專利名稱：低頻維弧mosfet逆變等離子切割機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及焊接設(shè)備，尤其是一種低頻維弧MOSFET逆變等離子切割機。
背景技術(shù)：
目前的逆變等離子切割機生產(chǎn)廠家很多，其產(chǎn)品千差萬別，由于布局布線 等工藝性處理不好，產(chǎn)品很難通過歐洲CE標準EMC檢測。由于主變壓器漏感較 大，在起弧時因有高頻，切割機的電磁輻射很嚴重，嚴重影響電網(wǎng)質(zhì)量及人的 身心健康。由于采用高頻高壓引弧，對周邊其他設(shè)備造成干擾，無法應(yīng)用于自動 化焊割領(lǐng)域。由于起弧瞬間切割搶上帶有高壓對人的生命安全構(gòu)成威脅。另外 由于風道設(shè)計不夠合理，許多廠家產(chǎn)品負載持續(xù)率都很低，無法滿足長時間的 使用要求。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠滿足歐洲CE標準檢測要求、 性能穩(wěn)定、負載持續(xù)率高且克服高頻高壓引弧缺點的逆變式等離子切割機。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型低頻維弧MOSFET逆變等離子切割機，包 括順序連接的EMC電路、輸入整流濾波電路、逆變電路、隔離降壓電路、二次 整流濾波電路、控制電路、隔離驅(qū)動電路，且隔離驅(qū)動電路與逆變電路相連， 特別設(shè)有低頻維弧電路，該低頻維弧電路與二次整流濾波電路雙向聯(lián)通。
該低頻維弧電路由運算放大器LM358、場效應(yīng)管VTll、三極管Q3、繼電器 (RELAY1， RELAY2)及周圍電路連接構(gòu)成。
該逆變電路為全橋逆變電路，該逆變電路的橋臂由MOSFET場效應(yīng)管(VT3、 VT4、 VT5、 VT6)并聯(lián)構(gòu)成，每只場效應(yīng)管的柵極串聯(lián)一只4. 7 10R電阻。
設(shè)有PCB板和F形散熱片，所述控制電路、隔離驅(qū)動電路和逆變電路制作 在上PCB板上，所述低頻維弧電路、隔離降壓電路和二次整流濾波電路制作在 中PCB板上，上PCB板安裝于兩組F形散熱片頂面，中PCB板安裝于兩組F形 散熱片底面，左右兩組F形散熱片相對安裝且構(gòu)成下部風道，中PCB板上的電 子電路元件位于該下部風道內(nèi)。
本實用新型采用全橋逆變方式，提高功率因數(shù)，減少電源自身損耗，降低 成本。由于在電源輸入端設(shè)計了 EMC濾波電路，使其真正滿足歐洲CE檢測要求。 由于兩塊PCB板和兩個散熱器組成風道式結(jié)構(gòu)，散熱性能好，負載持續(xù)率高。 特別是它的低頻維弧電路，采用兩個電磁閥，切割時，兩個一起通氣；維弧時， 只有一個氣閥通氣。由于采用低頻維弧技術(shù)，減少了電磁污染，提高了安全性。 同時采用兩個分流器， 一個用于控制切割電流， 一個用于維弧與切割的轉(zhuǎn)換。 整機電路簡單，保護功能全面，生產(chǎn)工藝簡單，調(diào)試方便。以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明。


圖1是本實用新型的電路方框圖。
同2是本實用新型的電路原理圖。
圖3為本實用新型主機組裝結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1為EMC電路，2為整流濾波電路，3為逆變電路，4為隔離降壓電路， 5為二次整流濾波電路，6低頻維弧電路，7為控制電路，8為隔離驅(qū)動電路。 其中K'l為控制厚膜電路；Ql為隔離驅(qū)動厚膜電路；El為輔助電源電路。
具體實施方式
如圖l所示，本實用新型低頻維弧MOSFET逆變等離子切割機，包括順序連 接的E,MC電路1、輸入整流濾波電路2、逆變電路3、隔離降壓電路4、 二次整
流濾波電路5、控制電路7、隔離驅(qū)動電路8，且隔離驅(qū)動電路8與逆變電路3 相連，特別設(shè)有低頻維弧電路6，該低頻維弧電路6與二次整流濾波電路5雙 向聯(lián)通。雙向聯(lián)通就是雙方的信號相互輸入輸出。 i 1中所示各個電路的構(gòu)成和相互關(guān)系參見圖2。
如圖2所示，EMC電路1由電容(C17 C19, C32 C35)，電阻R34 R37, 電感L102 L104共同構(gòu)成。
逆變電路3為全橋逆變電路，該逆變電路的橋臂由MOSFET場效應(yīng)管(VT1、 VT2、 VT3、 VT4)并聯(lián)構(gòu)成，每只場效應(yīng)管的柵極串聯(lián)一只4. 7 10R電阻，防止 驅(qū)動過沖，并保護驅(qū)動電路不受由于場效應(yīng)管擊穿傳過來的電壓的損壞。
