專利名稱：一種smt工藝的mos管逆變手弧焊機的電路板結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種焊機技術，具體是一種SMT工藝的MOS管逆變手弧焊機的電路板結構。
背景技術：
當前，電焊機產品市場的競爭十分激烈，不僅體現在技術的先進性和優(yōu)勢上，還在很大程度上取決于焊機的電路和結構設計、生產效率的高低、生產成本的多少，產品的一致性和可靠性等方面。目前，采用多個MOS單管全橋逆變主電路和控制電路構成的逆變焊機種類是比較多的，它們的電路和結構形式也是多種多樣的，不同的電路及其結構設計思路，所采用的具體電路形式和整個電路布置的方式是不同的，不僅如此，焊機的性能指標包括輸出的電流 /電壓范圍及其對應的負載持續(xù)率、絕緣等級、溫升等，也可能會表現出一定的差距；即使是在相同的產品性能指標下，由于具體電路及其結構設計方面的不同，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、焊接和檢測工藝水平、自動化程度等也會明顯不同；這就會使電子產品電路板的尺寸、生產時安裝的方便性、生產效率、生產成本等也會不同；本實用新型MOS逆變焊機，由于其很多電子元器件采用了表面貼裝的器件，故其電路板尺寸小，結構合理，因而其體積小，重量輕，可增加每個集裝箱運輸的數量，降低運輸的成本；另外，由于設計和制造采用了 SMT工藝，因此，適合于大批量自動化生產，故可提高焊機的生產效率,降低生產成本,增加產品的市場競爭力。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于提供一種SMT工藝的MOS管逆變手弧焊機的電路板結構，其電路結構分為上、下二塊電路板，可采用了 SMT工藝生產，具有高效節(jié)能、體積小、重量輕、成本低、生產效率高、制造技術先進等優(yōu)點。為實現上述目的采用以下技術方案一種SMT工藝的MOS管逆變手弧焊機的電路板結構，包括電路板和安裝在電路板上的控制電路，控制電路主要由濾波、逆變、驅動和焊機輸出控制部分以及輸入整流部分以及變壓器降壓和焊機輸出電流整流部分組成；其特征在于電路板分為二個部分，在焊機內部分為上、下二層安裝，上層電路板上主要安裝有控制電路的濾波、逆變、驅動和焊機輸出控制部分，這部分采用大量的貼片式器件來完成控制電路的設計和布局；下層電路板主要為控制電路的輸入整流部分以及變壓器降壓和焊機輸出電流整流部分。在所述的上層電路板上，采用的電子元器件和零部件較多，主要有八個MOS管，每側設置四個，每側的MOS管共用一個鋁散熱器八個1/2W10R電阻，八個5W/47R電阻，四個471/2KV電容和二個475/250V電容；一個驅動脈沖變壓器，在此驅動脈沖變壓器的兩側，設置有由貼片電阻、電容、二極管和穩(wěn)壓管組成的四路形式相同的驅動電路，分別驅動四組MOS管；在該電路板上還設有若干電子元器件，主要有二個大的470MF/400V的電解電容，一個電流檢測變壓器，四個MOS場效應管，一個光電稱合器PC817,三個三端穩(wěn)壓器,一個4N90M0S管，一個開關電源變壓器和SG3525PWM脈沖寬度調制器集成電路及其外圍電路的電子元器件；還有運算放大器CA3140其外圍電路的電子元器件；還有很多的貼片式電阻、電容、穩(wěn)壓管、三極管、二極管；封裝的可調電位器、小電解電容和插接件。