一種基于交流信號的逆變電焊機(jī)輸出電流檢測電路及檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于交流信號的逆變電焊機(jī)輸出電流檢測電路及檢測方法，本發(fā)明利用三極管Q1基極與發(fā)射極的導(dǎo)通壓降，與二極管D3的管壓降相近的原理，使得三極管Q1發(fā)射極電壓與逆變電焊機(jī)輸出電流成比例關(guān)系，作為檢測信號輸出。從而能夠采用較少的元器件既可實(shí)現(xiàn)逆變電焊機(jī)輸出電流精確檢測，電路既簡單，響應(yīng)速度又快。
【專利說明】—種基于交流信號的逆變電焊機(jī)輸出電流檢測電路及檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電焊機(jī)技術(shù)，具體涉及電焊機(jī)輸出電流檢測技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]逆變電焊機(jī)為了對焊接電流進(jìn)行精確控制需要實(shí)時(shí)檢測電焊機(jī)輸出電流，目前一般采用霍爾電流傳感器或分流器等器件在電焊機(jī)的輸出端檢測電焊機(jī)輸出電流。若采用霍爾電流傳感器的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)檢測電路與主電路隔離，但霍爾電流傳感器的成本高，尤其是大電流霍爾傳感器；而且霍爾電流傳感器需要電源供電，檢測電路復(fù)雜。若采用分流器的方案成本低，但不能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測電路與主電路隔離，抗干擾能力差。
[0003]針對上述電焊機(jī)輸出電流檢測方案所存在的問題，專利號為200910216856.1的中國專利給出了 一種逆變電焊機(jī)輸出電流檢測方法，該方法主要是利用電壓比較器和三極管來實(shí)現(xiàn)電流的檢測。但是該方案中涉及到的檢測電路中相應(yīng)的元器件還是比較多，檢測電路還是比較復(fù)雜成本比較高；還有就是該方案中采用到電壓比較器，由于電壓比較器的響應(yīng)時(shí)間，從而造成整個(gè)檢測電路存在響應(yīng)時(shí)間長、響應(yīng)速度慢的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有逆變電焊機(jī)輸出電流檢測方案存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、響應(yīng)速度慢等問題，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)時(shí)間短的逆變電焊機(jī)輸出電流檢測電路。
[0005]作為本發(fā)明的第二個(gè)目的，本發(fā)明基于上述檢測電路還提供一種檢測方法。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0007]基于交流信號的逆變電焊機(jī)輸出電流檢測電路，所述檢測電路包括信號采樣單元和信號處理單元，所述信號采樣單元包括電流互感器和全橋整流電路，
[0008]所述電流互感器置于主變壓器的初級或次級，其輸出端與全橋整流電路相接，并形成與主變壓器原邊交流電流輸入對應(yīng)的交流電流信號；
[0009]所述信號采樣單元還包括電壓采樣電路，所述電壓采樣電路由二極管D3與電路Rl串接形成，并與全橋整流電路的輸出端相接；
[0010]所述信號處理單元包括放電電阻R2、電容Cl以及三極管Q1，所述三極管Ql的基極連接電壓采集電路的采樣電壓，其發(fā)射極通過電容Cl接地，并作為檢測信號輸出端，所述放電電阻R2與電容Cl并接。
[0011]在檢測電路的優(yōu)選方案中，所述電壓采樣電路采樣的電壓值為二極管D3的管壓降Vak和在電阻Rl上形成的電壓之和，且電阻Rl上電壓與主變壓器初級或次級的電流值成正比關(guān)系。
[0012]作為本發(fā)明的第二目的，基于交流信號的逆變電焊機(jī)輸出電流檢測方法，所述檢測方法利用三極管Ql基極與發(fā)射極的導(dǎo)通壓降，與二極管D3的管壓降相近的原理，使得三極管Ql發(fā)射極電壓與逆變電焊機(jī)輸出電流成比例關(guān)系，作為檢測信號輸出。
[0013]在檢測方法的優(yōu)選方案中，所述檢測方法利用電流互感器Tl檢測變壓器的初級或次級，在電流互感器Tl的輸出端形成與交流電流輸入對應(yīng)的交流電流信號，再由全橋整流電路對電流互感器Tl產(chǎn)生的交流電流信號進(jìn)行整流變成直流電流；
