一種利用三種電流調(diào)節(jié)方式控制電源特性的電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于多功能電源設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種能夠利用三種電流調(diào)節(jié)方式控制同一臺(tái)設(shè)備，使其具有不同電流輸出特性以實(shí)現(xiàn)焊接、充電、起動(dòng)多功能電源設(shè)計(jì)要求。
【背景技術(shù)】
[0002]由于野外作業(yè)時(shí)，對電源設(shè)備的體積、重量、可靠性等都有較高要求，傳統(tǒng)工頻直流電源體積大而笨重。
[0003]在本實(shí)用新型以前的現(xiàn)有技術(shù)中，多采用高頻開關(guān)型電源用于野外作業(yè)，高頻開關(guān)型電源主電路示意圖如圖1所示。主電路輸入380V三相交流電，經(jīng)橋式整流變換成高壓直流電，經(jīng)主功率逆變模塊(以下簡稱IGBT)進(jìn)行斬波，高頻換能變壓器將高壓逆變成低壓，次級(jí)快恢復(fù)整流二極管進(jìn)行高頻整流，LC濾波，為負(fù)載提供低壓直流電。
[0004]在中小容量變頻電源的設(shè)計(jì)中，多采用脈寬調(diào)制技術(shù)控制IGBT的變頻和變壓。利用脈寬調(diào)制控制器(以下簡稱SG2525A)作為逆變換能控制器件，構(gòu)成單端正激雙管式逆變電源或橋式逆變電源，具有外部元器件數(shù)量少、控制性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，SG2525內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。
[0005]由于脈寬調(diào)制控制器SG2525A只有一路誤差放大器用于控制電源輸出電壓的調(diào)整，因此如果需要對電流進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，就要在外部增加比較器對電流信號(hào)進(jìn)行單一脈沖的比較，并通過對脈寬調(diào)制控制器SG2525A的關(guān)斷腳(第10腳)來控制逐個(gè)脈沖的導(dǎo)通時(shí)間以實(shí)現(xiàn)對逆變電源輸出電流的控制。利用脈寬調(diào)制控制器SG2525A作為單端正激雙管式逆變電源的控制器，通常利用它的關(guān)斷腳進(jìn)行電流控制，實(shí)現(xiàn)逆變電源的焊接、充電和起動(dòng)的多種功能。
[0006]由于焊接、充電和起動(dòng)時(shí)，電源的輸出電流方式存在很大差異，例如焊接時(shí)需要初始起弧電流要大于工作電流，起弧后的工作電流維持穩(wěn)定狀態(tài)，要求電源的輸出特性具有一定的柔性，在電流控制上不能剛達(dá)到限定電流值時(shí)輸出電壓下降太陡，使電源電焊時(shí)不容易起弧。而當(dāng)作為起動(dòng)電源使用時(shí)，需要在瞬間能提供一個(gè)大電流輸出，并能將大電流維持2秒以上到10秒以內(nèi)，要求電源的輸出特性具有剛性，即在電流控制上達(dá)到限定電流值時(shí)輸出電壓下降速度快，使電源在最大允許電流值內(nèi)工作而不致?lián)p壞。這就要求電源在不同工作狀態(tài)下的電流控制模式應(yīng)有所不同，而通常采用的由關(guān)斷腳來控制電流的方式只能實(shí)現(xiàn)一種電流控制模式，這樣就很難將兩種不同工作特性的任務(wù)完美的結(jié)合到一臺(tái)設(shè)備當(dāng)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述現(xiàn)有技術(shù)狀況，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種利用三種電流調(diào)節(jié)方式來控制電源特性的電路，使逆變電源能夠輸出不同電流特性的工作狀態(tài)，以達(dá)到焊接、充電、起動(dòng)多功能電源設(shè)計(jì)要求。
[0008]現(xiàn)將本實(shí)用新型技術(shù)解決方案敘述如下:
[0009]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型一種利用三種電流調(diào)節(jié)方式控制電源特性的電路，其特征在于:
[0010]本實(shí)用新型進(jìn)一步提供一種利用三種電流調(diào)節(jié)方式控制電源特性的電路，其特征在于:利用軟啟動(dòng)腳的特性，增加了利用高頻三極管Q3(2N3904)的開關(guān)控制SG2525A的軟啟動(dòng)腳，即第8腳，在逐個(gè)脈沖過程當(dāng)中進(jìn)行放電來控制對逆變輸出脈沖的關(guān)斷控制。