在所述的下層電路板上設計有八個D92 - 02快速恢復二極管，分別布置在電路板上兩個逆變高頻主變壓器，D92 - 02快速恢復二極管設有鋁散熱器，兩個逆變高頻主變壓器布置在電路板的中間，還有八個2W22R的電阻；八個221/1KV電容，一個180A分流器，2個銅連接片，若干銅連接條，單相整流橋，繼電器及其它插接件。本實用新型在上層板上有很多的電子元器件，由于可采用先進的SMT自動貼片機來聞效率、聞質量地生廣電路板，因此，可明顯減少生廣人員，提聞焊機的生廣效率，這對于進一步降低產品的成本，提高產品的質量是十分有利的，而下層電路板上只有少量的器件和零部件，故生產和安裝十分方便快捷，另外在制造不同電流等級的電焊機產品過程中，允許配置的整流橋不同。

圖I為本實用新型上層電路板結構布局圖；圖2為本實用新型下層電路板結構布局圖；圖3為本實用新型驅動和主電路原理圖；圖4為本實用新型電源部分電路原理圖；圖5為本實用新型電路原理圖。
具體實施方式
如圖1-5所示，一種SMT工藝的MOS管逆變手弧焊機的電路板結構，包括電路板和安裝在電路板上的控制電路，控制電路主要由濾波、逆變、驅動和焊機輸出控制部分以及輸入整流部分以及變壓器降壓和焊機輸出電流整流部分組成；電路板分為二個部分，在焊機內部分為上、下二層安裝，上層電路板上主要安裝有控制電路的濾波、逆變、驅動和焊機輸出控制部分，這部分采用大量的貼片式器件來完成控制電路的設計和布局；下層電路板主要為控制電路的輸入整流部分以及變壓器降壓和焊機輸出電流整流部分。如圖I所示，在所述的上層電路板上，采用的電子元器件和零部件較多，主要有八個MOS管，每側設置四個，每側的MOS管共用一個鋁散熱器八個1/2W10R電阻，八個5W/47R電阻，四個471/2KV電容和二個475/250V電容；一個驅動脈沖變壓器，在此驅動脈沖變壓器的兩側，設置有由貼片電阻、電容、二極管和穩(wěn)壓管組成的四路形式相同的驅動電路，分別驅動四組MOS管；在該電路板上還設有若干電子元器件，主要有二個大的470MF/400V的電解電容，一個電流檢測變壓器，四個MOS場效應管，一個光電耦合器PC817，三個三端穩(wěn)壓器，一個4N90M0S管，一個開關電源變壓器和SG3525PWM脈沖寬度調制器集成電路及其外圍電路的電子元器件；還有運算放大器CA3140其外圍電路的電子元器件；還有很多的貼片式電阻、電容、穩(wěn)壓管、三極管、二極管；封裝的可調電位器、小電解電容和插接件。如圖2所示，在所述的下層電路板上設計有八個D92 - 02快速恢復二極管，分別布置在電路板上兩個逆變高頻主變壓器，D92 - 02快速恢復二極管設有鋁散熱器，兩個逆變高頻主變壓器布置在電路板的中間，還有八個2W22R的電阻；八個221/1KV電容，一個180A分流器，2個銅連接片，若干銅連接條，單相整流橋，繼電器及其它插接件?？梢姡谏蠈影迳嫌泻芏嗟碾娮釉骷?，如果這些如電阻、電容、穩(wěn)壓管、三極管、二極管等電子元器件采用非表面貼裝的器件，那么，電路板的尺寸將要比現在圖I所示的電路板尺寸大很多，自然地，電路板的價格會高，電焊機機箱的整體尺寸也會大很多，成本也會隨之增加，這對于大批量生產的產品來說，顯然會增加成本，降低利潤，是不經濟的，因此采用表面貼裝的器件是有利于縮小電路板的尺寸和電焊機機箱的整體尺寸，降低電路板和機箱價格的，不僅如此，由于可采用先進的SMT自動貼片機來高效率、高質量地生產電路板，因此，可明顯減少生廣人員，提聞焊機的 生廣效率，這對于進一步降低廣品的成本，提聞產品的質量是十分有利的。