專利名稱：串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器及其控制方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制變壓器隔離、恒流、串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器的輸出的控制方法和設(shè)備。
一般地，在傳統(tǒng)的諧振轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中，晶體管的組合(或等價(jià)的裝置)的切換，將能量從輸入總線通過(guò)一個(gè)貯能電容器而傳送。開(kāi)關(guān)接通期間，能量被傳送到負(fù)載和電容器，且電容電壓上升。在開(kāi)關(guān)被關(guān)斷期間，能量被從電容器和次級(jí)傳送至輸出負(fù)載，且電容電壓降低。較早的啟動(dòng)角(相對(duì)于電流零交叉的切換時(shí)間)增大了注入貯能電容器的、用于隨后傳送給負(fù)載的能量，并減小了電容器的電壓降低的時(shí)間。相反地，較晚的啟動(dòng)角減小了注入貯能電容器中的、用于最后傳送給負(fù)載的能量，并使得電容電壓的下降時(shí)間較長(zhǎng)。
現(xiàn)有技術(shù)的控制方案因而通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)被接通和關(guān)斷的時(shí)間，來(lái)控制輸出。調(diào)節(jié)的成本較低并容易實(shí)施，但具有顯著的缺點(diǎn)在操作期間貯能沒(méi)有得到保護(hù)，且增大的貯能電壓和電流會(huì)造成部件故障。
更具體地說(shuō)，如果負(fù)載沒(méi)有除去存儲(chǔ)的所有能量，則每當(dāng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，貯能電容器中的能量都將增大，從而使得貯能電壓和電流持續(xù)增大，且它們最終將超過(guò)諧振轉(zhuǎn)換器中的部件的安全操作范圍。如果不安全的操作狀態(tài)持續(xù)，部件將發(fā)生故障。
在The Miller Electric CO.XMT的電源中可以發(fā)現(xiàn)一種現(xiàn)有技術(shù)控制器，它響應(yīng)于從輸出負(fù)載電流和諧振轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)中的電流導(dǎo)出的信息，來(lái)控制輸出。一般地，該控制器使啟動(dòng)角在初始時(shí)處于一個(gè)安全的(即較晚的)角度，并隨后使啟動(dòng)角向前“徐變”。當(dāng)啟動(dòng)角變得較早時(shí)，電壓和電流得到監(jiān)測(cè)。如果它們變得危險(xiǎn)，則該角度立即被增大到更為安全(較晚)的時(shí)間。
這種貯能控制方案雖然比其他的控制方案好，但也具有若干缺點(diǎn)。第一，增大輸出的響應(yīng)時(shí)間慢，因?yàn)閱?dòng)角是向前徐變的。換言之，XMT控制器在實(shí)際需要試圖保持在部件的安全操作范圍之內(nèi)之前，就命令轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)關(guān)斷。因此，存儲(chǔ)在貯能電容器中并可被傳送給負(fù)載的能量不一定是最大的安全能量。其結(jié)果，瞬態(tài)響應(yīng)是緩慢的，且最大輸出不能得到保持。
第二，部件可能既得不到優(yōu)化的使用，又得不到充分的保護(hù)，因?yàn)榇鎯?chǔ)在貯能電容器中的能量和其上建立的電壓不依賴于開(kāi)關(guān)的接通和關(guān)斷。
第三，XMT控制器，通過(guò)采用超過(guò)正常操作條件的標(biāo)準(zhǔn)的部件，進(jìn)一步避免了不安全的操作狀態(tài)。采用超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的部件增大了功率轉(zhuǎn)換器的成本和尺寸。雖然有這種安全措施，超過(guò)平均預(yù)期瞬態(tài)狀態(tài)的瞬態(tài)狀態(tài)，可能產(chǎn)生超過(guò)部件的安全操作范圍的電壓。因此，由于在諧振轉(zhuǎn)換器中的開(kāi)關(guān)經(jīng)常被損壞或破壞，已有方法的可靠性是成問(wèn)題的。
在其他的技術(shù)場(chǎng)中采用的一種非常復(fù)雜的控制方法，是優(yōu)化軌線控制。優(yōu)化軌線控制是這樣的控制方案，即它計(jì)算獲得特定的所希望貯能電壓和電流所需的啟動(dòng)角。這種控制是困難且昂貴的。
具體地，優(yōu)化軌線控制從一個(gè)軌線范圍選擇優(yōu)化軌線，并由此要求解決復(fù)雜的多變量四維方程。另外，這些方程通常包括導(dǎo)數(shù)和積分，并是高度非線性的。解決這種復(fù)雜方程所需的電子裝置是昂貴而難于使用的。
因此，需要用于將最大安全量的能量傳送給負(fù)載的串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器的貯能控制器。另外，這種控制器應(yīng)該是成本低廉的，且不需要解決復(fù)雜的多變量高次方程。具體地，希望采用調(diào)節(jié)控制方案的低成本、低復(fù)雜性方面，但避免調(diào)節(jié)固有的不安全操作。相反地，軌線控制的安全、保護(hù)性的方面是所希望的，而成本和復(fù)雜性是應(yīng)該得到避免的。另外，這種控制器最好能夠防止瞬態(tài)或其他高電壓損壞部件。
除了保護(hù)貯能，所希望的是控制電源輸出并提供所希望的V-A曲線。通常，現(xiàn)有技術(shù)倒相電源輸出V-A曲線包括在遠(yuǎn)小于設(shè)定點(diǎn)的電流下的恒定電壓部分，和隨著電壓在操作范圍附近減小而具有增大電流的傾斜部分。另外，某些機(jī)器提供了一種“dig(下挖)”，在那里對(duì)于低于正常電壓的操作，斜率增大(對(duì)于給定的電壓下降，電流的增大更大。)然而，在某些焊接過(guò)程(諸如粘貼焊接)中，所希望的是提供恒定電流輸出。
因此，所希望的是提供一種電源，它具有輸出的V-A曲線的恒定電流部分，特別是在通常的焊接電壓處。另外，還希望提供一種可調(diào)斜率下挖。
某些現(xiàn)有技術(shù)機(jī)器當(dāng)焊接過(guò)程開(kāi)始時(shí)提供了能量助推，稱為熱啟動(dòng)。這種熱啟動(dòng)允許在沒(méi)有電弧附著的情況下的電弧點(diǎn)火。通常，電源為熱啟動(dòng)而提供的過(guò)量能量是具有固定的幅度和持續(xù)時(shí)間的。然而，有經(jīng)驗(yàn)的焊接者通常比初學(xué)者需要更少的能量進(jìn)行啟動(dòng)。因此，現(xiàn)有技術(shù)熱啟動(dòng)對(duì)于某些用戶來(lái)說(shuō)太熱，而對(duì)于另一些用戶又不夠。因此，希望有一種可調(diào)節(jié)或適配的熱啟動(dòng)。
