本發(fā)明涉及電力電子技術電路拓撲結構和焊接、切割電源，尤其涉及一種等離子切割機維弧電子限流電阻電路。

背景技術：

等離子弧切割機是一種借助等離子切割技術對金屬材料進行加工的機械。等離子切割機中的維弧裝置，能保證在非切割工作下降低等離子切割機的能量消耗，減少電極燒損，延長等離子切割機的使用壽命。在維弧期間，等離子切割機的維弧裝置能夠調節(jié)通過第二電磁閥的小氣流量的大小，使維弧期間更連續(xù)、噪聲小、可靠性更好。但是，由于維弧功能通常是通過在電源正端接一只大功率固定阻值的功率電阻和繼電器開關并聯(lián)接到噴嘴上實現(xiàn)的，所以在維弧時，功率電阻上有很大的電壓、電流，導致功率電阻發(fā)熱嚴重，極易因過熱而損壞。因此，為了降低功率電阻的工作溫度以提高其可靠性，必須加大功率電阻的功率等級并設計更強的散熱降溫系統(tǒng)，但這種做法又增加了維弧的成本。其次，維弧時功率電阻的阻值固定不變，功率損耗也固定不變，導致維弧的工作效率只達到百分之五十，造成了資源的嚴重浪費。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中存在的維弧成本高、工作效率低、功率電阻易過熱毀損等缺陷，提供了一種新的等離子切割機維弧電子限流電阻電路。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種等離子切割機維弧電子限流電阻電路，包括整流濾波電路、濾波輸出電路，所述的整流濾波電路的兩端分別與OUT+端、OUT-端連接，所述的濾波輸出電路的兩端分別與QDH端、OUT-端連接，還包括輔助電源電路、頻率配置電路、限流電路、場效應管Q1、集成芯片U2、第一電流采樣電路、第一濾波電路、續(xù)流電路，所述的場效應管Q1包含有三路，所述的集成芯片U2的OUT端通過限流電路與場效應管Q1的第一路連接，所述的整流濾波電路與場效應管Q1的第二路連接，所述的集成芯片U2的SEN端通過第一濾波電路一路與集成芯片U2的第三路連接，另一路通過第一電流采樣電路、續(xù)流電路與QDH端連接，所述的頻率配置電路分別與集成芯片U2的RT/CT端、GND端、VREF端連接，所述的輔助電源電路與集成芯片U2的VCC端連接。

OUT+端和OUT-端分別對應連接至等離子切割機的輸出正極和負極，QDH端、OUT-端為維弧電子限流電阻電路輸出的正極和負極。整流濾波電路能夠將輸入的電壓進行整流濾波后作為維弧電子限流電阻電路的直流母線電源，輔助電源電路能夠為集成芯片U2提供電源，使得集成芯片U2通電工作，集成芯片U2是一種固定頻率電流模式控制器，頻率配置電路用于配置集成芯片U2的固定頻率，集成芯片U2的OUT端為控制信號輸出端，其輸出的電流經(jīng)過限流電路限流后用于控制場效應管Q1的開通和關斷。當場效應管Q1開通時，輸入電壓經(jīng)過整流濾波電路后經(jīng)過場效應管Q1、第一電流采樣電路、續(xù)流電路后輸出到QDH端，第一電流采樣電路對電流進行采樣后并通過第一電流采樣電路濾波后送到集成芯片U2的SEN端，當電流超過集成芯片U2的SEN端的閥值以后，集成芯片U2的OUT端關閉輸出電流從而使得場效應管Q1關斷，而續(xù)流電路能夠在場效應管Q1被關斷后對輸出進行續(xù)流，保證輸出的穩(wěn)定性。通過以上結構，既能夠保證維弧時的穩(wěn)定性，又能夠降低維弧時的功率損耗，提升維弧的工作效率，且無需配備額外的散熱降溫系統(tǒng)，降低了生產(chǎn)成本。

作為優(yōu)選，上述所述的一種等離子切割機維弧電子限流電阻電路，所述整流濾波電路包括功率二極管D3、電容C1、電容C9、電容C10、電容C6，所述的電容C1、電容C9、電容C10、電容C6構成并聯(lián)電路后一端與功率二極管D3的輸出端連接，另一端與OUT-端連接，所述的功率二極管D3的輸入端與OUT+端連接，功率二極管D3的輸出端還與場效應管Q1的第二路連接。