本實用新型焊機上層電路板的主要作用是逆變和電焊機的輸出特性控制，逆變的概念就是把直流電變換為交流電，在本實用新型焊機中，就是把下層電路板獲得的穩(wěn)定直流電，在主控制電路和其它電路的作用下，通過對Ml M8場效應MOS管組成的開關的導通/關斷控制，轉換為高頻交流電頻率在IOOKHz左右，該高頻交流電供給下層電路板上的高頻主變壓器，通過它進行降壓、變流后，再供給下層板上的D92 - 02快速恢復二極管組成的整流電路，從而實現焊機輸出直流電流或電壓，僅僅輸出直流電流或電壓是不夠的，還必須滿足電焊機所要求的輸出特性，也就是要實現焊接電源的下降特性簡稱“靜特性”控制，輸出特性的控制主要是利用電流負反饋控制和PWM脈沖寬度調制等電路來實現的；為實現焊接電流的調節(jié)，電焊機設置一個電流給定電位器，當焊機工作時，檢測到的焊機輸出電流負反饋信號經放大處理后會與電流給定信號進行比較，決定PWM脈沖的寬度或占空比，該脈沖的寬度將決定焊機的輸出電流、電壓的大小，當焊機空載的時候，由于輸出或空載電流非常小，所以，產生的PWM脈沖寬度將使焊機輸出較高的空載電壓，隨著焊機輸出電流的增力口，產生的PWM脈沖寬度將隨之減小，焊機的輸出電壓降低；當輸出電流增加到給定值時，隨輸出電流的微小增加，產生的PWM脈沖寬度將使焊機的輸出電壓迅速降低，這就形成了所謂的焊接電源的下降特性。本實用新型焊機下層電路板的主要作用是逆變器的輸出整流，即將高頻主變壓器的交流電流和電壓，通過D92 - 02快速恢復二極管的整流變成直流輸出的電流和電壓，滿足焊接的需要，設置2W22R電阻、221/1KV電容的目的是抗干擾，以提高焊機的工作可靠性；本實用新型焊機下層電路板的另一個作用是輸入整流和濾波，即將電網供給的交流電壓，通過單相(二極管構成的)整流橋變成直流輸出電壓，并經過兩個電解電容濾波后，成為穩(wěn)定的直流電壓，再供給逆變主電路，設置繼電器和電阻Rl R3的目的是構成上電緩沖電路，防止浪涌電流燒壞焊機的供電電源開關。眾所周知，逆變手工電弧焊機的種類和規(guī)格型號是比較多的，但是，一般的或類似本實用新型電流140A/120A/100A等級的逆變焊機，其在電路原理或者電路的具體布置方式等方面與本實用新型焊機的可能是不一樣的；本實用新型焊機，在保持控制電路基本不變的情況下，通過增加MOS管及其保護電路的阻容器件、D92 - 02快速恢復二極管及其保護電路的阻容器件、22 :4逆變主變壓器、整流橋、470MF/400V的電解電容的數量，可擴大焊機的輸出電流等級，制成160A/180A/200A電流等級的系列逆變焊機，良好的電路及其結構設計是本實用新型的優(yōu)勢所在，也是滿足高效和低成本生產、高可靠性的重要保障。本專利申請保護的內容就在于保護這種焊機的電路及其結構的設計。圖3-5是本實用新型焊機的電路原理圖，
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。在圖5中，由繼電器JDQl、單相整流橋ZWl、濾波電解電容C1 C2、Ml M8場效應MOS管和22:4逆變變壓器T2 T3，以及快恢復二極管Dl D4、分流器R)等組成逆變主電路；R1 R3、繼電器JDQl及其控制電路包括圖4中的U3、T2、Z9部分電路構成上電緩沖電路，當接通220V供電交流電壓時，在電源開關合上后的一段時間內，繼電器JDQl的觸頭還沒有導通，即繼電器JDQl的動作時間會落后于電源開關的動作時間，在這段時間內，由于繼電器的觸頭還沒有閉合，電流只能夠通過Rl R3給整流器ZWl供電，進而給濾波電解電容CfC2充電，當Cf C2充電達到穩(wěn)定的時候，繼電器JDQl才會動作，它的常開觸點閉合，從而短接Rl R3，如果沒有上電緩沖控制電路，則接通電源開關后，由于電解電容Cf C2上的電壓為零，相當于整流器ZWl的輸出端處于短路狀態(tài)，因此，會在ZWl的輸入端產生很大 的電流，會燒壞焊機的電源開關，甚至整流器ZWl，可見，Rl R3的延時被短路，可起到減少啟動電流或者說上電緩沖的作用，進而保護整流器ZW1、電源開關不至于被過大的電流燒壞。