本發(fā)明通過(guò)與輸出電流和切換電流相獨(dú)立地監(jiān)測(cè)并保持在貯能電容器上建立的峰電壓，從而克服與已有的傳統(tǒng)串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器的輸出控制方法有關(guān)的問(wèn)題。
輸出電流反饋向調(diào)節(jié)諧振轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)的VCO提供了信息。切換電流得到監(jiān)測(cè)，從而在電流超過(guò)預(yù)定電平以外的時(shí)間里，諧振轉(zhuǎn)換器的切換被禁止。另外，切換電流得到監(jiān)測(cè)，從而當(dāng)電流環(huán)的值通過(guò)零時(shí)，一個(gè)獨(dú)立的監(jiān)測(cè)電路存儲(chǔ)在貯能電容器上建立的峰電壓的值。該電容電壓監(jiān)測(cè)電路隨后提供一個(gè)適當(dāng)?shù)男盘?hào)—該信號(hào)超越了VCO控制，從而使諧振轉(zhuǎn)換器中過(guò)量的電壓能夠得到防止，同時(shí)最大的能量能夠被存儲(chǔ)在貯能電容器中。
其結(jié)果，由于貯能電容器的峰電壓得到監(jiān)測(cè)和保持，能夠在最小的時(shí)間里將最大的能量傳送給輸出負(fù)載。另外，根據(jù)存儲(chǔ)在電容器中的實(shí)際能量的切換控制，增大了電路的瞬態(tài)響應(yīng)。另外，對(duì)在貯能電容器上建立的電壓的控制，限制了對(duì)所用的部件的壓力，從而增大了總體的電路可靠性并對(duì)所選部件的利用達(dá)到了最大?？傊?，本發(fā)明優(yōu)化了電路性能和響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)通過(guò)提高可靠性和優(yōu)化部件選擇，而降低了成本。
通過(guò)對(duì)于以下附圖、詳細(xì)描述和權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的其他原理特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得顯而易見(jiàn)。


圖1是框圖，顯示了傳統(tǒng)的串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器和有關(guān)的控制和監(jiān)測(cè)電路；圖2是圖1所示的電流檢測(cè)電路的示例性最佳實(shí)施例的示意圖3是圖1所示的電容電壓檢測(cè)電路的示例性最佳實(shí)施例的示意圖；圖4是圖1所示的壓控振蕩器(VCO)的示例性最佳實(shí)施例的示意圖；圖5是圖1所示的時(shí)序電路的示例性最佳實(shí)施例；圖6是圖1所示的選通電路驅(qū)動(dòng)電路的示例性最佳實(shí)施例的示意圖；圖7是曲線圖，顯示了對(duì)于各種貯能電容器的峰電壓和輸出電流的安全切入電壓；圖8是用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的熱啟動(dòng)和波成形的電路的示意圖；圖9是曲線圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明制成的電源產(chǎn)生的典型的V-A輸出曲線；圖10是曲線圖，顯示了作為根據(jù)本發(fā)明的熱啟動(dòng)的時(shí)間的函數(shù)的電流。
在詳細(xì)解釋本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例之前，應(yīng)該理解的是本發(fā)明的應(yīng)用不限于以下描述中給出的或在附圖中顯示的部件設(shè)置和構(gòu)成的細(xì)節(jié)。本發(fā)明可用于其他的實(shí)施例或以各種方式實(shí)施或?qū)崿F(xiàn)，另外應(yīng)該理解的是，在此采用的描述和術(shù)語(yǔ)，只是為了描述目的的，而不能被認(rèn)為是限定性的。
本發(fā)明涉及一種變壓器隔離的、恒定電流串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器，諸如用于處理功率以產(chǎn)生焊接電弧或向焊接電弧提供焊接電流的那一種。該功率控制電路通過(guò)監(jiān)測(cè)并保持在傳統(tǒng)的串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器中在貯能電容器上建立的峰電壓，來(lái)控制諧振轉(zhuǎn)換器的輸出。
通過(guò)采用簡(jiǎn)化的軌線控制來(lái)限制啟動(dòng)角，保證了安全的操作條件。然而，簡(jiǎn)化的軌線控制要求考慮僅一個(gè)軌線，即仍然安全的最早的啟動(dòng)角的軌線，因而是比較成本低廉且容易實(shí)施的。由于軌線控制得到簡(jiǎn)化，它只是象“使能”控制那樣起作用，且不確定獲得所希望的輸出所需的具體控制。因此，這種貯能控制器可以是成本低廉且容易實(shí)施的。
具體的啟動(dòng)角控制著電源輸出的V-A曲線的形狀，且角度的選擇將在下面得到詳細(xì)描述。兩種控制被結(jié)合地采用，其中簡(jiǎn)化的軌線控制“使能”了一個(gè)啟動(dòng)角，且輸出控制選擇了具體的啟動(dòng)角。
更具體地說(shuō)，串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)開(kāi)關(guān)和一個(gè)能量存儲(chǔ)器件(諸如電容器)。在操作中，能量通過(guò)諧振轉(zhuǎn)換器而被傳送給負(fù)載。如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的，諧振轉(zhuǎn)換器中的開(kāi)關(guān)被接通和關(guān)斷的時(shí)序，控制著傳送的能量。
通過(guò)與輸出電流和切換電流相獨(dú)立并附加地監(jiān)測(cè)并保持在貯能電容器上建立的峰電壓，使功率輸出得到控制。只要部件沒(méi)有受到危險(xiǎn)，轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)就得到控制，以提供所希望的輸出電流。然而，切換電流和電容電壓得到監(jiān)測(cè)，從而使峰電壓將超過(guò)安全電平時(shí)，諧振轉(zhuǎn)換器的切換被禁止(或不使能)，直到貯能電壓降低。由于該控制方案能夠準(zhǔn)確地確定最早的切換安全時(shí)間，能夠防止諧振轉(zhuǎn)換器中的過(guò)度電壓，同時(shí)能夠在貯能電容器中存儲(chǔ)最大的能量。