抗不平衡電容C27，阻止主變壓器上有直流分量流過，提高整機效率。
隔離驅(qū)動電路8由場效應(yīng)管VT5 VT8構(gòu)成。
驅(qū)動厚膜電路Ql，它由一個一組初級輸入，四組次級輸出的驅(qū)動變壓器， 及一些電阻，二極管，穩(wěn)壓二極管，電容組成，完成四個橋臂的驅(qū)動功能。
輔助電源電路E1，給控制電路驅(qū)動電路及保護電路供電。
低頻維弧控制電路6由LM358、場效應(yīng)管VTll、三極管Q3、繼電器(RELAY1， RELAY2)及周圍電路連接構(gòu)成。因切割機采用空氣吹走熔化后金屬的切割方法， 且要求氣后走而電流先走，在維護的瞬間要求先有電流，再有氣。這些都是通 過手開關(guān)控制電路實現(xiàn)得。
如圖2所示，單相輸入交流先經(jīng)電容X2 (C17 C19)吸收尖峰毛刺電壓， 再經(jīng)過由三線并繞在同一個磁環(huán)上的共模電感L2 L4以限制諧波電流。然后再 經(jīng)電容X2 (C32 C34)， Y2電容C35，電阻R34 R37，將輸入波形的毛刺降到 最低。
通過電流耦合器TR1對主電路進行不斷的采樣， 一旦出現(xiàn)異常過大的電流
即通過半波整流電路(D6， D7)給電容C16充電得到一個高電壓，使控制模塊 Kl起到保護作用。
輸出電流給定電路由電阻(R51、 R40)、電容C49，電位器VR3構(gòu)成?？刂?電路7由電位器的分壓值來決定輸出電流大小。當輸出電流發(fā)生波動時，由分 流器R12采樣電流值，經(jīng)負反饋電路反向調(diào)節(jié)控制電路的8腳電壓，以達到穩(wěn) 定輸出的效果。
熱敏開關(guān)RC1安裝于整機電路的散熱器上， 一旦散熱器(參見圖3)溫度過 高，熱敏開關(guān)便導(dǎo)通，同樣使控制模塊K1起到保護作用，使焊機停止工作。
如圖2所示，電阻R4，電容C7;電阻R7，電容C8;電阻R18，電容C9; 電阻R25,電容C10分組構(gòu)成4個橋臂的吸收方式，吸收雜散電感產(chǎn)生的尖峰毛 刺。
手開關(guān)電路實現(xiàn)開關(guān)S5是氣路檢測開關(guān)，當氣路有氣時為閉合，因此在
正常工作時可認為其始終閉合。當手開關(guān)S4未閉合時，24V電源通過電阻R44， 使三極管Q4導(dǎo)通，并通過電容C38濾波拉低了控制板的18腳，電路處于無輸 出狀辟。手開關(guān)S4閉合后，24V電源經(jīng)電阻R44使三極管Q5導(dǎo)通，三極管Q4 截止，控制板18腳為高電平，電路開始輸出功率。同時C42電容充電，將場效 應(yīng)管VnO導(dǎo)通，場效應(yīng)管VT9截止，電磁閥不吸合，空氣不接通。但很快電容 C42被充滿，場效應(yīng)管VT10便截止，這時電容C44以充滿電為高電平場效應(yīng)管 VT9導(dǎo)'通，電磁閥吸合空氣接通。此氣閥空氣是供維弧時使用。當手開關(guān)斷開， 控制板的18腳被拉低，而封波電路停止輸出，因電容C44有一個放電延時，電 磁閥要過一會才關(guān)斷。便完成了空氣后走而電流先走的功能。
傳頻維弧功能實現(xiàn)當手開關(guān)閉合時，電路工作，但輸出的正負端還未接 通，所以分流器電阻R14的負端電壓為零，場效應(yīng)管VT11導(dǎo)通，繼電器RELAY1
吸合，使維弧端和輸出正端接通，切割槍的極針和噴嘴間產(chǎn)生電弧。同時使三
極管Q3導(dǎo)通，繼電器RELAY2吸合氣閥VI斷開，繼電器RELAY2另一組觸點將 給定蝻入電流值(電位器RV3)切換到維護電流輸入值(電位器RV2)。當槍嘴 和工件接觸開始切割時，維弧電弧引燃切割電弧，輸出端便有電流產(chǎn)生，分流 器R14采樣一個負壓值，則繼電器(RELAY1 ， RELAY2)均被關(guān)斷，維弧斷開切
割電磁閥開通，電路切換到給定電位器工作，從而機器進入切割狀態(tài)。
如圖2所示，單相交流電電源經(jīng)EMC電路濾除干擾，再經(jīng)整流橋BR1 BR3 整流，電解電容(Cl C3、 C20 C22)濾波后成為直流電，再由MOSFET場效 應(yīng)管全橋逆變?yōu)楦哳l交流電，再由隔離降壓電路降為高頻低壓交流電，經(jīng)高速 整流管D1 D4構(gòu)成的全橋整流電路整流為直流電。
電阻R8 R10、電容C11 C14構(gòu)成相應(yīng)的吸收回路，以保護整流管D1 D4。 輸出電抗L1用來限制浪涌電流并使輸出電流連續(xù)。
