專利名稱：一種微處理器控制鋁基電路板逆變焊機(jī)的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及160A逆變式手弧焊機(jī)是一種采用了微處理器控制的小型電焊機(jī)
女口
廣叩ο
背景技術(shù)：
當(dāng)前，電焊機(jī)產(chǎn)品市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，對(duì)產(chǎn)品的性能要求也越來(lái)越高。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)制造工藝的先進(jìn)性、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。鋁基電路板技術(shù)，即鋁板上附有電路的電子電路及其加工技術(shù)、工藝，在照明電路等應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)基本成熟。這主要是因?yàn)樵谶@些領(lǐng)域，其控制的電流比較小，對(duì)散熱等要求不高，故實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易。但是，對(duì)電焊機(jī)來(lái)說(shuō)，其需要控制的電流比較大，幾十安 170A，甚至更大，故實(shí)現(xiàn)起來(lái)的難度就非常大，需要解決的技術(shù)難題比較多，產(chǎn)品難以實(shí)現(xiàn)商品化和產(chǎn)業(yè)化。這也是電焊機(jī)行業(yè)很少采用鋁基電路板制造電焊機(jī)產(chǎn)品的根本原因。本實(shí)用新型焊機(jī)經(jīng)過(guò)多年的研究和開(kāi)發(fā)，技術(shù)人員積累了大量的技術(shù)和開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，解決了焊機(jī)鋁基電路板的大電流控制和其散熱，鋁基電路板加工工藝，以及電路工作可靠性等問(wèn)題，最終使本實(shí)用新型焊機(jī)產(chǎn)品成功進(jìn)入了國(guó)際市場(chǎng)，滿足用戶的使用要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供微處理器控制鋁基電路板逆變焊機(jī)的結(jié)構(gòu)，它是為滿足國(guó)內(nèi)外眾多的家庭或焊接量相對(duì)較少的用戶使用而進(jìn)行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的，適合于直徑
1.6 5.0mm的電焊條進(jìn)行手工電弧焊，焊機(jī)的輸出電流變化范圍:10 160A，額定電流160A，額定負(fù)載電壓26.4V，額定負(fù)載持續(xù)率15%，具有高效、節(jié)能、節(jié)材、體積小、重量輕、移動(dòng)方便等優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的采用以下技術(shù)方案:—種微處理器控制鋁基電路板逆變焊機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括電路板，其特征在于:所述的電路板設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分，一個(gè)部分為鋁基電路板及其散熱器，另一個(gè)部分電路板為焊機(jī)的控制電路板；焊機(jī)的功率電路布置在鋁基電路板上，焊機(jī)的其它控制電路則布置在控制電路板。所述的鋁基電路板上布置有若干個(gè)貼片式單管IGBT和快速恢復(fù)整流二極管，鋁基電路板上的器件與其散熱器之間在電氣上是不連通。所述的鋁基電路板通過(guò)螺絲與其自身的散熱器連接在一起，鋁基電路板與控制電路板再通過(guò)螺絲連接在一起，構(gòu)成電路的連通；鋁基電路板的整流輸出正、負(fù)端通過(guò)導(dǎo)線分別連接到焊機(jī)的輸出快速接頭；逆變變壓器、濾波電解電容、微處理器和其它的控制電路部分安裝并焊接在控制電路板上；控制電路板支架固定在焊機(jī)底板的上方。本實(shí)用新型的弧焊機(jī)是一種采用了微處理器控制的小型電焊機(jī)產(chǎn)品，具體是一種采用貼片式單管IGBT以及快速恢復(fù)整流二極管等器件組成的逆變主電路及其控制電路構(gòu)成的直流手工電弧焊機(jī)；焊機(jī)的多個(gè)貼片式單管IGBT以及快速恢復(fù)整流二極管等電路布置在一塊鋁基電路板上，其它的控制電路布置在另外一塊控制電路板上；焊機(jī)的兩塊電路板采用了大量的貼片電子元器件和SMT工藝方法進(jìn)行自動(dòng)、高效加工，人工參與的工作量大為減少，因而焊機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、加工工藝方法先進(jìn)、生產(chǎn)效率高、制作成本低等優(yōu)勢(shì)，也提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