[0014]該直流電流經(jīng)過二極管D3和電阻Rl形成采樣電壓，該采樣電壓為二極管D3的管壓降和在電阻Rl上形成的電壓之和，且電阻Rl上電壓與變壓器初級或次級電流值成正比關(guān)系；
[0015]該采樣電壓連接至三極管Ql的基極，三極管Ql導(dǎo)通，電源VCC通過三極管Ql向電容Cl充電，三極管Ql工作在飽和狀態(tài)，三極管Ql的發(fā)射極電壓Ve跟隨基極電壓，與電阻Rl上電壓相等，并作為檢測信號輸出。
[0016]進(jìn)一步的，所述檢測方法中，當(dāng)電容Cl上的電壓加上三極管Ql基極與發(fā)射極的導(dǎo)通壓降高于Ql基極電壓時(shí)，三極管Ql處于截止?fàn)顟B(tài)，電容Cl上電壓通過電阻R2放電，Cl上電壓緩慢降低。
[0017]根據(jù)上述方案形成的逆變電焊機(jī)輸出電流檢測電路和檢測方法基于交流信號，能夠在保證檢測精度的情況下大大減少檢測電路的元器件的使用量，從而能夠大大簡化電路的組成，降低電路的制作成本。
[0018]同時(shí)，摒棄采用比較器，從而大大降低檢測電路的響應(yīng)時(shí)間，提高檢測電路的響應(yīng)速度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0020]圖1為本發(fā)明中基于交流信號的逆變電焊機(jī)輸出電流檢測電路的電路原理圖。【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0022]參見圖1，其所示為本發(fā)明提供的基于交流信號的逆變電焊機(jī)輸出電流檢測電路的電路原理圖。由圖可知，整個(gè)檢測電路分為前部的電壓信號采樣單元和后面的信號處理單元。
[0023]電壓信號采樣單元主要由電流互感器Tl、全橋整流電路(Dl、D2、D4、D5)、電壓采用電路(D3、Rl)構(gòu)成。
[0024]其中，電流互感器Tl置于主變壓器的初級或次級(該主變壓器的原邊輸入交流電流信號)，檢測變壓器的初級或次級，在電流互感器Tl的輸出端形成與主變壓器的交流電流輸入對應(yīng)的交流電流信號。
[0025]由二極管D1、D2、D4和D5組成的全橋整流電路與電流互感器Tl的輸出端相接，對電流互感器Tl產(chǎn)生的交流電流信號進(jìn)行整流變成直流電流。
[0026]電壓采樣電路由二極管D3的負(fù)極與電阻Rl串接組成，其與全橋整流電路輸出相接，對全橋整流電路輸出的直流電流進(jìn)行采樣形成采樣電壓，該采樣電壓為二極管D3的管壓降Vak和在電阻Rl上形成的電壓VRl相加，且電阻Rl上電壓VRl與變壓器初級或次級電流值成正比關(guān)系。
[0027]檢測電路中的信號處理單元主要包括三極管Q1、放電電阻R2、電容Cl。其中三極管Ql的基極連接電壓采樣電路中二極管D3的正極，其集電極直接連接電源VCC，而發(fā)射極通過電容Cl接地，并且作為檢測信號輸出端；放電電阻R2與電容Cl并接。
[0028]由此形成的逆變電焊機(jī)輸出電流檢測電路，其在進(jìn)行逆變電焊機(jī)輸出電流檢測時(shí)，首先逆變電焊機(jī)中主變壓器的原邊輸入交流電流，利用置于變壓器的初級或次級的電流互感器Tl，檢測變壓器的初級或次級，在Tl的輸出端形成與交流電流輸入對應(yīng)的交流電流號。
[0029]接著，通過二極管D1、D2、D4和D5組成的全橋整流電路對電流互感器Tl產(chǎn)生的交流電流信號進(jìn)行整流變成直流電流。
[0030]再者，該直流電流經(jīng)過二極管D3和Rl進(jìn)行采樣，形成采樣電壓，采樣電壓為二極管D3的管壓降Vak和在Rl上形成的電壓VRl相加，其中Rl上電壓VRl與變壓器初級(或次級)電流值成正比關(guān)系。
[0031]采樣電壓連接三極管Ql的基極，三極管Ql導(dǎo)通，電源VCC通過三極管Ql向電容Cl充電，三極管Ql工作在飽和狀態(tài)，三極管Ql的發(fā)射極電壓Ve (即為檢測電路的信號輸出電壓)跟隨基極電壓Vb。
[0032]由于三極管Q l發(fā)射極電壓低于基極電壓，且差值為Ql基極與發(fā)射極導(dǎo)通壓降Vbe。而且三極管Ql基極連接采樣電壓，故三極管Ql基極電壓與采樣電壓相同:Vb=Vak+VRl。
[0033]由此，三極管Ql的發(fā)射極電壓Ve (即信號輸出電壓)=Vb-Vbe=Vak+VRl_Vbe
[0034]因二極管D3的管壓降Vak與三極管Ql基極與發(fā)射極導(dǎo)通壓降Vbe都為PN結(jié)壓降，所以兩個(gè)值近似即:Vak ^ Vbe0
[0035]所以:三極管Ql的發(fā)射極電壓Ve (即信號輸出電壓)=VRl。