控制電路K1能夠?qū)崿F(xiàn)脈寬調(diào)制(PWM)、溫度保護、開關(guān)機保護及過壓欠壓 保護的功能，它的P簡信號送至場效應(yīng)管VT5 VT8組成的驅(qū)動電路，推動隔離 驅(qū)動電路產(chǎn)生快速開通或關(guān)斷場效應(yīng)管的4路信號，推動4個橋臂，實現(xiàn)全橋 逆變，這樣驅(qū)動電路便大大簡化。
手開關(guān)控制電路由開關(guān)(S4， S5)、三極管(Q5， Q6)、場效應(yīng)管VT9、電磁 閥RELVY1及周圍電路構(gòu)成。
如圖3所示，設(shè)有PCB板(9， 12)和F形散熱片(10， 11)，所述控制電 路7、隔離驅(qū)動電路8和逆變電路3制作在上PCB板9上，所述低頻維弧電路6、 隔離降壓電路4和二次整流濾波電路5制作在中PCB板12上。其余電路安裝于 整機底板(圖中未畫)上。如箭頭14所示，上PCB板9安裝于兩組F形散熱片 (10， 11)頂面。如箭頭15所示，中PCB板12安裝于兩組F形散熱片(10，11)底面。左右兩組F形散熱片(10， 11)相對安裝且構(gòu)成下部風道13，中PCB 板12上的電子電路元件位于該下部風道13內(nèi)。其結(jié)構(gòu)經(jīng)這樣優(yōu)化組合后，體 積小散熱性好，組裝維修方便。
本實用新型中M0SFET場效應(yīng)管選用耐壓為900V，電流為9A，每個橋臂為6 只MOSFET場效應(yīng)管并聯(lián)。
根據(jù)本實用新型圖2、圖3組裝的低頻維弧M0SFET逆變等離子切割機，測 試結(jié)果達到如下技術(shù)要求1、額定輸入功率9.5KW; 2、額定輸入電流25A; 3、 額定輸出電壓108V; 4、輸出電流調(diào)節(jié)20A 70A; 5、負載持續(xù)率60%; 6、空載 電壓240V; 7、空載損耗100W; 8、效率85%; 9、功率因數(shù)0.93。
權(quán)利要求1.一種低頻維弧MOSFET逆變等離子切割機，包括順序連接的EMC電路、輸入整流濾波電路、逆變電路、隔離降壓電路、二次整流濾波電路、控制電路、隔離驅(qū)動電路，且隔離驅(qū)動電路與逆變電路相連，其特征在于，設(shè)有低頻維弧電路，該低頻維弧電路與二次整流濾波電路雙向聯(lián)通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低頻維弧MOSFET逆變等離子切割機，其特征在于， 該低頻維弧電路由運算放大器LM358、場效應(yīng)管VTll、三極管Q3、繼電器(RELAY1， RELAY2)及周圍電路連接構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低頻維弧MOSFET逆變等離子切割機，其特征在于， 該逆變電路為全橋逆變電路，該逆變電路的橋臂由M0SFET場效應(yīng)管(VT3、 VT4、 VT5、 VT6)并聯(lián)構(gòu)成，每只場效應(yīng)管的柵極串聯(lián)一只4. 7—10R電阻。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低頻維弧MOSFET逆變等離子切割機，其特征在于， 設(shè)有PCB板和F形散熱片，所述控制電路、隔離驅(qū)動電路和逆變電路制作在上 PCB板上，所述低頻維弧電路、隔離降壓電路和二次整流濾波電路制作在中PCB 板上，上PCB板安裝于兩組F形散熱片頂面，中PCB板安裝于兩組F形散熱片 底面，左右兩組F形散熱片相對安裝且構(gòu)成下部風道，中PCB板上的電子電路 元件位于該下部風道內(nèi)。
專利摘要滿足歐洲CE標準檢測要求、性能穩(wěn)定、負載持續(xù)率高且克服高頻高壓引弧缺點的逆變式等離子切割機。包括順序連接的EMC電路、輸入整流濾波電路、逆變電路、隔離降壓電路、二次整流濾波電路、控制電路、隔離驅(qū)動電路，且隔離驅(qū)動電路與逆變電路相連，特別設(shè)有低頻維弧電路，該低頻維弧電路與二次整流濾波電路雙向聯(lián)通。該低頻維弧電路由運算放大器LM358、場效應(yīng)管VT11、三極管Q3、繼電器(RELAY1，RELAY2)及周圍電路連接構(gòu)成。設(shè)有全橋逆變電路，設(shè)有PCB板和F形散熱片連接成風道結(jié)構(gòu)。該焊接設(shè)備用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號B23K10/00GK201183170SQ20082010511
公開日2009年1月21日 申請日期2008年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日
發(fā)明者徐愛平 申請人:深圳市佳士科技發(fā)展有限公司