附圖1是本實(shí)用新型焊機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖1中部份清單:1、背帶；2、焊機(jī)外殼；3、外殼螺絲；4、散熱器；5、鋁基電路板；6、螺絲；7、電流調(diào)節(jié)電位器旋鈕；8、控制電路板；9、逆變主變壓器；10、控制電路板支架；11、電路板螺絲；12、電源輸入電纜；13、冷卻風(fēng)扇；14、焊機(jī)底板；15、焊機(jī)的輸出快速接頭。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，焊機(jī)由電流調(diào)節(jié)電位器旋鈕7、冷卻風(fēng)扇13、鋁基電路板5及其散熱器4、帶微處理器的控制電路板8、逆變主變壓器9、焊機(jī)的輸出快速接頭15、電源輸入電纜12等組成。所述的鋁基電路板5上主要設(shè)計(jì)布置有若干個(gè)貼片式單管IGBT和若干個(gè)快速恢復(fù)整流二極管，控制電路板上的電阻、電容、穩(wěn)壓管主要構(gòu)成IGBT和快速恢復(fù)二極管的保護(hù)電路，以保證它們的可靠工作；電路布置在一塊4W鋁基電路板5上，IGBT功率開(kāi)關(guān)和快速恢復(fù)整流管器件與焊機(jī)的逆變主變壓器等部分共同構(gòu)成雙單端逆變主電路；鋁基電路板上的器件與其散熱器之間在電氣上是不連通的，兩者之間有絕緣要求；器件在工作中產(chǎn)生的熱量可通過(guò)鋁基電路板傳導(dǎo)，并通過(guò)與鋁基電路板緊貼安裝的散熱器4散熱，其目的是保證IGBT功率開(kāi)關(guān)和快速恢復(fù)整流管器件的工作可靠性；采用4W的鋁基電路板，其導(dǎo)熱性明顯優(yōu)于2W的鋁基電路板，可使鋁基電路板上器件的溫度降低很多，有利于鋁基電路板上這些大功率器件的可靠工作，這種單管IGBT和快速恢復(fù)整流二極管的電路布置方式與現(xiàn)有逆變焊機(jī)有著明顯的差別，后者通常是把這些器件焊裝在傳統(tǒng)的PCB電路板上，并為這些器件設(shè)置相應(yīng)的散熱器，這是本實(shí)用新型焊機(jī)與普通逆變焊機(jī)的重要差異所在。焊機(jī)工作時(shí)，通過(guò)電源輸入電纜12接入供電電源，從最小順時(shí)針旋轉(zhuǎn)焊機(jī)電流調(diào)節(jié)電位器旋鈕7，則打開(kāi)開(kāi)關(guān)，接通控制電路板8上的電源，同時(shí)，設(shè)定焊接電流的大小，此時(shí)，控制電路板8上的開(kāi)關(guān)電源部分可產(chǎn)生+24V等電路工作需要的直流電源，可使電路工作，使焊機(jī)輸出空載電壓，進(jìn)入準(zhǔn)備焊接的狀態(tài)；焊機(jī)采用雙單端逆變主電路，它由控制電路板8上的單相整流和濾波電路、鋁基電路板組件5上的IGBT和快速恢復(fù)二極管整流電路，以及逆變主變壓器9等組成；本實(shí)用新型焊機(jī)電路沒(méi)有采用控制電源變壓器作為電源的變壓器，而是采用逆變主變壓器附加次級(jí)繞組的形式來(lái)產(chǎn)生控制電路所需要的直流+15V電壓；方法是:通過(guò)逆變變壓器Tl的次級(jí)繞組獲得交流電壓。該交流電壓經(jīng)過(guò)整流后變?yōu)橹绷麟妷?，通過(guò)三端集成穩(wěn)壓器及其附屬電路，獲得穩(wěn)定的十15V直流電壓，該電壓供給控制電路，使這些電路能夠正常工作，在控制電路的作用下，可獲得幾十KHz的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)。通過(guò)該信號(hào)可使鋁基電路板5上的IGBT處于高頻通、斷的控制狀態(tài)；因此，可在逆變主變壓器9的初級(jí)繞組中產(chǎn)生高頻交變電流和電壓，通過(guò)逆變主變壓器9的降壓作用，獲得一定的高頻交流電壓和電流，經(jīng)鋁基電路板5上的快速恢復(fù)二極管的整流，從而在焊機(jī)的輸出快速接頭15兩端獲得滿足焊接要求的直流電壓和電流；溫度保護(hù)繼電器安裝在鋁基電路板5上，當(dāng)其溫度達(dá)到其動(dòng)作溫度時(shí)，在電路的控制下，過(guò)熱指示燈會(huì)亮，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)IGBT工作的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)會(huì)使電焊機(jī)的輸出電流和電壓很低，從而保護(hù)焊機(jī)不會(huì)因?yàn)檫^(guò)熱或過(guò)流而損壞IGBT，電流檢測(cè)互感器可檢測(cè)主變壓器的初級(jí)電流，輸出電流大，則檢測(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)，與調(diào)節(jié)焊接電流大小的電流調(diào)節(jié)電位器旋鈕7產(chǎn)生的電流給定信號(hào)進(jìn)行比較，通過(guò)電路的控制，可獲得驅(qū)動(dòng)IGBT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)電流調(diào)節(jié)電位器旋鈕7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??