部，以實(shí)現(xiàn)此電路的功能；X2接口則與所控制的電焊機(jī)產(chǎn)品電路進(jìn)行電氣間的連接。主要是向該電路進(jìn)行供電(即提供+15V和-15V電源)；進(jìn)行過熱或電器產(chǎn)品輸出電壓等信號(hào)采樣；以及把該電路轉(zhuǎn)化的控制或調(diào)節(jié)量供給電焊機(jī)產(chǎn)品相應(yīng)的控制輸入端子，以實(shí)現(xiàn)焊機(jī)輸出電流的控制或調(diào)節(jié)。
[0013]該組件電路板的尺寸和體積小，器件也少，并且，電路板采用表面貼片電子元器件和SMT表面貼裝工藝方法進(jìn)行自動(dòng)加工，因而其制作成本低。不僅可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)量的觸摸式增加或減少，還可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)量的數(shù)字顯示，比較直觀。配合電焊機(jī)或電器產(chǎn)品的面板設(shè)計(jì)，可使產(chǎn)品更加美觀，提升產(chǎn)品的檔次；如果要改變調(diào)節(jié)和顯示的數(shù)值范圍，可通過改變燒寫到MCU單片機(jī)的軟件，即可改變焊機(jī)顯示或輸出電流的大小，該組件電路與傳統(tǒng)電子控制式電焊機(jī)等產(chǎn)品的電路接口(X2)連接線很少，非常方便用于改造這些產(chǎn)品。通常，已有的電焊機(jī)產(chǎn)品的電路都有+15V和-15V電源。因此，無需再外配供電電源。只要把這些已有產(chǎn)品的可調(diào)電位器去掉，適當(dāng)修過產(chǎn)品的操作面板界面設(shè)計(jì)，即可采用該電路組件把產(chǎn)品升級(jí)為帶有觸摸鍵式調(diào)節(jié)按鈕，并且能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)節(jié)參數(shù)數(shù)字顯示的高檔次產(chǎn)品，提升產(chǎn)品的技術(shù)附加值。
[0014]本實(shí)用新型不僅采用了先進(jìn)的逆變控制技術(shù)，而且還采用了大量的SMT貼片生產(chǎn)、檢測(cè)等技術(shù)和工藝，因而具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、成本低、生產(chǎn)效率高、制造技術(shù)先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)；在電路板上，可通過改變IGBT管的電流等級(jí)，以及調(diào)整輸出快速恢復(fù)二極管的電流等級(jí)，并結(jié)合修改電路板上少量電容、電阻的參數(shù)值，即可改變焊機(jī)的輸出電流或功率的大小，容易形成符合國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的系列化多規(guī)格的產(chǎn)品，例如，制成120AU40A、160A等電流等級(jí)的逆變手工電弧焊機(jī)產(chǎn)品。具有良好的生產(chǎn)靈活性，此外，良好的焊機(jī)輸出電流調(diào)節(jié)和操作(觸摸式控制)界面方式，以及電流的數(shù)字顯示，大為改善了焊機(jī)產(chǎn)品的外觀，更加使焊機(jī)接近于家用電器的制作水平，顯著提升了焊機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)附加值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型焊機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本實(shí)用新型焊機(jī)的電路板元器件布局示意圖；