通過以上元件組成的整流濾波電路能夠起到更好的濾波作用，使電路更加穩(wěn)定。

作為優(yōu)選，上述所述的一種等離子切割機維弧電子限流電阻電路，所述的濾波輸出電路包括電阻R19、R20、R21、電容C7，所述的電阻R19、電阻R20、電阻R21構成串聯(lián)電路后與電容C7并聯(lián)，所述的電容C7一端與QDH端連接，另一端與OUT-端連接。

通過以上元件組成的濾波輸出電路能夠起到更好濾波作用，使得輸出的電流更加平穩(wěn)，使電路更加穩(wěn)定。

作為優(yōu)選，上述所述的一種等離子切割機維弧電子限流電阻電路，所述的輔助電源電路包括輔助供電端YH1、二極管D1、電容C3、電容C4，所述的二極管D1的輸入端與輔助供電端YH1的正極連接，二極管D1的輸出端與集成芯片U2的VCC端連接，所述的電容C3、電容C4構成并聯(lián)電路后一端與集成芯片U2的VCC端連接，另一端與GNDB端連接。

其中輔助供電端YH1用于提供輔助的電壓，并通過二極管D1、電容C3、電容C4進行整流濾波后輸入到集成芯片U2的VCC端，使得提供的輔助電壓更加穩(wěn)定。

作為優(yōu)選，上述所述的一種等離子切割機維弧電子限流電阻電路，所述的頻率配置電路包括電容C2、電阻R3、電容C8，所述的電容C2一端與GNDB端連接，另一端與集成芯片U2的VREF端連接，所述的電阻R3一端與集成芯片U2的VREF端連接，另一端與集成芯片U2的RT/CT端連接，所述的電容C8一端與集成芯片U2的RT/CT端連接，另一端與集成芯片U2的GND端連接。

其中電阻R3、電容C8用于設定集成芯片U2的工作頻率，電容C2對集成芯片U2的VREF進行濾波從而使U2的工作頻率更加穩(wěn)定。

作為優(yōu)選，上述所述的一種等離子切割機維弧電子限流電阻電路，所述的限流電路包括電阻R8，所述的場效應管Q1的第一路通過電阻R8與集成芯片U2的OUT端連接。

電阻R8能夠使電路中的電流不至于過大，進而更好地保護電路的穩(wěn)定性。

作為優(yōu)選，上述所述的一種等離子切割機維弧電子限流電阻電路，所述的第一電流采樣電路包括電阻R9、電阻R11，所述的電阻R9與電阻R11構成并聯(lián)電路后一端與場效應管Q1的第三路連接，另一端與續(xù)流電路連接。

通過以上結構能夠對電流有一定的緩沖作用，保證在一定時間內電流變化小，即保證采樣時時電流更加穩(wěn)定。

作為優(yōu)選，上述所述的一種等離子切割機維弧電子限流電阻電路，所述的第一濾波電路包括電阻R4、電容C5，所述的電阻R4一端與集成芯片U2的SEN端連接，另一端與所述的場效應管Q1的第三路連接，所述電容C5一端與集成芯片U2的SEN端連接，另一端與GNDB端連接。

通過以上結構能起到更好的濾波作用，使電路更加穩(wěn)定。

作為優(yōu)選，上述所述的一種等離子切割機維弧電子限流電阻電路，所述的續(xù)流電路包括功率電感L1、功率二極管D2，所述功率二極管D2的輸入端與OUT-端連接，功率二極管D2的輸出端通過功率電感L1與QDH端連接。

功率電感L1在通過電流時，會在其兩端產(chǎn)生感應電動勢，當電流消失時，其感應電動勢會對電路中的元件產(chǎn)生反向電壓，由于功率二極管D2并聯(lián)在功率電感L1的兩端，則當流過功率電感L1的電流消失時，功率電感L1產(chǎn)生的感應電動勢通過功率二極管D2和功率電感L1構成的回路做功而消耗掉，從而能夠保證續(xù)流的正常運行，并保護電路中其它元件的安全。

作為優(yōu)選，上述所述的一種等離子切割機維弧電子限流電阻電路，還包括第二電流采樣電路，所述的第二電流采樣電路包括電阻R12、電阻R13，所述的電阻R12和電阻R13構成并聯(lián)電路后一端與功率電感L1連接，另一端與功率二極管D2的輸出端連接。

