一種鋁基板IGBT逆變式弧焊機控制電路及電路板的結構制造技術

本實用新型專利技術涉及一種鋁基板IGBT逆變式弧焊機控制電路及電路板的結構，具體是一種采用貼片式單管IGBT組成的雙單端逆變主電路及其控制電路構成的直流手工電弧焊機；焊機的多個貼片式單管IGBT以及快速恢復整流二極管等電路布置在一塊鋁基的電路板上；其它控制電路布置在另外一塊控制電路板上；焊機的兩塊電路板采用了大量的貼片電子元器件和SMT工藝方法進行自動加工，因而使焊機具有結構緊湊、加工工藝方法先進、生產效率高、制作成本低等優勢。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種逆變式弧焊機，具體是一種鋁基板IGBT逆變式弧焊機控制電路及電路板的結構。
技術介紹
當前，電焊機產品市場的競爭十分激烈，對產品的性能要求也越來越高，不僅體現在技術的先進性和優勢上，還在很大程度上取決于生產制造工藝的先進性、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，特別是出口到歐盟、美國等國際市場的產品，除了要求滿足電焊機的各項涉及安全和電參數的性能指標(即滿足相關產品認證，如歐盟GS或CE認證，美國UL認證等)外，還要求電焊機具有較高的抗干擾性能(即滿足電磁兼容性或EMC認證的要求)；否則，產品是不允許進入這些國家或地區的，然而，目前的情況是很多企業生產的電焊機，能滿足電焊機的各項涉及安全和電參數的性能指標(即滿足相關產品認證，如歐盟GS或CE認證，美國UL認證等)，但卻無法使電焊機具有較高的抗干擾性能(即滿足電磁兼容性或EMC認證的要求)，能通過EMC認證的電焊機產品是少之又少，因此，具有高的抗干擾性能，即滿足電磁兼容性或EMC認證的要求，是本逆變焊機的重要特征之一，也是由本技術焊機的電路和結構設計所決定的。
技術實現思路
本技術的目的提供一種鋁基板IGBT逆變式弧焊機控制電路及電路板的結構，具體是一種采用貼片式單管IGBT組成的雙單端逆變主電路及其控制電路構成的直流手工電弧焊機；焊機的多個貼片式單管IGBT以及快速恢復整流二極管等電路布置在一塊鋁基的電路板上；其它控制電路布置在另外一塊控制電路板上；焊機的兩塊電路板采用了大量的貼片電子元器件和SMT工藝方法進行自動加工，因而使焊機具有結構緊湊、加工工藝方法先進、生產效率高、制作成本低等優勢。為實現上述目的采用以下技術方案一種鋁基板IGBT逆變式弧焊機控制電路及電路板的結構，包括鋁基板、控制電路板、抗干擾的輸入和輸出濾波器，以及焊接或安裝在兩塊電路板上的焊機電子控制電路部分；其特征在于電路板設計分為兩個部分，一個部分為鋁基板，另一個部分電路板為焊機的控制電路；控制電路包括電源電路、IGBT的驅動電路、PWM脈沖寬度調節電路、電流給定和負反饋信號控制電路、以及輸入整流、濾波電路。在所述的鋁基板上布置有焊機逆變主電路的單管IGBT、快速恢復二極管以及電阻、電容、電感、穩壓管；電阻、電容、穩壓管主要構成IGBT和快速恢復二極管的保護電路，以保證它們的可靠工作；鋁基板上的器件與其鋁板之間在電氣上是不連通的，兩者之間有絕緣，器件通過與鋁基板緊貼安裝起到散熱作用。控制電路的電路板除了主變壓器Tl、電解電容、運算放大器、PWM控制芯片采用手工裝配和焊接外，其它電子元器件都采用了 SMT貼片器件；鋁基板上的電子元器件都采用了 SMT貼片器件。本技術焊機經過多年的研究和開發，積累了大量的技術和開發經驗，解決了焊機電磁兼容性和安全性認證，以及鋁基板的大電流控制及其散熱和電路工作可靠性等問題，最終使產品成功走向了國際市場，滿足各家庭的使用要求。附圖說明圖1是本技術焊機的結構示意圖；圖2是本技術焊機的鋁基板上元器件布局圖；圖3是本技術焊機的控制板元件面器件布置圖；圖4是本技術焊機的控制板焊接面器件布置圖。焊機結構中各部件名稱如下1、焊機的背帶，2、焊機的外殼，3、圓頭帶平墊十字自攻螺絲，4、控制電路板，5、濾波電解電容，6、鋁基板，7、共模(濾波)電感，8、散熱片，9、逆變變壓器，10、輸入濾波器，11、濾波器支架，12、輸出濾波組件，13、輸出濾波電抗器，14、電流調節電位器，15、指示燈，16、焊機的輸出快速接頭，17、焊機底板，18、冷卻直流電風扇，19、圓頭十字螺絲，20、電源輸入電纜，21、電源輸入電纜線。具體實施方式如圖1-4所示，一種鋁基板IGBT逆變式弧焊機控制電路及電路板的結構，包括鋁基板6、控制電路板4、抗干擾的輸入和輸出濾波器，以及焊接或安裝在兩塊電路板上的焊機電子控制電路部分；電路板設計分為兩個部分，一個部分為鋁基板，另一個部分電路板為焊機的控制電路；控制電路包括電源電路、IGBT的驅動電路、PWM脈沖寬度調節電路、電流給定和負反饋信號控制電路、以及輸入整流、濾波等電路；所述的鋁基板6與控制電路板4通過兩組插針焊接在一起，構成電路連通；還有逆變變壓器9、濾波電解電容5安裝并焊接在控制電路板4上；濾波器支架11固定在焊機底板17后面板的上方，其位置高于控制電路板4，輸入濾波器10則固定在濾波器支架11上。