[0017]圖3是本實(shí)用新型焊機(jī)的輸出電流參數(shù)調(diào)節(jié)和顯示電路的組成原理框圖；
[0018]圖4是本實(shí)用新型焊機(jī)的輸出電流參數(shù)顯示器和觸摸式電流增加或減小按鈕布局圖；
[0019]圖5是本實(shí)用新型焊機(jī)的輸出電流參數(shù)和顯示電路貼片面主要元器件的布局圖；
[0020]結(jié)構(gòu)示意圖主要零部件清單如下:1、帶塑料扣背帶；2、自攻螺絲；3、機(jī)箱外殼；4、線路板固定支架；5、線路板固定支架；6、電路板；7、電解電容；8、電解電容；9、繼電器；10、熱敏電阻；11、電阻；12、電解電容；13、IGBT ;14、IGBT散熱器A;15、IGBT驅(qū)動(dòng)小板；16、驅(qū)動(dòng)變壓器；17、IGBT散熱器B ;18、IGBT ;19、電流檢測(cè)環(huán)；20、直流風(fēng)機(jī)；21、整流橋散熱器；22、逆變變壓器；23、溫度繼電器；24、整流橋；25、開關(guān)電源變壓器；26、焊機(jī)觸摸式面板貼膜；27、過熱保護(hù)和電源指示LED燈；28、快速接頭；29、參數(shù)調(diào)節(jié)和顯示電路板；30、風(fēng)機(jī)；31、螺絲、絕緣墊柱；32、機(jī)箱底板；33、開關(guān)；34、拉不脫；35、電源線；36、風(fēng)機(jī)網(wǎng)罩；37、墊片；38、螺絲。
【具體實(shí)施方式】
[0021]在附圖1和附圖2中，單相整流器(見附圖1中的24)及其散熱器(見附圖1中的21)、濾波電解電容DJDRl?DJDR3、IGBTl?IGBT4及其散熱器(見附圖1中的13，14，17，18)、快恢復(fù)二極管KHl?KH4、逆變變壓器NBZB、保護(hù)阻容電路等組成逆變主電路。逆變主電路的次級(jí)整流由快恢復(fù)二極管KHl?KH4來完成，OUTPUT ( + )和OUTPUT (—)為電路板的輸出端，分別連接到焊機(jī)的輸出正、負(fù)快速接頭端子。
[0022]附圖2中的開關(guān)電源變壓器KGDB及其周圍的三端集成穩(wěn)壓器等附屬電路構(gòu)成直流穩(wěn)壓電路，可獲得穩(wěn)定的24V和15V的直流工作電壓，這些電壓供給控制電路，使這些電路能夠正常工作。
[0023]在附圖1和附圖2中，電阻RT、繼電器JDQ及其控制電路組成上電緩沖電路，可使繼電器JDQ的動(dòng)作時(shí)間滯后于焊機(jī)電源開關(guān)合上的時(shí)間，從而達(dá)到防止合閘浪涌電流沖擊損壞電源開關(guān)等器件的目的，當(dāng)接通供電電源(即接通220V或230V等交流電壓)時(shí)，由于電源開關(guān)合上后的一段時(shí)間內(nèi)，+ 24V電壓還沒有產(chǎn)生，因此，繼電器JDQ的動(dòng)作時(shí)間會(huì)落后于電源開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)，繼電器JDQ的觸頭還沒有閉合，電流只能通過電阻RT給整流器供電，進(jìn)而給濾波電解電容DJDRl?DJDR3充電，當(dāng)DJDRl?DJDR3充電達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)候，繼電器JDQ才會(huì)動(dòng)作，JDQ的常開觸點(diǎn)閉合，從而短接電阻RT，如果沒有RT、JDQ及其控制電路，則接通電源開關(guān)后，由于電解電容DJDRl?DJDR3上的電壓為零，相當(dāng)于整流器(見附圖1中的24)的輸出端處于短路狀態(tài)，因此，會(huì)在roi的輸入端產(chǎn)生很大的電流，甚至?xí)龎恼髌?見附圖1中的24)，可見，電阻RT的延時(shí)被短路，可起到減少啟動(dòng)電流或者說上電緩沖的作用，進(jìn)而保護(hù)整流器ro1、開關(guān)不致于被過大的電流燒壞，當(dāng)然，如果進(jìn)入正常的逆變輸出，而由于某種原因使繼電器JDQ沒有動(dòng)作，則電阻RT會(huì)因流過較大的電流而燒壞，這是應(yīng)該盡量避免的電路故障。