控制器必須能夠預(yù)測(cè)仍然提供安全貯能電容器的峰電壓的最小啟動(dòng)角，以平衡效率和安全性。這一事實(shí)被控制器用來(lái)平衡這些考慮，即在下一個(gè)啟動(dòng)之后在貯能電容器上的峰電壓將等于電流周期期間中系統(tǒng)中的峰值能量，加上從總線加到貯能電容器上的能量，減去從電容器上除去并提供給負(fù)載的能量。
從總線加到貯能電容器上的能量，是總線電壓的函數(shù)，并取決于總線電壓與貯能電壓之差。從電容器除去并提供給負(fù)載的能量是啟動(dòng)角和輸出的焊接電流的函數(shù)。因此，對(duì)于給定的峰值貯能電壓，且對(duì)于給定的輸出電流，有一個(gè)啟動(dòng)角—在此貯能電壓已經(jīng)被除去，這將在下一個(gè)周期里產(chǎn)生安全的峰值電壓。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖7，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)已經(jīng)被收集起來(lái)，它們顯示了在本周期的峰值貯能電壓給定的情況下，在隨后周期的允許或安全切入電壓。圖7的數(shù)據(jù)是為具有1000伏特的最大安全電壓的部件產(chǎn)生的，并包括若干不同的輸出電流的數(shù)據(jù)。例如，如果輸出電流是50安培且本周期的峰值貯能電壓是750伏特，電容器上使開(kāi)關(guān)在隨后的周期里可以接通的最大電壓為400伏特。因此，如果貯能電容器電壓不能被降低到至少400伏特，則隨后的峰值電容電壓將大于1000伏特的最大安全電平。因此，控制器不使能切換，直到貯能電容器電壓被降低到400伏特或更低。對(duì)于本例子，開(kāi)關(guān)在電壓被降低到400伏特時(shí)和根據(jù)輸出電流反饋確定的啟動(dòng)角二者中較晚的一個(gè)的時(shí)間被接通。
圖7所示的數(shù)據(jù)是根據(jù)具體的變壓器的，但對(duì)于任何變壓器都可以容易地經(jīng)驗(yàn)獲得。這種數(shù)據(jù)隨后被控制器所使用，該控制器可以是一個(gè)模擬控制電路、包括微處理器和查詢表的數(shù)字控制電路，或者它們的結(jié)合。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解的，有很多方式來(lái)實(shí)施上述的控制方案，且所示的數(shù)據(jù)只是示例性的，就象以下所述的電路一樣。
參見(jiàn)圖1，用100總體表示的變壓器隔離的恒定電流串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器，向負(fù)載提供了輸出功率。串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器100是本領(lǐng)域中眾所周知的并具體地包括一或多個(gè)開(kāi)關(guān)(未顯示)和一個(gè)能量存儲(chǔ)器件—諸如貯能電容器(未顯示)。在操作中，能量由諧振轉(zhuǎn)換器100交替地存儲(chǔ)，并由諧振轉(zhuǎn)換器100提供給負(fù)載。如在本領(lǐng)域中已知的，諧振轉(zhuǎn)換器100中的開(kāi)關(guān)的接通和關(guān)斷的時(shí)序控制著存儲(chǔ)和傳送的能量的量。
代表著貯能電容器上的微分電壓的一對(duì)信號(hào)104和106由串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器100提供給電容電壓檢測(cè)電路124。另外，串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器100還提供了代表轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)中的電流的信號(hào)108和110給切換電流檢測(cè)電路116。一個(gè)代表輸出負(fù)載電流的信號(hào)112從輸出負(fù)載102導(dǎo)出，并被提供給壓控振蕩器(VCO)128。信號(hào)104—112由各種監(jiān)測(cè)和控制電路處理—如將在下面得到詳細(xì)描述的，以產(chǎn)生選通電路驅(qū)動(dòng)信號(hào)114，該選通電路驅(qū)動(dòng)信號(hào)114被用來(lái)調(diào)節(jié)諧振轉(zhuǎn)換器100中的開(kāi)關(guān)。如上所述，貯能電壓和切換電流被用來(lái)判定在下一個(gè)周期里是否將在貯能電容器上產(chǎn)生出危險(xiǎn)的高電壓。
一般地說(shuō)，切換電流檢測(cè)電路116監(jiān)測(cè)信號(hào)108和110。當(dāng)切換電流超過(guò)了預(yù)定的電平時(shí)，電路116通過(guò)把一個(gè)信號(hào)118提供給時(shí)序電路120，而禁止選通電路驅(qū)動(dòng)信號(hào)114。這保護(hù)了轉(zhuǎn)換器100中的部件不受過(guò)量電流。
為了防止峰值電壓超過(guò)部件的限度，當(dāng)貯能電容器電壓達(dá)到其最大值時(shí)對(duì)該電壓進(jìn)行測(cè)量。這是當(dāng)切換電流通過(guò)零時(shí)發(fā)生的。因此，電流檢測(cè)電路116當(dāng)切換電流的值經(jīng)過(guò)零時(shí)將一個(gè)信號(hào)122送到電壓檢測(cè)電路124。作為響應(yīng)，電容電壓檢測(cè)電路124監(jiān)測(cè)代表在諧振轉(zhuǎn)換器100中的貯能電容器上建立的差分電壓的信號(hào)104和106。
電壓檢測(cè)電路124還處理代表負(fù)載電流的信號(hào)112。電壓檢測(cè)電路124，通過(guò)處理峰值電容電壓信息，而與信號(hào)信號(hào)112提供的負(fù)載電流信息相結(jié)合地產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)126。信號(hào)126被送到時(shí)序電路120，而時(shí)序電路120隨后提供選通電路驅(qū)動(dòng)信號(hào)114。如上所簡(jiǎn)要描述的，諧振轉(zhuǎn)換器中的開(kāi)關(guān)不被使能，直到貯能電容器電壓已經(jīng)被降低到安全電平。
諧振轉(zhuǎn)換器100的輸出由壓控振蕩器(VCO)128進(jìn)行進(jìn)一步的控制。對(duì)VCO128的控制，是通過(guò)處理由信號(hào)112提供的輸出電流信息，而實(shí)現(xiàn)的。VCO128向時(shí)序電路120提供信號(hào)130，而時(shí)序電路120隨后提供選通電路驅(qū)動(dòng)信號(hào)114。諧振轉(zhuǎn)換器100中的切換隨后得到控制，以提供所希望的輸出電流，而該電流受到根據(jù)電容電壓電路124的使能，如上所述。