[0036]由于Rl上電壓VRl與變壓器初級(或次級)電流值成正比關(guān)系，從而三極管Ql發(fā)射極電壓Ve與逆變電焊機(jī)輸出電流成比例關(guān)系，可以作為檢測信號輸出。
[0037]其中，當(dāng)電容Cl上電壓加上三極管Ql基極與發(fā)射極的導(dǎo)通壓降Vbe高于Ql基極電壓Vb時(shí)，Ql處于截止?fàn)顟B(tài)，電容Cl上電壓通過電阻R2放電，Cl上電壓緩慢降低。
[0038]若輸入交流電流信號為一系列脈沖信號時(shí)，當(dāng)脈沖峰值在電阻Rl上產(chǎn)生的電壓VRl再次高于Cl上電壓時(shí)，Ql將再次導(dǎo)通，此時(shí)信號輸出電壓=VRl,故檢測電路工作時(shí)信號輸出電壓一直跟隨脈沖信號的在Rl上形成電壓的峰值。
[0039]因電焊機(jī)輸出電流與流過主變壓器的原邊電流峰值為比例關(guān)系，所以信號輸出電壓與與焊機(jī)的輸出電流成比例關(guān)系，既可實(shí)現(xiàn)對焊機(jī)的輸出電流進(jìn)行檢測。
[0040]由上可知，本方案利用三極管Ql基極與發(fā)射極的導(dǎo)通壓降，與二極管D3的管壓降相近的原理，使得三極管Ql發(fā)射極電壓與逆變電焊機(jī)輸出電流成比例關(guān)系，作為檢測信號輸出。從而能夠采用較少的元器件既可實(shí)現(xiàn)逆變電焊機(jī)輸出電流精確檢測，電路既簡單，響應(yīng)速度又快。
[0041]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.基于交流信號的逆變電焊機(jī)輸出電流檢測電路，所述檢測電路包括信號采樣單元和信號處理單元，所述信號采樣單元包括電流互感器和全橋整流電路，其特征在于， 所述電流互感器置于主變壓器的初級或次級，其輸出端與全橋整流電路相接，并形成與主變壓器原邊交流電流輸入對應(yīng)的交流電流信號； 所述信號采樣單元還包括電壓采樣電路，所述電壓采樣電路由二極管D3與電路Rl串接形成，并與全橋整流電路的輸出端相接； 所述信號處理單元包括放電電阻R2、電容Cl以及三極管Q1，所述三極管Ql的基極連接電壓采集電路的采樣電壓，其發(fā)射極通過電容Cl接地，并作為檢測信號輸出端，所述放電電阻R2與電容Cl并接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交流信號的逆變電焊機(jī)輸出電流檢測電路，其特征在于， 所述電壓采樣電路采樣的電壓值為二極管D3的管壓降Vak和在電阻Rl上形成的電壓之和，且電阻Rl上電壓與主變壓器初級或次級的電流值成正比關(guān)系。
3.基于交流信號的逆變電焊機(jī)輸出電流檢測方法，其特征在于，所述檢測方法利用三極管Ql基極與發(fā)射極的導(dǎo)通壓降，與二極管D3的管壓降相近的原理，使得三極管Ql發(fā)射極電壓與逆變電焊機(jī)輸出電流成比例關(guān)系，作為檢測信號輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于交流信號的逆變電焊機(jī)輸出電流檢測方法，其特征在于，所述檢測方法利用電流互感器Tl檢測變壓器的初級或次級，在電流互感器Tl的輸出端形成與交流電流輸入對應(yīng)的交流電流信號，再由全橋整流電路對電流互感器Tl產(chǎn)生的交流電流信號進(jìn)行整流變成直流電流； 該直流電流經(jīng)過二極管D3和電阻Rl形成采樣電壓，該采樣電壓為二極管D3的管壓降和在電阻Rl上形成的電壓之和，且電阻Rl上電壓與變壓器初級或次級電流值成正比關(guān)系; 該采樣電壓連接至三極管Ql的基極，三極管Ql導(dǎo)通，電源VCC通過三極管Ql向電容Cl充電，三極管Ql工作在飽和狀態(tài)，三極管Ql的發(fā)射極電壓Ve跟隨基極電壓，與電阻Rl上電壓相等，并作為檢測信號輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于交流信號的逆變電焊機(jī)輸出電流檢測方法，其特征在于，所述檢測方法中，當(dāng)電容Cl上的電壓加上三極管Ql基極與發(fā)射極的導(dǎo)通壓降高于Ql基極電壓時(shí)，三極管Ql處于截止?fàn)顟B(tài)，電容Cl上電壓通過電阻R2放電，Cl上電壓緩慢降低。
【文檔編號】G01R19/00GK103612039SQ201310611304
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】陳振剛, 陳良, 邱冀寶, 莫桂敏, 莫文雄, 馮光永, 翟會杰, 徐永勝, 沈飛, 高世杰, 蔡濤, 裘超群, 丁俊捷, 祁劍, 王 琦 申請人:上海通用重工集團(tuán)有限公司, 上海通用電焊機(jī)股份有限公司