在所述的鋁基板上布置有焊機逆變主電路的單管IGBT、快速恢復二極管以及電阻、電容、電感、穩壓管；電阻、電容、穩壓管主要構成IGBT和快速恢復二極管的保護電路，以保證它們的可靠工作；鋁基板上的器件與其鋁板之間在電氣上是不連通的，兩者之間有絕緣，器件通過與鋁基板緊貼安裝起到散熱作用。控制電路的電路板除了主變壓器Tl、電解電容、運算放大器、PWM控制芯片采用手工裝配和焊接外，其它電子元器件都采用了 SMT貼片器件；鋁基板上的電子元器件都采用了 SMT貼片器件。如圖1所示，焊機由帶開關的電流調節電位器14、電風扇18、鋁基板6、控制電路板4、輸入EMI濾波器IO、濾波電解電容5、逆變變壓器9、輸出濾波電抗器13、輸出濾波組件12、焊機的輸出快速接頭16、電源輸入電纜20等組成；焊機工作時，通過電源輸入電纜20接入供電電源(220V或者230V，50/60Hz),從最小順時針旋轉焊機電流調節電位器14，則打開開關，接通控制電路板4上的電源，同時，設定焊接電流的大小；此時，控制電路板4上的開關電源部分可產生+24V等電路工作需要的直流電源，可使電路工作，使焊機輸出空載電壓，進入準備焊接的狀態。焊機采用雙單端逆變主電路，它由控制電路板4上的單相整流和濾波電路、鋁基板6上的IGBT和快速恢復二極管整流電路，以及輸入EMI濾波器10、逆變變壓器9、輸出濾波電抗器13、輸出濾波組件12等組成；本焊機電路沒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繞組的形式來產生控制電路所需要的直流+ 15V電壓；方法是通過逆變變壓器Tl的次級繞組獲得交流電壓，該交流電壓經過整流后變為直流電壓；通過三端集成穩壓器及其附屬電路，獲得穩定的十15V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的脈沖寬度調制PWM信號，通過該信號可使鋁基板組件6上的IGBT處于高頻通、斷的控制狀態；因此，可在逆變主變壓器9的初級繞組中產生高頻交變電流和電壓；通過逆變主變壓器9的降壓作用，獲得一定的高頻交流電壓和電流，經鋁基板組件6上的快速恢復二極管的整流，輸出濾波電抗器13、輸出濾波組件12濾波作用，從而在焊機的輸出快速接頭16兩端獲得滿足焊接要求的直流電壓和電流；溫度保護繼電器安裝在鋁基板組件6上，當其溫度達到其動作溫度時，在電路的控制下，過熱指示燈15會亮；同時，驅動IGBT工作的脈沖寬度調制信號會使電焊機的輸出電流和電壓很低，從而保護焊機不會因為過熱或過流而損壞IGBT ;電流檢測互感器可檢測主變壓器的初級電流，輸出電流大，則檢測到電流信號也較大，該電流檢測信號作為電流負反饋信號與電流調節電位器14產生的電流給定信號進行比較，通過電路的控制，可獲得驅動IGB本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋁基板IGBT逆變式弧焊機控制電路及電路板的結構，包括鋁基板（6）、控制電路板（4）、抗干擾的輸入和輸出濾波器，以及焊接或安裝在兩塊電路板上的焊機電子控制電路部分；其特征在于：電路板設計分為兩個部分，一個部分為鋁基板（6），另一個部分控制電路板（4）為焊機的控制電路；控制電路包括電源電路、IGBT的驅動電路、PWM脈沖寬度調節電路、電流給定和負反饋信號控制電路、以及輸入整流、濾波電路。

【技術特征摘要】
1.一種鋁基板IGBT逆變式弧焊機控制電路及電路板的結構，包括鋁基板(6)、控制電路板(4)、抗干擾的輸入和輸出濾波器，以及焊接或安裝在兩塊電路板上的焊機電子控制電路部分；其特征在于電路板設計分為兩個部分，一個部分為鋁基板(6)，另一個部分控制電路板(4)為焊機的控制電路；控制電路包括電源電路、IGBT的驅動電路、PWM脈沖寬度調節電路、電流給定和負反饋信號控制電路、以及輸入整流、濾波電路。2.如權利要求1所述的一種鋁基板IGBT逆變式弧焊機控制電路及電路板的結構，其特征在于在所述的鋁基板上布置有焊機逆變主電路的單管IGBT、快速恢復二極管以及電阻、電容、電感、穩壓管；電阻、電容、穩壓管主要構成IGBT和快速恢復二極管的保護電路，以保證它們的可靠工作；鋁基板上的器件與其鋁板之間在電氣...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱宣輝，孫敏，魏繼昆，陳法慶，
申請(專利權)人：浙江肯得機電股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：