選通電路驅(qū)動(dòng)信號(hào)114由電流檢測(cè)電路116進(jìn)行處理，而電流檢測(cè)電路116隨后向選通電路驅(qū)動(dòng)邏輯電路132提供調(diào)節(jié)過(guò)的信號(hào)276。選通電路驅(qū)動(dòng)信號(hào)114由VCO128產(chǎn)生的信號(hào)130或由電容電壓檢測(cè)電路124產(chǎn)生的信號(hào)126之一進(jìn)行調(diào)節(jié)。來(lái)自電壓檢測(cè)電路124的信號(hào)126超越了來(lái)自VCO128的信號(hào)130。即，電壓檢測(cè)電路124能夠防止諧振轉(zhuǎn)換器進(jìn)行切換，從而防止了貯能電容器的電壓超過(guò)預(yù)定的限度。如果時(shí)序電路120從電流檢測(cè)電路116提供的信號(hào)118接收到通過(guò)開(kāi)關(guān)的電流是不安全的表示，則諧振轉(zhuǎn)換器的切換也得到阻止。另外，如果電路120從信號(hào)134接收到一個(gè)適當(dāng)?shù)谋硎?，諧振轉(zhuǎn)換器的切換得到阻止。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖2，代表著諧振轉(zhuǎn)換器100中的開(kāi)關(guān)中的電流的信號(hào)108和110，受到一個(gè)全波橋的整流，而該橋包括二極管200、202、204和206，并由負(fù)載電阻208終止。在負(fù)載電阻208上建立的電壓進(jìn)一步被電阻210和212分壓。電阻210和212的接合點(diǎn)與施密特觸發(fā)器214的輸入端相連。。施密特觸發(fā)器214的輸出端通過(guò)電阻218而與施密特觸發(fā)器216的輸入端相連。而施密特觸發(fā)器216的輸出端與二極管220的陽(yáng)極相連。二極管220的陰極又連接回到施密特觸發(fā)器214的輸入端。因此，當(dāng)開(kāi)關(guān)中的電流達(dá)到由電阻208—212和二極管220的二極管壓降所預(yù)定的閾值時(shí)，施密特觸發(fā)器214被鎖存。過(guò)流鎖存信號(hào)118經(jīng)過(guò)二極管222的陰極而被提供給時(shí)序電路120，而二極管222的陽(yáng)極與二極管220和施密特觸發(fā)器216的接合點(diǎn)相連。
施密特觸發(fā)器214和216不是必需的，但有助于防止對(duì)開(kāi)關(guān)和其他部件的損壞更具體地說(shuō)，施密特觸發(fā)器214和216起著監(jiān)測(cè)貯能電流并在貯能中出現(xiàn)了不安全仰角的情況下關(guān)閉轉(zhuǎn)換器的作用。否則施密特觸發(fā)器214和216保持不活動(dòng)。
信號(hào)108和110也被分別連接到電阻224與226和電阻228與230的接合點(diǎn)?；蛘撸盘?hào)108和110可以被逆轉(zhuǎn)，因?yàn)槿缫韵滤觯c各個(gè)信號(hào)相連的部件都是與其他信號(hào)相連的部件的鏡象。電阻224和226還與正電壓源232相連。電阻226還與二極管234的陽(yáng)極和比較器236的負(fù)輸入端相連。電阻230還與二極管238的陽(yáng)極和比較器240的負(fù)輸入端相連。二極管234和238的陰極和比較器236和240的正輸入端接地。
比較器236和240的輸出端激活兩個(gè)施密特觸發(fā)器的鎖存。即，比較器236和240的輸出端與施密特觸發(fā)器242和244的輸入端分別相連。施密特觸發(fā)器242的輸出端經(jīng)過(guò)電阻248而與施密特觸發(fā)器246的輸入端相連。施密特觸發(fā)器246的輸出端經(jīng)過(guò)電阻250又連接回到施密特觸發(fā)器242的輸入端。類似地，施密特觸發(fā)器244的輸出端經(jīng)過(guò)電阻254而與施密特觸發(fā)器252的輸入端相連。施密特觸發(fā)器252的輸出端經(jīng)過(guò)電阻256又連接回到施密特觸發(fā)器244的輸入端。
施密特觸發(fā)器242和244的輸出端分別由二極管258和260進(jìn)行二極管“或”操作。二極管258和260的陽(yáng)極與電阻262和施密特觸發(fā)器264相連。施密特觸發(fā)器264的輸出端與二極管266的陽(yáng)極相連，而二極管266的陰極經(jīng)過(guò)一個(gè)電阻(未顯示)而與時(shí)序電路120相連。電阻262還連接到正電壓源232。
施密特觸發(fā)器246和252的輸入端分別與二極管268和270的陽(yáng)極相連，并與“與非”門(mén)272的輸入管腳相連。二極管268和270的陰極連接在一起，并可被時(shí)序電路120產(chǎn)生的選通驅(qū)動(dòng)信號(hào)114所拉下?！芭c非”門(mén)272的輸出端產(chǎn)生調(diào)制的信號(hào)276，并與“與非”門(mén)274的兩個(gè)輸入端和時(shí)序電路120相連?！芭c非”門(mén)274的輸出還與選通驅(qū)動(dòng)邏輯電路132和電容電壓檢測(cè)電路124相連。
當(dāng)諧振轉(zhuǎn)換器中的開(kāi)關(guān)里的電流向前往復(fù)時(shí)，比較器236或240的輸出變成高，并釋放施密特觸發(fā)器鎖存。同時(shí)，施密特觸發(fā)器264的輸出為高并復(fù)置時(shí)序電路120的運(yùn)行頻率。
當(dāng)諧振轉(zhuǎn)換器中的開(kāi)關(guān)中的電流經(jīng)過(guò)零時(shí)，“與非”門(mén)272的兩個(gè)輸入端接收到一個(gè)“高”表示。隨后，“與非”門(mén)274的輸出改變到“高”狀態(tài)，向電容電壓檢測(cè)電路124表明諧振轉(zhuǎn)換器中的電流已經(jīng)經(jīng)過(guò)零且貯能電容器上的電壓因而已經(jīng)達(dá)到了峰值。
參見(jiàn)圖3，代表諧振轉(zhuǎn)換器100中的貯能電容器上的電壓的信號(hào)104和106，以電容電壓檢測(cè)電路124進(jìn)行差分測(cè)量。連接在信號(hào)104和106上的電阻300為貯能電容器電壓提供了放電通路。運(yùn)行放大器302和有關(guān)的電阻304、306、308和310象傳統(tǒng)的差分放大器那樣進(jìn)行配置。運(yùn)行放大器302的輸出端因而代表了對(duì)諧振轉(zhuǎn)換器100中的貯能電容器上的差分電壓的比例縮小測(cè)量。