；當(dāng)電流調(diào)節(jié)電位器旋鈕7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，通過(guò)電路的控制，會(huì)使驅(qū)動(dòng)IGBT工作的脈沖寬度減小，于是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。本實(shí)用新型電路板及結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)有自己的特點(diǎn)，它是一種采用了微處理器控制的小型電焊機(jī)產(chǎn)品，具體是一種采用貼片式單管IGBT以及快速恢復(fù)整流二極管等器件組成的逆變主電路及其控制電路構(gòu)成的直流手工電弧焊機(jī)；良好的電路及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及加工工藝和技術(shù)是本焊機(jī)的優(yōu)勢(shì)所在，也是滿足高效、低成本制作，高可靠性使用的重要保障，這是本實(shí)用新型逆變焊機(jī)申請(qǐng)專利保護(hù)的主要原因。由于本焊機(jī)采用了先進(jìn)的微處理器硬件和軟件控制技術(shù)，焊機(jī)的很多控制過(guò)程變?yōu)橛绍浖?lái)完成，不僅減少了焊機(jī)電路的硬件，縮小了電路板和焊機(jī)的體積或尺寸，而且，相應(yīng)地提高了焊機(jī)的生產(chǎn)效率和工作可靠性，也是其優(yōu)勢(shì)所在。
權(quán)利要求1.一種微處理器控制鋁基電路板逆變焊機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括電路板，其特征在于:所述的電路板設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分，一個(gè)部分為鋁基電路板(5)及其散熱器(4)，另一個(gè)部分電路板為焊機(jī)的控制電路板(8);焊機(jī)的功率電路布置在招基電路板(5)上，焊機(jī)的其它控制電路則布置在控制電路板。
2.如權(quán)利要求1所述的一種微處理器控制鋁基電路板逆變焊機(jī)的結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的鋁基電路板(5)上布置有若干個(gè)貼片式單管IGBT和快速恢復(fù)整流二極管，鋁基電路板(5)上的器件與其散熱器(4)之間在電氣上是不連通。
3.如權(quán)利要求1所述的一種微處理器控制鋁基電路板逆變焊機(jī)的結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的鋁基電路板(5 )通過(guò)螺絲與其自身的散熱器(4 )連接在一起，鋁基電路板(5 )與控制電路板(8)再通過(guò)螺絲連接在一起，構(gòu)成電路的連通；鋁基電路板的整流輸出正、負(fù)端通過(guò)導(dǎo)線分別連接到焊機(jī)的輸出快速接頭(15);逆變變壓器(9)、濾波電解電容、微處理器和其它的控制電路部分安裝并焊接在控制電路板(8)上；控制電路板支架(10)固定在焊機(jī)底板(14)的上方。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種微處理器控制鋁基電路板逆變焊機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括電路板，所述的電路板設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分，一個(gè)部分為鋁基電路板及其散熱器，另一個(gè)部分電路板為焊機(jī)的控制電路板；焊機(jī)的功率電路布置在鋁基電路板上，焊機(jī)的其它控制電路則布置在控制電路板；它是為滿足國(guó)內(nèi)外眾多的家庭或焊接量相對(duì)較少的用戶使用而進(jìn)行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的，適合于直徑1.6～5.0mm的電焊條進(jìn)行手工電弧焊，焊機(jī)的輸出電流變化范圍10～160A，額定電流160A，額定負(fù)載電壓26.4V，額定負(fù)載持續(xù)率15%，具有高效、節(jié)能、節(jié)材、體積小、重量輕、移動(dòng)方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23K9/00GK202963736SQ201220705850
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者朱宣東, 孫敏, 魏繼昆, 朱宣輝, 陳法慶 申請(qǐng)人:浙江肯得機(jī)電股份有限公司