[0024]在焊機(jī)輸出特性控制電路部分的作用下，可獲得幾十KHz左右的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)，通過該信號(hào)和驅(qū)動(dòng)控制電路部分，獲得按一定規(guī)律變化可驅(qū)動(dòng)IGBTl?IGBT4管組交替導(dǎo)通的控制信號(hào)，IGBTl?IGBT4管組的交替導(dǎo)通，可在逆變主變壓器NBZB的初級(jí)繞組中產(chǎn)生高頻交變電流和電壓，通過逆變主變壓器NBZB的降壓作用，獲得一定的高頻交流電壓和電流，經(jīng)快速恢復(fù)二極管KHl?KH4的整流作用，從而獲得滿足焊接要求的直流電壓和電流，也就是說，在控制電路的作用下，焊機(jī)的輸出特性為下降外特性，可獲得滿足手工電弧焊工藝的要求。
[0025]附圖1中的19為電流檢測(cè)互感器CT，可檢測(cè)逆變主變壓器NBZB的初級(jí)電流，該電流的大小與本焊機(jī)輸出的焊接電流成正比，輸出電流大，則CT檢測(cè)到電流信號(hào)也較大，該電流檢測(cè)信號(hào)作為電流負(fù)反饋信號(hào)，輸入到相應(yīng)的控制電路部分，并與(調(diào)節(jié)焊接電流大小的)電位器Ug產(chǎn)生的電流給定信號(hào)進(jìn)行比較，通過控制電路可獲得驅(qū)動(dòng)IGBTl?IGBT4管工作的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，該信號(hào)的頻率是固定的，可達(dá)幾十KHz左右，但是，脈沖的寬度則是會(huì)改變的，其變化規(guī)律是:焊接時(shí)，當(dāng)電位器Ug產(chǎn)生的電流給定信號(hào)增大時(shí)，輸出的焊接電流也會(huì)隨之增加，反之，則會(huì)減小，當(dāng)電位器Ug產(chǎn)生的電流給定信號(hào)不變時(shí)，隨著焊接電流的增加，電流負(fù)反饋信號(hào)增大，由于它的極性與給定信號(hào)的極性相反，因此，會(huì)使驅(qū)動(dòng)IGBTl?IGBT4管工作的脈沖寬度減小，于是產(chǎn)生的IGBT的脈沖寬度也隨之減小，IGBT的導(dǎo)通時(shí)間縮短，這就會(huì)使輸出的電壓降低，即在給定不變的情況下，焊接電流增大，輸出電壓降低，這也就是獲得了所謂的滿足手工電弧焊要求的下降外特性。
[0026]附圖2中，IGBT的驅(qū)動(dòng)電路主要由驅(qū)動(dòng)變壓器QDB、驅(qū)動(dòng)小電路板(位于驅(qū)動(dòng)變壓器的上下兩端，立著安裝)等器件或電路組成，驅(qū)動(dòng)電路的輸出端分別連接到功率開關(guān)IGBTl?IGBT4管，目的是在控制信號(hào)的作用下，推動(dòng)IGBTl?IGBT4的工作，原理是:在脈沖寬度調(diào)制芯片U4 (UC3846)輸出信號(hào)的控制下，驅(qū)動(dòng)變壓器QDB可處于通或斷的交替工作狀態(tài)，其工作的頻率由脈沖寬度調(diào)制芯片U4 (UC3846)的輸出信號(hào)決定，同時(shí)，在驅(qū)動(dòng)變壓器QDB和驅(qū)動(dòng)小電路板的作用下，可獲得功率開關(guān)IGBTl?IGBT4管的驅(qū)動(dòng)脈沖電壓信號(hào)，在這一控制電壓作用下，IGBTl?IGBT4管可按照控制的要求實(shí)現(xiàn)通或斷的交替工作狀態(tài)，最終完成焊機(jī)輸出特性的控制等要求。