運(yùn)行放大器302的輸出與二極管312和314的陽(yáng)極相連，并經(jīng)過(guò)電阻318而與運(yùn)行放大器316的負(fù)輸入端相連。運(yùn)行放大器316和相關(guān)的電阻318和320如具有單位增益的傳統(tǒng)倒相放大器那樣配置。運(yùn)行放大器316的輸出與二極管322和324的陽(yáng)極相連。二極管322的陰極與二極管312的陰極相連。二極管324的陰極與二極管314的陰極相連。因此，各個(gè)二極管對(duì)的陰極處的電壓代表了諧振轉(zhuǎn)換器100中的貯能電容器上的差分電壓的比例縮小的絕對(duì)值。
二極管312和322的陰極與PNP晶體管326的發(fā)射極相連。晶體管326的集電極與電容328相連，并與運(yùn)行放大器330的正輸入端相連；而運(yùn)行放大器330象傳統(tǒng)的用作緩沖器的跟隨器那樣進(jìn)行配置。電容328還與地耦合。晶體管326的基極通過(guò)基極電阻332而由電流檢測(cè)電路116中的“與非”門(mén)274的輸出進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
當(dāng)諧振轉(zhuǎn)換器100中的開(kāi)關(guān)中的電流向前往復(fù)變化時(shí)，晶體管326被偏置導(dǎo)通。因此，貯能電容器上的差分電壓的比例縮小值對(duì)電容328進(jìn)行充電。當(dāng)這些開(kāi)關(guān)中的電流經(jīng)過(guò)零時(shí)，晶體管326被偏置成關(guān)斷。此時(shí)，存儲(chǔ)在電容328上的電壓(因而在跟隨放大器330輸出端上的電壓)代表了諧振轉(zhuǎn)換器100中的貯能電容器上的峰電壓。
放大器330的輸出經(jīng)過(guò)電阻336而被供給到運(yùn)行放大器334中。電阻336還與放大器334的倒相輸入端和電阻338、340和342的接合點(diǎn)相連。電阻338還與放大器334的輸出端相連。電阻340還與負(fù)電壓源344相連，且電阻342還與信號(hào)112相連，而該信號(hào)112代表了輸出的負(fù)載電流。放大器334的非倒相輸入端接地。
放大器334的增益由電阻336、338、340和342的結(jié)合確定，而這些電阻得到適當(dāng)選擇以將諧振轉(zhuǎn)換器100中的峰值電壓保持在安全的操作范圍內(nèi)，并同時(shí)使在給定的輸出裝載期間和輸入總線條件下存儲(chǔ)在貯能電容器中的能量到達(dá)最大。因此，在最佳實(shí)施例中，利用適當(dāng)?shù)碾娮柚刀鴮?shí)現(xiàn)的圖7的曲線。
電阻336和放大器330的輸出提供了關(guān)于諧振轉(zhuǎn)換器100中的峰值電壓的信息。電阻340和負(fù)電壓源344提供了在其中放大器334不接收來(lái)自信號(hào)112的輸出負(fù)載電流信息的狀態(tài)下的直流偏移電壓。當(dāng)有輸出負(fù)載電流信息時(shí)，信號(hào)112和電阻342根據(jù)負(fù)載電流的值而提供了附加的直流偏移電壓。
比較器345將放大器334的輸出與連續(xù)監(jiān)測(cè)的差分貯能電容器電壓進(jìn)行比較。放大器334的輸出與二極管346的陽(yáng)極相連，而二極管346的陰極與比較器345的倒相輸入端相連。電阻348還與該接合點(diǎn)和地相連。比較器345的非倒相輸入端與二極管314和324的陰極同電阻350形成的接合點(diǎn)相連。電阻350還與負(fù)電源344相連。比較器345的輸出端與施密特觸發(fā)器352的輸入端相連。施密特觸發(fā)器352的輸出端與按照傳統(tǒng)方式配置的D觸發(fā)器354的RESET輸入端相連。D觸發(fā)器354的輸出端與二極管355的陽(yáng)極相連，而二極管355將開(kāi)關(guān)禁止信息耦合到時(shí)序電路120。
當(dāng)貯能電容器上的峰值電壓的絕對(duì)值超過(guò)了由運(yùn)行放大器334和其相關(guān)的部件所預(yù)定的閾值時(shí)，二極管355被正向偏置并將開(kāi)關(guān)禁止信號(hào)耦合到時(shí)序電路120。當(dāng)貯能電容器電壓的絕對(duì)值降低到該閾值以下時(shí)，二極管355被反向偏置，從而向時(shí)序電路120表明電壓已經(jīng)下降到這樣的電平，即在該電平可以安全地把諧振轉(zhuǎn)換器100中的開(kāi)關(guān)接通并將能量存儲(chǔ)在貯能電容器中，且切換得到使能。
比較器345的輸出端還經(jīng)過(guò)電阻358而與施密特觸發(fā)器的輸出端相連。施密特觸發(fā)器356的輸入端與二極管358的陽(yáng)極、電阻360和電容362形成接合點(diǎn)相連。施密特觸發(fā)器356和電阻358不是必需的，但起著在沒(méi)有零交叉的情況下限制驅(qū)動(dòng)電路的接通時(shí)間的作用。這有助于保護(hù)控制板上的部件。
觸發(fā)操作如下電容器362也返回到第。電阻360還與二極管358的陰極和電流檢測(cè)電路116中的“與非”門(mén)274的輸出端相連。當(dāng)諧振轉(zhuǎn)換器100中的開(kāi)關(guān)中的電流經(jīng)過(guò)零時(shí)，“與非”門(mén)274的輸出端變?yōu)椤案摺睜顟B(tài)，且電容器362開(kāi)始經(jīng)過(guò)電阻360進(jìn)行充電。在電阻360和電容器362的RC時(shí)間常數(shù)所確定的適當(dāng)延遲之后，施密特觸發(fā)器356的閾值被達(dá)到，二極管355被反向偏置，且時(shí)序電路120因而使能諧振轉(zhuǎn)換器100中的開(kāi)關(guān)的切換。當(dāng)“與非”門(mén)274的輸出改變到“低”狀態(tài)時(shí)，二極管358為電容器362提供了放電通路。
參見(jiàn)圖4，在電容電壓檢測(cè)電路124不向時(shí)序電路120提供超越的開(kāi)關(guān)使能信號(hào)時(shí)，VCO128借助監(jiān)測(cè)信號(hào)112來(lái)控制諧振轉(zhuǎn)換器100的輸出，而監(jiān)測(cè)信號(hào)112代表了輸出的負(fù)載電流。信號(hào)112由測(cè)量信號(hào)112與指令信號(hào)400之差的差分放大器監(jiān)測(cè)。