本實用新型系列焊機沒有采用控制變壓器作為供電的變壓器，而是采用U3、T2、F5、D14 D15、U5 U7等部分組成的電源供電，三端集成穩(wěn)壓器U5 U7及其附屬電路構成直流穩(wěn)壓電路，可在U5 U7的輸出端分別獲得穩(wěn)定的一 12V、+ 12V和十5V直流電壓，-12V、+ 12V作為其它控制電路的電源電壓，使電路能夠正常工作，+ 5V作為電流顯示電路部分的電源，圖5中的Ul及其外圍電路組成PWM脈沖寬度調制電路，脈沖寬度調制電路的主要作用是根據焊機的焊接電流給定信號和電流負反饋信號，確定ICl的輸出脈沖占空比，最終控制電焊機的輸出特性，Ul的11和14腳輸出頻率固定、寬度或占空比可變的脈沖信號，分別去控制Ql Q4等器件組成的MOS管驅動控制電路的輸出，最終可驅動MOS管Fl F4交替導通，實現逆變變換。MOS管Ml M8的交替導通，可在逆變主變壓器T2 T3的初級繞組中產生高頻交變電流和電壓，通過T2 T3的降壓作用，獲得一定的高頻交流電壓和電流，經快速恢復二極管Dl D4的整流，從而獲得滿足焊接要求的直流電壓和電流。對于驅動控制電路，由圖I和圖3可見，主要由三極管Ql Q4、驅動脈沖變壓器T8、場效應管Fl F4、電阻R17 R22和R71 R78、二極管D16 D27、穩(wěn)壓管Zl Z2和ZlO Z13、以及它們外圍的電阻、電容等組成，Fl F4場效應管和Ql Q4三極管及其外圍元器件組成的電路，還有驅動變壓器T8輸出側的電路，在結構上是基本一致的，驅動控制電路的作用主要是根據Ul部分電路的PWM脈沖寬度調制信號產生兩路場效應管的驅動控制脈沖信號，使Ml M8場效應管導通或關斷，從而在逆變主變壓器的初級繞組中獲得交流電流和電壓。圖5中，連接在XH - 02插頭兩端的溫度保護繼電器安裝逆變主變壓器或上層電路板MOS管的鋁散熱器上，當檢測的溫度達到溫度保護繼電器的動作溫度時，過熱指示燈會亮。同時，可使Ul的8腳控制端電平為低，使Ul的輸出PWM脈沖信號停止產生，從而限制焊機輸出電流，達到保護MOS管不會因為過熱損壞的目的，起到保護的作用；300 1的電流檢測互感器Tl初級串入在圖5上部的逆變主電路回路中，它安裝在上層電路板上，可檢測逆變主電路的初級電流大??；當Tl檢測到過流信號時，同樣可使Ul的輸出PWM脈沖信號停止產生，限制焊機輸出電流，保護MOS管不會因為過流而損壞，起到保護的作用；電位器安裝在電焊機的前面板上，連接到XH - 03插頭，可產生電流給定信號，調節(jié)焊機輸出的焊接電流大小。焊機輸出特性的控制原理是調節(jié)焊接電流大小的電位器安裝在電焊機的前部面板上，可產生電流給定信號，為分流器，可檢測焊機輸出電流的大小。該信號的大小與焊機輸出的焊接電流成正比，焊機輸出電流大，則檢測到電流反饋信號也較大，所檢測到的電流反饋信號需經運算放大器U2處理，該電流檢測信號作為電流負反饋信號輸入到U2部分電路，并與調節(jié)焊接電流大小的電位器產生的電流給定信號進行比較，通過U2等電路的控制，可獲得驅動Ml M8場效應管工作的脈沖 寬度調制信號；焊接時，當電位器產生的電流給定信號增大時，輸出的焊接電流也會隨之增加，反之，則會減??；當電位器產生的電流給定信號不變時，隨著焊接電流的增加，電流負反饋信號增大，由于它的極性與給定信號的極性相反，因此，通過Ul部分電路的控制，會使驅動Ml M8場效應管工作的脈沖寬度隨之減小，Ml M8場效應管的導通時間縮短，這就會使輸出的電壓降低。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。