[0027]參看附圖1和附圖2，焊機(jī)輸出特性控制電路主要由可調(diào)電位器Ug、脈沖寬度調(diào)制器U4 (UC3846)、集成電路Ul?U3、微調(diào)電位器WTl和WT2以及它們周圍的很多SMT貼片工藝的電阻、電容、三極管等元器件組成，這些電路的主要作用是:1)控制電焊機(jī)的輸出特性，當(dāng)電位器Ug產(chǎn)生的電流給定信號(hào)增大時(shí)，輸出的焊接電流也會(huì)隨之增加，反之，則會(huì)減小，當(dāng)電位器Ug產(chǎn)生的電流給定信號(hào)不變時(shí)，隨著焊接電流的增加，附圖1中的19為電流檢測(cè)互感器CT檢測(cè)到的電流負(fù)反饋信號(hào)增大，由于它的極性與給定信號(hào)的極性相反，因此，通過電路的控制，會(huì)使驅(qū)動(dòng)IGBTl?IGBT4管工作的脈沖寬度減小，于是驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的IGBT驅(qū)動(dòng)的脈沖寬度也隨之減小，IGBT的導(dǎo)通時(shí)間縮短，這就會(huì)使輸出的電壓降低，通過上述控制作用，可使焊接電源的輸出特性滿足電弧焊工藝的要求；2)通過調(diào)節(jié)微調(diào)電位器WTl和WT2，可校正焊機(jī)輸出的額定最小和最大電流；3)當(dāng)附圖1中的溫度繼電器(23)檢測(cè)到快速恢復(fù)二極管KHl?KH4的散熱器處于過熱狀態(tài)時(shí)(例如，長(zhǎng)時(shí)間最大電流焊接時(shí)容易發(fā)生此現(xiàn)象)，該溫度繼電器(23)動(dòng)作，通過相應(yīng)電路的控制，可使焊接處于過熱保護(hù)狀態(tài)，停止輸出大電流，防止燒壞IGBTl?IGBT4管和快速恢復(fù)二極管KHl?KH4管；4)在焊接輸出電流過程中，當(dāng)檢測(cè)到焊機(jī)的輸出電壓低于16V時(shí)，通過控制電路的作用，可使IGBT的脈沖寬度隨著電壓的降低而增加，從而實(shí)現(xiàn)隨著焊機(jī)輸出電壓降低而輸出電流增大的現(xiàn)象，這就是實(shí)現(xiàn)所謂的“推力電流”控制，滿足手工電弧焊工藝的要求。
[0028]參見附圖3飛，本實(shí)用新型焊機(jī)是采用了輸出電流參數(shù)觸摸式調(diào)節(jié)和顯示電路組件(見附圖1中的29)以及配套的控制面板貼膜(見附圖1中的26)的電子類電焊機(jī)產(chǎn)品，焊機(jī)的輸出參數(shù)調(diào)節(jié)和操作方式及界面發(fā)生了顯著的改變，沒有采用傳統(tǒng)的可調(diào)電位器來改變焊機(jī)的輸出電流，而是采用手按觸摸式“ + ”、鍵進(jìn)行輸出電流參數(shù)的調(diào)節(jié)，并且，所調(diào)節(jié)的參數(shù)大小還可通過電路板組件的顯示器進(jìn)行數(shù)字顯示，非常直觀，產(chǎn)品也美觀，提升了產(chǎn)品的技術(shù)檔次。
[0029]本實(shí)用新型輸出電流參數(shù)觸摸式調(diào)節(jié)和顯示電路(見附圖1中的29)主要由MCU單片機(jī)(STM85003F3)或微處理器電路、供電電源電路、信號(hào)采集電路、數(shù)碼顯示器(CPS02832BR)電路和電流參數(shù)調(diào)整電路、SI和S2觸摸鍵式按鈕(KAN66)等部分組成，所設(shè)計(jì)的電路組件，其長(zhǎng)X寬尺寸為38X37mm，含器件的高度大約為16mm (因器件大小和焊接位置差異會(huì)有一定的變化)，整體體積較小，重量?jī)H為8.12g，電路組件板上有兩個(gè)排式插針接口 