指令信號(hào)400被電阻404連接到運(yùn)行放大器402的非倒相輸入端。該非倒相輸入端還與電阻406和電容器408的并聯(lián)組合相連。該并聯(lián)組合的一端接地。放大器402以傳統(tǒng)的跟隨器的方式進(jìn)行配置。一個(gè)倒相放大器403將放大器402的輸出與下挖/SLOPE(從圖8的開(kāi)關(guān)823)電路的輸出相加。一對(duì)有關(guān)的電阻411(200K歐姆)和412(200KΩ)以傳統(tǒng)的方式進(jìn)行配置。一個(gè)差分放大器410把放大器403的輸出與信號(hào)112相加，而放大器410具有以傳統(tǒng)方式配置的相關(guān)部件。這些相關(guān)的部件包括電阻414、416、418、420和423(10KΩ)，以及電容器415(22pF)。差分放大器410的輸出端與誤差和補(bǔ)償放大器424相連，而放大器424的部件以傳統(tǒng)方式配置。這些相關(guān)的部件包括電阻426和428、電容器430、二極管432和434、以及電壓限制保護(hù)齊納二極管436和438。誤差和補(bǔ)償放大器424的輸出由電阻440和電容器442濾波。
比較器444將誤差和補(bǔ)償放大器424的輸出與電阻446、448和450、電容器452、接收來(lái)自時(shí)序電路120的時(shí)鐘信號(hào)455的PNP切換晶體管454、以及齊納二極管456產(chǎn)生的斜升波形相比較。比較器444的輸出端經(jīng)二極管460而提供了給時(shí)序電路120的調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)。比較器444的輸出端還與也同地相連的電阻458相連。
參見(jiàn)圖5，時(shí)序電路120包括兩個(gè)傳統(tǒng)的振蕩定時(shí)器500和502。定時(shí)器500的振蕩頻率由電阻504和電容器506確定。定時(shí)器500提供了時(shí)鐘信號(hào)455，用于產(chǎn)生VCO128中的斜升波形。該時(shí)鐘信號(hào)還提供了一個(gè)靜區(qū)時(shí)間，以防止在諧振轉(zhuǎn)換器100中的開(kāi)關(guān)中的切換期間的任何重疊。定時(shí)器500通過(guò)電阻507而與定時(shí)器502同步。
定時(shí)器502提供了調(diào)制的選通驅(qū)動(dòng)信號(hào)114。定時(shí)器502的振蕩頻率由電容器508和電阻510的結(jié)合或電容器508和電阻510和512的結(jié)合來(lái)確定。電流檢測(cè)電路116在諧振轉(zhuǎn)換器100中的開(kāi)關(guān)中的電流向前往復(fù)變化期間將電阻512與時(shí)序電路120相電連接。
時(shí)序電路120接收由二極管222、514、460和355進(jìn)行了“或”操作的四個(gè)獨(dú)立的禁止指令。如果在諧振轉(zhuǎn)換器100中的開(kāi)關(guān)中存在著過(guò)流狀態(tài)，則二極管222禁止切換。如果電路已經(jīng)接收到一個(gè)關(guān)斷指令，則二極管禁止切換。二極管460根據(jù)從VCO128接收到的信息禁止切換。最后，如果電容電壓檢測(cè)電路124表明諧振轉(zhuǎn)換器100中的峰值電壓將超過(guò)安全運(yùn)行電平，則二極管355禁止切換。
參見(jiàn)圖6，選通驅(qū)動(dòng)邏輯電路132從切換電流檢測(cè)電路116接收信號(hào)276和122。信號(hào)122為D觸發(fā)器600提供時(shí)鐘信號(hào)。觸發(fā)器600隨后分別向“與非”門(mén)602和604的一個(gè)輸入端提供時(shí)鐘信號(hào)和倒相時(shí)鐘信號(hào)。信號(hào)276向“與非”門(mén)602和604的另一輸入端提供調(diào)制的驅(qū)動(dòng)信號(hào)?！芭c非”門(mén)602和604的輸出信號(hào)606和608隨后調(diào)節(jié)諧振轉(zhuǎn)換器100中的反平行開(kāi)關(guān)。
以下的表給出了圖2-6的各個(gè)部件的元件值。當(dāng)然，這些值只是示例性而不是限定性的。
>本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)明了(在一種實(shí)施例中的)控制器，它以電子的方式形成了輸出V—A曲線。本發(fā)明的這個(gè)方面可以與軌跡控制/保護(hù)方面結(jié)合使用。更具體地說(shuō)，提供了一種具有恒定電流部分(最好是在焊接范圍內(nèi))的輸出曲線。另外，提供了適配的熱啟動(dòng)，其中用于熱啟動(dòng)的能量是按照用戶的焊接技巧的。這些特征—曲線成形和適配的熱啟動(dòng)，對(duì)于粘貼焊接應(yīng)用都是特別有用的。
根據(jù)本發(fā)明，一種可切換電源(諸如上述的一種)、不同的倒相器電源、或任何另一的可切換電源，包括以電子方式成形輸出V—A曲線的控制器。在這里，電源指的是產(chǎn)生功率輸出的電源部分?？梢蕴峁┤魏涡螤畹那€，但本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，特別有用的是提供焊接范圍內(nèi)的恒定電流曲線。焊接范圍指的是在這樣的電壓，即當(dāng)實(shí)際進(jìn)行焊接時(shí)在電源的輸出桿上通常出現(xiàn)的電壓。
參見(jiàn)圖9，其中顯示了一種典型的V—A曲線，它是根據(jù)本發(fā)明而以電子的方式形成的。圖9所示的曲線是用于給定的用戶選定電流(一般是V—A曲線的恒定電流部分或CC的電流)。如圖9所示，在低電流范圍中提供了曲線的一個(gè)平坦或CV(恒定電壓)部分901。另外，在曲線的該CV和CC部分903之間提供了V—A曲線的一個(gè)“下傾”或傾斜部分902。恒定電流部分(由縱向的線表示)出現(xiàn)在通常在焊接狀態(tài)下出現(xiàn)的電壓下。因此，當(dāng)焊接者進(jìn)行正常的焊接過(guò)程時(shí)，電源的行為如CC電源。最后，輸出V—A曲線包括一個(gè)“下挖”部分904，其中電流隨著電壓的減小而增大。根據(jù)本發(fā)明，最大的下挖電流可由用戶調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的控制器包括使得能夠采用適配熱啟動(dòng)的電路。通常，熱啟動(dòng)是這樣的情況，即其中大于設(shè)定值的能量(在最佳實(shí)施例中為電流設(shè)定值的兩倍)被提供給所有的用戶。然而，根據(jù)輸出電壓，提供了附加的能量。如果輸出電壓小于“下挖”閾值(即提供下挖電流時(shí)的電壓)，則提供一個(gè)附加的助推能量(在最佳實(shí)施例中最大下挖電流為120安培)。當(dāng)電壓大于下挖設(shè)定值時(shí)，不提供附加的能量(最大下挖電流)。這持續(xù)預(yù)定的時(shí)間(在最佳實(shí)施例中在125至150米秒之間)。