通過以上結構更夠更好地對電流進行采樣。

作為優(yōu)選，上述所述的一種等離子切割機維弧電子限流電阻電路，還包括第一RC吸收電路，所述的第一RC吸收電路包括電阻R17、電容C11，所述的電阻R17和所述的電容C11串聯(lián)后與所述的功率二極管D2并聯(lián)。

第一RC吸收電路能夠吸收功率二極管D2兩端的尖峰電壓，避免電路電壓上升率過大，確保了電路的安全。其中電容C11串聯(lián)電阻R17可起到阻尼作用，它可以防止電路在過渡過程中，因振蕩在電容器兩端出現(xiàn)的過電壓而損壞功率二極管D2，同時能夠避免電容器通過功率二極管D2放電電流過大，造成過電流而損壞功率二極管D2。

作為優(yōu)選，上述所述的一種等離子切割機維弧電子限流電阻電路，還包括斜率補償電路，所述的斜率補償電路包括三極管Q3、電阻R5、電阻R10，所述三極管Q3的集電極c與所述的集成芯片U2的VREF端連接，所述三極管Q3的基極b與所述集成芯片U2的RT/CT端連接，所述三極管Q3的發(fā)射極e通過電阻R5一路與第一濾波電路連接，另一路通過電阻R10與場效應管Q1的第三路連接。

斜率補償電路有效的避免了電路在循環(huán)運行中所產(chǎn)生的擾動電流，避免了反饋振蕩，使電路更加穩(wěn)定。

作為優(yōu)選，上述所述的一種等離子切割機維弧電子限流電阻電路，還包括第二RC吸收電路，所述的第二RC吸收電路包括電阻R14、電容C15，所述的電阻R14與電容C15構成串聯(lián)電路后一端與場效應管Q1的第二路連接，另一端與場效應管Q1的第三路連接。

第二RC吸收電路能夠吸收場效應管Q1產(chǎn)生的尖峰電壓，避免電路電壓上升率過大，確保了電路的安全。

作為優(yōu)選，上述所述的一種等離子切割機維弧電子限流電阻電路，還包括閉環(huán)電流反饋回路，所述的閉環(huán)電流反饋回路包括集成芯片U1、電容C12、電容C13、電阻R2、電阻R15、電阻R16、可調電阻RT1，所述的集成芯片U1的同相輸入端與場效應管Q1的第三路連接，集成芯片U1的反相輸入端通過電阻R16與GNDB端連接，集成芯片U1的輸出端通過電阻R15與集成芯片U2的VFB端連接，所述的電容C12與可調電阻RT1并聯(lián)后一端與集成芯片U1的反相輸入端連接，另一端與集成芯片U1的輸出端連接，所述的電容C13與所述的電阻R2并聯(lián)后一端與集成芯片U2的COMP端連接，另一端與集成芯片U2的VFB端連接。

閉環(huán)電流反饋回路可以穩(wěn)定輸出QDH端、OUT-端之間的電流，不至于受輸入OUT+端、OUT-端兩端的電壓或輸出QDH端、OUT-端之間負載大小的改變而改變，使維弧更穩(wěn)定。

作為優(yōu)選，上述所述的一種等離子切割機維弧電子限流電阻電路，還包括第二濾波電路，所述的第二濾波電路包括電阻R6、電阻R7、電容C14，所述的電阻R6的一端與場效應管Q1的第三路連接，另一端與集成芯片U1的同相輸入端連接，所述的電阻R7的一端與集成芯片U1的同相輸入端連接，另一端與續(xù)流電路連接，所述的電容C14的一端與所述集成芯片U1的同相輸入端連接，另一端與GNDB端連接。

更夠起到更好的濾波作用，使電路更加穩(wěn)定。

本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明能夠很好地替代現(xiàn)有技術中的繼電器和低效率限流電阻，使得替換后的電路更加穩(wěn)定可靠，降低電路運行過程中的損耗，并提升維弧的工作效率。

2、本發(fā)明結構簡單、牢固，元器件成本低，便于維護和檢修。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種等離子切割機維弧電子限流電阻電路的電路結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖1和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述，但它們不是對本發(fā)明的限制：