權利要求1.一種SMT工藝的MOS管逆變手弧焊機的電路板結構，包括電路板和安裝在電路板上的控制電路，控制電路主要由濾波、逆變、驅動和焊機輸出控制部分以及輸入整流部分以及變壓器降壓和焊機輸出電流整流部分組成；其特征在于電路板分為二個部分，在焊機內部分為上、下二層安裝，上層電路板上主要安裝有控制電路的濾波、逆變、驅動和焊機輸出控制部分，這部分采用大量的貼片式器件來完成控制電路的設計和布局；下層電路板主要為控制電路的輸入整流部分以及變壓器降壓和焊機輸出電流整流部分。
2.如權利要求I所述的一種SMT工藝的MOS管逆變手弧焊機的電路板結構，其特征在于在所述的上層電路板上，采用的電子元器件和零部件較多，主要有八個MOS管，每側設置四個，每側的MOS管共用一個鋁散熱器八個1/2W10R電阻，八個5W/47R電阻，四個471/2KV電容和二個475/250V電容；一個驅動脈沖變壓器，在此驅動脈沖變壓器的兩側，設置有由貼片電阻、電容、二極管和穩(wěn)壓管組成的四路形式相同的驅動電路，分別驅動四組MOS管；在該電路板上還設有若干電子元器件，主要有二個大的470MF/400V的電解電容，一個電流檢測變壓器，四個MOS場效應管，一個光電稱合器PC817,三個三端穩(wěn)壓器,一個4N90M0S管，一個開關電源變壓器和SG3525PWM脈沖寬度調制器集成電路及其外圍電路的電子元器件；還有運算放大器CA3140其外圍電路的電子元器件；還有很多的貼片式電阻、電容、穩(wěn)壓管、三極管、二極管；封裝的可調電位器、小電解電容和插接件。
3.如權利要求I所述的一種SMT工藝的MOS管逆變手弧焊機的電路板結構，其特征在于在所述的下層電路板上設計有八個D92 - 02快速恢復二極管，分別布置在電路板上兩個逆變高頻主變壓器，D92 - 02快速恢復二極管設有鋁散熱器，兩個逆變高頻主變壓器布置在電路板的中間，還有八個2W22R的電阻；八個221/1KV電容，一個180A分流器，2個銅連接片，若干銅連接條，單相整流橋，繼電器及其它插接件。
專利摘要一種SMT工藝的MOS管逆變手弧焊機的電路板結構，包括電路板和安裝在電路板上的控制電路，控制電路主要由濾波、逆變、驅動和焊機輸出控制部分以及輸入整流部分以及變壓器降壓和焊機輸出電流整流部分組成；電路板分為二個部分，在焊機內部分為上、下二層安裝，上層電路板上主要安裝有控制電路的濾波、逆變、驅動和焊機輸出控制部分，這部分采用大量的貼片式器件來完成控制電路的設計和布局；下層電路板主要為控制電路的輸入整流部分以及變壓器降壓和焊機輸出電流整流部分，本實用新型可采用了SMT工藝生產，具有高效節(jié)能、體積小、重量輕、成本低、生產效率高、制造技術先進等優(yōu)點。
文檔編號B23K9/10GK202461773SQ20122010734
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月21日 優(yōu)先權日2012年3月21日
發(fā)明者朱宣東, 朱宣輝, 蔡獻, 陳法慶, 魏繼昆 申請人:浙江肯得機電股份有限公司