所產(chǎn)生的電流，作為時(shí)間的函數(shù)，如圖10所示。如所示，熱啟動(dòng)最少提供了用戶選定電流的兩倍的電流。另外，當(dāng)電壓跨過(guò)下挖設(shè)定點(diǎn)時(shí)，提供了非常短促的過(guò)量電流尖峰。這種啟動(dòng)的一個(gè)特征，是附加的電流取決于焊接的技巧。有經(jīng)驗(yàn)的焊接者一般能夠更好地啟動(dòng)焊接過(guò)程，并能夠迅速地保持大于下挖設(shè)定點(diǎn)的電壓，因而當(dāng)技巧的焊接者采用這種電源時(shí)所提供的最大下挖電流的尖峰將是較少的。不那樣有經(jīng)驗(yàn)的焊接者不能如此容易地啟動(dòng)電弧，因而需要更多的電流，并需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)保持具有大于下挖閾值的電壓的電弧。
參見(jiàn)圖8，其中顯示了提供曲線成形和適配熱啟動(dòng)的電路。當(dāng)然，所示的電路只是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，且很多其他的電路設(shè)計(jì)也同樣能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。圖8包括實(shí)施熱啟動(dòng)和曲線成形的控制器部分。其他的部分，諸如反饋處理、時(shí)序、脈沖發(fā)生器等等，可以采用通常的設(shè)計(jì)—諸如本領(lǐng)域中眾所周知的。
從用戶可選擇的電流導(dǎo)出的一個(gè)電流指令信號(hào)(COMMAND)，經(jīng)過(guò)電阻821(1KΩ)、電阻818(499KΩ)和電容器819(0.01μF)，而被提供給緩沖器817。緩沖器817的輸出經(jīng)過(guò)電阻815(200KΩ)而被提供給相加運(yùn)行放大器816。還提供了反饋電阻814(200KΩ)。運(yùn)行放大器816還經(jīng)過(guò)一個(gè)電阻811(200KΩ)和一個(gè)開(kāi)關(guān)823(如將在下面描述的，下傾和下挖信號(hào)也經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)823而提供給相加運(yùn)行放大器816)接收熱啟動(dòng)信號(hào)(晶體管810的輸出)。開(kāi)關(guān)823被用來(lái)接通和關(guān)斷熱啟動(dòng)和下挖特征，并在一個(gè)控制輸入端接收經(jīng)過(guò)施密特觸發(fā)器822的下挖/HS指令。
運(yùn)行放大器816的輸出是被稱為DIFFCMD的信號(hào)，并被提供給通常的電流調(diào)節(jié)器(未顯示)。DIFFCMD信號(hào)的幅度表示了所希望的電流輸出，并與實(shí)際的電流一起被用于確定切換時(shí)間。
熱啟動(dòng)信號(hào)是從一個(gè)IDETECT信號(hào)導(dǎo)出的，該信號(hào)表明電流是否存在。當(dāng)有電流時(shí)，一個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻802(20KΩ)和電容器803(0.47μF)而提供給施密特觸發(fā)器805。該信號(hào)由電阻802、電容器803和也連接到+15伏特電源的電阻801(267KΩ)定時(shí)。施密特觸發(fā)器的輸出經(jīng)過(guò)二極管806和電阻808(20KΩ)而提供給晶體管810。晶體管810的基極接收一個(gè)電流指令信號(hào)(在緩沖之后)。因此，在由RC組合確定的一個(gè)時(shí)間里，晶體管810提供了一個(gè)響應(yīng)于選定的電流(COMMAND)的輸出。
在最佳實(shí)施例中，熱啟動(dòng)信號(hào)等于電流指令信號(hào)。因此，在熱啟動(dòng)被激活的時(shí)間(由電阻801和電容器803確定)里，DIFFCMD信號(hào)被晶體管810提高到對(duì)應(yīng)于電流設(shè)定點(diǎn)的幅度的兩倍。如在下面描述的，在熱啟動(dòng)期間，最大下挖電流也將在運(yùn)行放大器816處得到加上。
在熱啟動(dòng)時(shí)間過(guò)去之后(且DIFFCMD不再是用戶設(shè)定點(diǎn)的兩倍)，一個(gè)下挖信號(hào)響應(yīng)于降到預(yù)定閾值以下的輸出電壓而使DIFFCMD增大。在最佳實(shí)施例中，該閾值為19.5伏特，且絕對(duì)最大下挖電流(附加電流)大約為170安培。下挖電流的斜率是大體線性的，且從切入處(19.5伏特)的0安培至0伏特處的167安培。
該下挖信號(hào)通常由一個(gè)運(yùn)行放大器842經(jīng)開(kāi)關(guān)823提供給相加運(yùn)行放大器816。運(yùn)行放大器842在其非倒相輸入端接收對(duì)應(yīng)于19.5伏特下挖閾值的信號(hào)。對(duì)應(yīng)19.5伏特的該信號(hào)是從一個(gè)+15伏特電源、電阻844(22.1KΩ)、電阻842(2.67KΩ)和電容器841(0.1μF)導(dǎo)出的。
一個(gè)電壓反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻845(16.2KΩ)而提供給運(yùn)行放大器842的倒相輸入端。該電壓反饋信號(hào)可以以眾所周知的方式從輸出柱導(dǎo)出。一個(gè)反饋電阻854(100KΩ)提供了適當(dāng)?shù)脑鲆?，以產(chǎn)生下挖電流的斜率(圖9中的904)。還設(shè)置了一個(gè)電容器853(0.01μF)。
運(yùn)行放大器842的輸出，經(jīng)過(guò)齊納二極管847(4.7V)和一對(duì)電阻832(10KΩ)和830(4.75KΩ)，被提供給開(kāi)關(guān)823和相加運(yùn)行放大器816。齊納二極管847當(dāng)輸出電壓大于19.5伏特時(shí)阻塞下挖信號(hào)。因此，在熱啟動(dòng)之后，當(dāng)輸出電壓小于19.5伏特時(shí)，相加運(yùn)行放大器816的輸出包括所希望的電流加上下挖電流。
下挖電流的最大值，可以由用戶借助在焊接機(jī)的前板上的電位計(jì)而限制在小于該絕對(duì)最大值。該電位計(jì)的輸出是一個(gè)下挖/IND信號(hào)，并經(jīng)過(guò)電阻826(20KΩ)和825(1KΩ)而提供給運(yùn)行放大器827。運(yùn)行放大器827的輸出經(jīng)過(guò)二極管882而箝位該下挖信號(hào)。因此，下挖/IND信號(hào)限制了所提供的最大下挖電流。
在熱啟動(dòng)期間，下挖信號(hào)也被提供給相加運(yùn)行放大器816。然而，用戶可選擇的最大下挖被超越了，且提供了絕對(duì)最大下挖以有助于焊接過(guò)程的啟動(dòng)。這種超越是施密特觸發(fā)器805的輸出(它在熱啟動(dòng)期間保持為高)。在熱啟動(dòng)得到激活的同時(shí)，施密特觸發(fā)器805的輸出將運(yùn)行放大器827的輸入保持在高，從而在熱啟動(dòng)期間提供了絕對(duì)最大下挖。如可以看到的，在熱啟動(dòng)期間，所有用戶將獲得電流選擇所表示的電流的兩倍的電流。另外，當(dāng)輸出電壓降到表示接觸開(kāi)始的19.5伏特以下時(shí)，將提供最大下挖電流。