實施例1

如圖1所示，一種等離子切割機維弧電子限流電阻電路，包括整流濾波電路1、濾波輸出電路9，所述的整流濾波電路1的兩端分別與OUT+端、OUT-端連接，所述的濾波輸出電路9的兩端分別與QDH端、OUT-端連接，還包括輔助電源電路2、頻率配置電路14、限流電路3、場效應管Q1、集成芯片U2、第一電流采樣電路6、第一濾波電路4、續(xù)流電路8，所述的場效應管Q1包含有三路，所述的集成芯片U2的OUT端通過限流電路3與場效應管Q1的第一路連接，所述的整流濾波電路1與場效應管Q1的第二路連接，所述的集成芯片U2的SEN端通過第一濾波電路4一路與集成芯片U2的第三路連接，另一路通過第一電流采樣電路6、續(xù)流電路8與QDH端連接，所述的頻率配置電路14分別與集成芯片U2的RT/CT端、GND端、VREF端連接，所述的輔助電源電路2與集成芯片U2的VCC端連接。

作為優(yōu)選，所述整流濾波電路1包括功率二極管D3、電容C1、電容C9、電容C10、電容C6，所述的電容C1、電容C9、電容C10、電容C6構成并聯(lián)電路后一端與功率二極管D3的輸出端連接，另一端與OUT-端連接，所述的功率二極管D3的輸入端與OUT+端連接，功率二極管D3的輸出端還與場效應管Q1的第二路連接。

作為優(yōu)選，所述的濾波輸出電路9包括電阻R19、R20、R21、電容C7，所述的電阻R19、電阻R20、電阻R21構成串聯(lián)電路后與電容C7并聯(lián)，所述的電容C7一端與QDH端連接，另一端與OUT-端連接。

作為優(yōu)選，所述的輔助電源電路2包括輔助供電端YH1、二極管D1、電容C3、電容C4，所述的二極管D1的輸入端與輔助供電端YH1的正極連接，二極管D1的輸出端與集成芯片U2的VCC端連接，所述的電容C3、電容C4構成并聯(lián)電路后一端與集成芯片U2的VCC端連接，另一端與GNDB端連接。

作為優(yōu)選，所述的頻率配置電路14包括電容C2、電阻R3、電容C8，所述的電容C2一端與GNDB端連接，另一端與集成芯片U2的VREF端連接，所述的電阻R3一端與集成芯片U2的VREF端連接，另一端與集成芯片U2的RT/CT端連接，所述的電容C8一端與集成芯片U2的RT/CT端連接，另一端與集成芯片U2的GND端連接。

作為優(yōu)選，所述的限流電路3包括電阻R8，所述的場效應管Q1的第一路通過電阻R8與集成芯片U2的OUT端連接。

作為優(yōu)選，所述的第一電流采樣電路6包括電阻R9、電阻R11，所述的電阻R9與電阻R11構成并聯(lián)電路后一端與場效應管Q1的第三路連接，另一端與續(xù)流電路8連接。

作為優(yōu)選，所述的第一濾波電路4包括電阻R4、電容C5，所述的電阻R4一端與集成芯片U2的SEN端連接，另一端與所述的場效應管Q1的第三路連接，所述電容C5一端與集成芯片U2的SEN端連接，另一端與GNDB端連接。

作為優(yōu)選，所述的續(xù)流電路8包括功率電感L1、功率二極管D2，所述功率二極管D2的輸入端與OUT-端連接，功率二極管D2的輸出端通過功率電感L1與QDH端連接。

作為優(yōu)選，還包括第二電流采樣電路7，所述的第二電流采樣電路7包括電阻R12、電阻R13，所述的電阻R12和電阻R13構成并聯(lián)電路后一端與功率電感L1連接，另一端與功率二極管D2的輸出端連接。

作為優(yōu)選，還包括第一RC吸收電路10，所述的第一RC吸收電路10包括電阻R17、電容C11，所述的電阻R17和所述的電容C11串聯(lián)后與所述的功率二極管D2并聯(lián)。

作為優(yōu)選，還包括斜率補償電路13，所述的斜率補償電路13包括三極管Q3、電阻R5、電阻R10，所述三極管Q3的集電極c與所述的集成芯片U2的VREF端連接，所述三極管Q3的基極b與所述集成芯片U2的RT/CT端連接，所述三極管Q3的發(fā)射極e通過電阻R5一路與第一濾波電路4連接，另一路通過電阻R10與場效應管Q1的第三路連接。

作為優(yōu)選，還包括第二RC吸收電路5，所述的第二RC吸收電路5包括電阻R14、電容C15，所述的電阻R14與電容C15構成串聯(lián)電路后一端與場效應管Q1的第二路連接，另一端與場效應管Q1的第三路連接。