Xl和X2，Xl接口為MCU內(nèi)部控制程序的燒寫接口，利用此接口，通過它與程序編寫和燒寫電腦系統(tǒng)進(jìn)行連接，即可把程序?qū)懭氡緦?shí)用新型電路的MCU內(nèi)部，以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型輸出電流參數(shù)觸摸式調(diào)節(jié)和顯示電路的功能；X2接口則與所控制的電焊機(jī)進(jìn)行電氣間的連接，主要是向本實(shí)用新型輸出電流參數(shù)觸摸式調(diào)節(jié)和顯示電路進(jìn)行供電(即提供+15V和-15V電源)；進(jìn)行過熱或電器產(chǎn)品輸出電壓等信號(hào)采樣；以及把本電路組件轉(zhuǎn)化的控制或調(diào)節(jié)量供給電焊機(jī)產(chǎn)品相應(yīng)的控制輸入端子，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輸出電流的控制或調(diào)節(jié)，本實(shí)用新型輸出電流參數(shù)觸摸式調(diào)節(jié)和顯示電路不僅可實(shí)現(xiàn)電流調(diào)節(jié)量的觸摸式增加或減少，還可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)量的數(shù)字顯示，比較直觀，配合電焊機(jī)產(chǎn)品的面板設(shè)計(jì)，可使產(chǎn)品更加美觀，提升產(chǎn)品的檔次，如果要改變調(diào)節(jié)和顯示的數(shù)值范圍，可通過改變燒寫到MCU單片機(jī)(STM85003F3)的軟件，即可改變焊機(jī)顯示或輸出電流的大小，例如，調(diào)節(jié)范圍為20A?160A、30A?250A等不同范圍，應(yīng)用十分方便，本實(shí)用新型輸出電流參數(shù)觸摸式調(diào)節(jié)和顯示電路與電子控制式電焊機(jī)等產(chǎn)品的電路接口(X2)連接線很少，使用非常方便，采用本實(shí)用新型輸出電流參數(shù)觸摸式調(diào)節(jié)和顯示電路組件不僅把焊機(jī)升級(jí)為帶有觸摸鍵式電流調(diào)節(jié)按鈕的產(chǎn)品，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)節(jié)參數(shù)的數(shù)字顯示，提升產(chǎn)品的檔次和技術(shù)附加值。
[0030]附圖4是本實(shí)用新型輸出電流參數(shù)觸摸式調(diào)節(jié)和顯示電路(見附圖1中的29)的數(shù)字顯示器和觸摸式電流增加或減小按鈕布局圖，此圖中，Dl位置焊裝數(shù)碼顯示器(CPS02832BR) ；S1和S2位置則焊裝觸摸鍵式按鈕(KAN66)，S2對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)量增加控制，SI對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)量減小控制，還可以焊裝兩個(gè)LED指示燈，分別指示被控制產(chǎn)品的過熱和供電電源正常與否的狀態(tài)。
[0031]附圖5是本實(shí)用新型輸出電流參數(shù)觸摸式調(diào)節(jié)和顯示電路(見附圖1中的29)的貼片面主要元器件的布局圖，由圖可見，電路板上的器件主要有:U1貼片式MCU單片機(jī)(STM85003F3)、U3貼片式穩(wěn)壓器78M05 ；U2運(yùn)算放大器(LM358);安裝在此圖后面的插件式數(shù)碼顯示器(CPS02832BR)和觸摸鍵式按鈕(KAN66);另外，還有大量的貼片式電阻、電容、三極管等電子元器件，所設(shè)計(jì)的電路板，其長(zhǎng)X寬尺寸為38X37mm，含器件的高度大約為16mm (因器件大小和焊接位置差異會(huì)有一定的變化)，電路板上有兩個(gè)排式插針接口 