輸出V—A曲線的下傾部分(圖9的902)也由運(yùn)行放大器842提供。當(dāng)輸出電壓超過(guò)19.5伏特時(shí)，運(yùn)行放大器842的輸出變成負(fù)的。齊納二極管847阻塞了產(chǎn)生輸出曲線的恒定電流部分(圖9的903)的信號(hào)。然而，當(dāng)電壓反饋信號(hào)變得足夠大(大約30電弧電壓)時(shí)，齊納二極管被擊穿，且運(yùn)行放大器842的負(fù)輸出被運(yùn)行放大器816加上。因此，DIFFCMD信號(hào)減小(吸引更小的電流)且提供了下傾。在下傾范圍中，電阻852(100KΩ)和二極管851被用作運(yùn)行放大器842的反饋環(huán)的一部分。開(kāi)關(guān)850可被用于短路電阻852，從而禁止下傾特征。
當(dāng)用戶選擇低輸出電流(例如低于45安培)時(shí)，希望的是完全省略下傾，而且，對(duì)于中等的電流，希望的是限制下傾。運(yùn)行放大器835確定將提供下傾的最小用戶選擇電流。具體地，運(yùn)行放大器835接收一個(gè)CMDBUFF信號(hào)(運(yùn)行放大器817經(jīng)過(guò)電阻838(5.1KΩ)的輸出)。經(jīng)過(guò)電阻837(68.1KΩ)而提供了一個(gè)-15V的直流偏置。提供了反饋電阻834(10KΩ)和3伏特齊納二極管833。該電阻確定在給定的用戶選擇電流下是否提供下傾，以及最大下傾，且齊納二極管833也限制了最大下傾。
該最佳實(shí)施例對(duì)于小于45安培的用戶選擇電流不提供下傾，對(duì)于45與90安培之間的用戶選擇電流提供低至45安培的下傾，對(duì)于90與106安培之間的用戶選擇電流提供低至用戶選擇電流的一半的下傾，且為大于106安培的用戶選擇電流提供53安培的最大下傾。
因此，該控制器提供了包括適配熱啟動(dòng)特征、恒定電流部分、下挖和下傾的輸出V—A曲線。
因此，可以看到，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種完全滿足了上述目的和優(yōu)點(diǎn)的電源。雖然結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施例而描述了本發(fā)明，但很多替換、修正和變形，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員都是顯而易見(jiàn)的。一種這樣的替換，是在歸納加熱應(yīng)用中采用上述的串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器。因而，所附權(quán)利要求書(shū)應(yīng)該包括所有屬于其精神和范圍以內(nèi)的替換、修正和變形。
權(quán)利要求
1.一種焊接電源，包括一個(gè)串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器，包括至少一個(gè)開(kāi)關(guān)和至少一個(gè)電容器；包括一個(gè)使能輸入端的切換電路；一個(gè)電壓檢測(cè)電路，用于確定將阻止電容器上的峰值電壓在轉(zhuǎn)換器的下一個(gè)周期里超過(guò)預(yù)定閾值的至少一個(gè)開(kāi)關(guān)最早切換時(shí)間，其中當(dāng)最早切換時(shí)間已經(jīng)過(guò)去時(shí)該電壓檢測(cè)電路向使能輸入端提供一個(gè)使能信號(hào)，且其中切換電路受到該使能信號(hào)被使能；以及與串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器相連的一對(duì)焊接輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中切換電路進(jìn)一步包括一個(gè)反饋輸入端且電源進(jìn)一步包括用于確定所希望的和實(shí)際的負(fù)載電流之差的負(fù)載電流反饋電路，其中該負(fù)載電流反饋電路向反饋輸入端提供了代表該差的信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中電壓檢測(cè)電路包括用于利用單個(gè)的變量參數(shù)來(lái)確定最早切換時(shí)間的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于測(cè)量轉(zhuǎn)換器的電流零交叉處的電容器電壓的裝置；用于確定在一個(gè)周期中由向電容器提供電壓的總線加到該電容器上的電壓的裝置；與用于測(cè)量的裝置相連并與用于確定的裝置相連的裝置，用于確定在一個(gè)周期中需要從電容器除去的電壓以阻止電容器上的峰值電壓超過(guò)預(yù)定閾值并用于在已經(jīng)達(dá)到了所需要的電壓之后提供使能信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中電壓檢測(cè)電路包括用于測(cè)量在轉(zhuǎn)換器的電流零交叉處的電容器電壓的裝置；用于測(cè)量轉(zhuǎn)換器中的電流的裝置；用于利用關(guān)于多個(gè)峰值電容器電壓和多個(gè)轉(zhuǎn)換器電流的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)選擇在其上不能啟動(dòng)至少一個(gè)開(kāi)關(guān)的電容器電壓的裝置。
全文摘要
公開(kāi)一種焊接電源，它包括一個(gè)串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器—包括至少一個(gè)開(kāi)關(guān)和至少一個(gè)電容器。該轉(zhuǎn)換器包括帶有使能輸入端的切換電路。提供了一個(gè)電壓檢測(cè)電路，即確定開(kāi)關(guān)的最早安全切換時(shí)間。該安全切換時(shí)間是將阻止電容器上的峰值電壓超過(guò)轉(zhuǎn)換器的下一個(gè)周期的預(yù)定閾值的時(shí)間。還公開(kāi)了一個(gè)控制器，它表示曲線成型器，用于提供焊接范圍中的恒定電流輸出。該控制器還提供了適配熱啟動(dòng)，它根據(jù)焊接者的技巧而提供變化的能量。
文檔編號(hào)H02M1/00GK1154596SQ9611673
公開(kāi)日1997年7月16日 申請(qǐng)日期1996年12月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月11日
發(fā)明者史蒂芬·J·蓋斯勒 申請(qǐng)人:米勒集團(tuán)有限公司