作為優(yōu)選，還包括閉環(huán)電流反饋回路12，所述的閉環(huán)電流反饋回路12包括集成芯片U1、電容C12、電容C13、電阻R2、電阻R15、電阻R16、可調電阻RT1，所述的集成芯片U1的同相輸入端與場效應管Q1的第三路連接，集成芯片U1的反相輸入端通過電阻R16與GNDB端連接，集成芯片U1的輸出端通過電阻R15與集成芯片U2的VFB端連接，所述的電容C12與可調電阻RT1并聯(lián)后一端與集成芯片U1的反相輸入端連接，另一端與集成芯片U1的輸出端連接，所述的電容C13與所述的電阻R2并聯(lián)后一端與集成芯片U2的COMP端連接，另一端與集成芯片U2的VFB端連接。

作為優(yōu)選，還包括第二濾波電路11，所述的第二濾波電路11包括電阻R6、電阻R7、電容C14，所述的電阻R6的一端與場效應管Q1的第三路連接，另一端與集成芯片U1的同相輸入端連接，所述的電阻R7的一端與集成芯片U1的同相輸入端連接，另一端與續(xù)流電路8連接，所述的電容C14的一端與所述集成芯片U1的同相輸入端連接，另一端與GNDB端連接。

實施例2

如圖1所示，工作時，等離子切割機在通電后，輸入的電壓經(jīng)過功率二極管D3整流并經(jīng)過電容C1、電容C6、電容C9、電容C10濾波后作為維弧電子限流電阻電路的直流母線電源。輔助供電端YH1提供的電流經(jīng)過二極管D1整流，并經(jīng)過電容C3、電容C4濾波后作為輔助電源輸入到集成芯片U2的VCC端，使得集成芯片U2通電并開始工作。

則集成芯片U2的OUT端輸出PWM開通信號，使得場效應管Q1被驅動導通，使直流母線電源經(jīng)過場效應管Q1、電阻R9、電阻R11、功率電感L1并輸出至QDH端，由于功率電感L1的作用，場效應管Q1中的電流是線性上升的，流過電阻R9、電阻R11的電流和電壓也是線性上升的。

電阻R9、電阻R11上的電壓一路經(jīng)過電阻R6、電容C14送入集成芯片U1的同相輸入端，集成芯片U1對電壓信號進行一定倍數(shù)的放大以后送入集成芯片U2的VFB端，集成芯片U2的VFB端的功能為誤差放大器，集成芯片U2參考VFB端的電壓值并調整PWM的脈沖寬度以達到限制輸出電流的目的。

電阻R9、電阻R11上電壓的另一路送到集成芯片U2的SEN端并超過閥值以后，集成芯片U2的OUT端關閉PWM開通信號，用于保護場效應管Q1不會因過流而損壞，場效應管Q1被關閉截止。場效應管Q1截止時由于直流母線回路有雜散電感會在場效應管Q1的第二路與第三路之間產(chǎn)生尖峰電壓從而有可能導致場效應管Q1的損壞，而電阻R14、電容C15組成的第二RC吸收電路能夠減緩尖峰的幅值，保證電路的穩(wěn)定。

場效應管Q1截止后，功率電感L1上依舊儲存有磁能，并開始通過功率二極管D2續(xù)流輸出至QDH端，此時流過電阻R12、電阻R13的電流和電壓經(jīng)過電阻R7、電容C14后送入集成芯片U1的同相輸入端，集成芯片U1對電壓信號進行一定倍數(shù)的放大以后送入集成芯片U2的VFB端，集成芯片U2參考VFB端的電壓值并調整PWM的脈沖寬度以達到限制輸出電流的目的，直到集成芯片U2的工作周期結束并開始第二個工作周期，如此循環(huán)。

當集成芯片U2的第一個工作周期結束并開始第二個工作周期時，場效應管Q1再次被驅動導通，此時直流母線電壓會經(jīng)過場效應管Q1、電阻R9、電阻R11、電阻R12、電阻R13使功率二極管D2進入反向關斷的狀態(tài)，由于直流母線回路有雜散電感會在功率二極管D2的兩端產(chǎn)生尖峰電壓，而電阻R17、電容C11組成的第一RC吸收電路會減緩尖峰的幅值，從而保證電路的穩(wěn)定。

如此循環(huán)，從而降低了維弧過程中的損耗，提升了維弧的工作效率。

總之，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利的范圍所作的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。