Xl和X2，Xl接口為MCU內(nèi)部控制程序的燒寫接口，利用此接口，通過它與程序編寫和燒寫電腦系統(tǒng)進(jìn)行連接，即可把程序?qū)懭氡倦娐返腗CU內(nèi)部，以實(shí)現(xiàn)本電路的功能；X2接口則與所需要控制的電焊機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行電氣間的連接，主要是向本電路進(jìn)行供電(即提供+15V和-15V電源)；進(jìn)行過熱或電器產(chǎn)品輸出電壓等信號(hào)采樣；以及把本電路轉(zhuǎn)化的控制或調(diào)節(jié)量供給電焊機(jī)產(chǎn)品相應(yīng)的控制輸入端子，以實(shí)現(xiàn)焊機(jī)輸出電流的控制或調(diào)節(jié)，如果要改變調(diào)節(jié)和顯示的數(shù)值范圍，可通過改變燒寫到MCU單片機(jī)(STM85003F3)的軟件，即可改變焊機(jī)顯示或輸出電流的大小，例如，調(diào)節(jié)范圍為20A?160A、30A?250A等不同范圍，應(yīng)用十分方便。
[0032]附圖6是本實(shí)用新型輸出電流參數(shù)觸摸式調(diào)節(jié)和顯示電路組件的實(shí)物照片(顯示器件和觸摸式按鍵安裝面)，此圖中，電路板焊裝了數(shù)碼顯示器(CPS02832BR)，以及S1、S2觸摸鍵式參數(shù)“增加”、“減少”按鈕(KAN66)，還有排式插針接口 XI，通過操作觸摸式按鍵，可使需要調(diào)節(jié)的電器產(chǎn)品參數(shù)增加或減小，并且，參數(shù)值可通過數(shù)碼管進(jìn)行顯示，以使操作者能夠更加直觀的進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)，此外，還可看到所設(shè)計(jì)的電路板組件其長(zhǎng)X寬尺寸是比較小的，當(dāng)然，利用類似的設(shè)計(jì)原理，采用更大的數(shù)碼顯示器等器件，還可使同樣作用的電路板組件尺寸增加，以適應(yīng)更大焊機(jī)產(chǎn)品的使用要求。[0033]良好的電路及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)所在，也是滿足高效和低成本生產(chǎn)、高可靠性、制造技術(shù)先進(jìn)性的重要保障。
【權(quán)利要求】
1.一種單板單管IGBT逆變手弧焊機(jī)的電路板結(jié)構(gòu)，其特征在于:采用四個(gè)單管IGBT、四個(gè)快速恢復(fù)二極管組成的逆變主電路及其控制電路，逆變主電路及其控制電路包括輸入上電緩沖電路、單管IGBT組成的逆變主電路、IGBT的驅(qū)動(dòng)電路、PWM脈沖寬度調(diào)制電路、整流電路、焊機(jī)輸出特性控制電路、電源電路、焊機(jī)輸出電流觸摸式調(diào)節(jié)和顯示電路；除了焊機(jī)輸出電流觸摸式調(diào)節(jié)和顯示電路組件外，其它所有的這些電路部分和元器件都布置在一塊大電路板上，電路板上采用貼片電子元器件和SMT表面貼裝工藝的元件設(shè)置電路板的其中一面，而繼電器、整流器、濾波電解電容、IGBT及其散熱器、逆變主變壓器、輸出整流的快速恢復(fù)二極管及其散熱器、冷卻電風(fēng)扇、電流檢測(cè)互感器、脈沖驅(qū)動(dòng)變壓器和少數(shù)電阻和電容采用手工焊接在電路板另一面。
2.如權(quán)利要求1所述的一種單板單管IGBT逆變手弧焊機(jī)的電路板結(jié)構(gòu)，其特征在于:電路板縱向布置焊機(jī)機(jī)箱外體內(nèi)并靠近其中一側(cè)壁，電路板布置有貼片電子元器件和SMT表面貼裝工藝的元件的一面正對(duì)機(jī)箱殼體的該側(cè)壁，電路板上采用手工焊接的元器件處于機(jī)箱外殼內(nèi)部通風(fēng)道上。
【文檔編號(hào)】H05K1/18GK203610834SQ201320782868
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】朱宣東, 朱宣輝, 魏繼昆, 陳法慶, 孫敏 申請(qǐng)人:浙江肯得機(jī)電股份有限公司