[0011 ] 本實(shí)用新型進(jìn)一步提供一種利用三種電流調(diào)節(jié)方式控制電源特性的電路，其特征在于:直流電流采樣信號(hào)取自于整流橋輸出端分流電阻器兩端，電壓比較器AlODjp LM239的第I個(gè)電壓比較器的正相輸入端接電位器W5，反相輸入端通過1ΚΩ電阻接到分流電阻器的負(fù)端。
[0012]本實(shí)用新型進(jìn)一步提供一種利用三種電流調(diào)節(jié)方式控制電源特性的電路，其特征在于:焊接起弧電流采樣信號(hào)來自于主功率變壓器電流互感采樣線圈，通過，電壓比較器UlC,即LM239第2個(gè)比較器的正相輸入端接電位器W3，反相輸入端為一標(biāo)準(zhǔn)電壓。
[0013]本實(shí)用新型進(jìn)一步提供一種利用三種電流調(diào)節(jié)方式控制電源特性的電路，其特征在于:焊接、充電、起動(dòng)工作電流的采樣信號(hào)來自于主功率變壓器電流互感采樣線圈，電壓比較器UlD (LM239第3個(gè)比較器)的正相輸入端接電位器W104，反相輸入端為一標(biāo)準(zhǔn)電壓，焊接、充電、起動(dòng)各工能檔位對應(yīng)有一組標(biāo)準(zhǔn)電壓值。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:能夠通過三種不同電流調(diào)節(jié)方式來對各不同工作階段下的輸出電源特性進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)焊接、充電、起動(dòng)三種工作狀態(tài)下的三種電流調(diào)節(jié)方式，使一臺(tái)逆變電源能夠?qū)崿F(xiàn)焊接、充電、起動(dòng)三種功能，滿足多功能電源設(shè)計(jì)要求，使得每種使用功能的工作性能都能完好實(shí)現(xiàn)，充分適應(yīng)多種任務(wù)，真正體現(xiàn)一機(jī)多用的要求。
【附圖說明】
[0015]圖1:現(xiàn)有技術(shù)中的高頻開關(guān)型電源主電路
[0016]圖2:本實(shí)用新型逆變電源工作原理框圖
[0017]圖3:脈寬調(diào)制控制器SG2525內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
[0018]圖4:本實(shí)用新型三種電流調(diào)節(jié)方式控制電源特性的電路控制原理圖
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020]按照圖4所示，通過高頻三極管控制軟啟動(dòng)腳達(dá)到逐個(gè)脈沖調(diào)整電流:利用軟啟動(dòng)腳的特性，增加了利用高頻三極管Q3(2N3904)的開關(guān)控制SG2525A的軟啟動(dòng)腳(第8腳)在逐個(gè)脈沖過程當(dāng)中進(jìn)行放電來控制對逆變輸出脈沖的關(guān)斷控制。在這里高頻三極管的基極并接兩路控制信號(hào)，一路是直流輸出電流檢測比較控制信號(hào)，一路是電焊輸出電流400A檢測比較控制信號(hào)?？刂破鞯能泦?dòng)腳通過電容瞬間進(jìn)行放電，可以實(shí)現(xiàn)在檢測信號(hào)出現(xiàn)時(shí)立即對其逐個(gè)脈沖進(jìn)行關(guān)斷控制，其響應(yīng)時(shí)間要比關(guān)斷腳速度快，能夠使輸出電壓特性因過流信號(hào)而陡變。
[0021]直流輸出電流檢測比較:直流電流采樣信號(hào)取自于整流橋輸出端分流電阻器兩端，電壓比較器A10D(LM239的第I個(gè)電壓比較器)正相輸入端接電位器W5，反相輸入端通過1ΚΩ電阻接到分流電阻器的負(fù)端。通過調(diào)整W5電阻值，調(diào)整電壓取樣信號(hào)，使得比較器在直流輸出1800A時(shí)輸出高電平。正相輸入端電壓計(jì)算如下:
[0022]分流電阻器為400A75mV ；輸出1800A時(shí)正反相輸入端電壓差U。=(1800 + 400) X0.075V = 4.5X0.075V = 0.3375V ;實(shí)測輸出電流為零時(shí)反相輸入端電壓值U4-= 0.45V ;正相輸入端電壓U4+= U4—UQ= 0.45V-0.3375V = 0.0625V。即當(dāng)輸出直流電流值大于1800A時(shí)比較器輸出高電平，用來控制高頻三極管Q3，從而使脈沖控制器SG2525A輸出信號(hào)關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)直流輸出電流過流檢測和保護(hù)。
[0023]焊接起弧電流過流值的檢測比較:焊接起弧電流采樣信號(hào)來自于主功率變壓器電流互感采樣線圈，通過，電壓比較器U1C(LM239第2個(gè)比較器)的正相輸入端接電位器W3，反相輸入端為一標(biāo)準(zhǔn)電壓。通過調(diào)整W3電阻值，調(diào)整電壓取樣信號(hào)，使比較器輸出端為高電平，控制Q3的基極，將脈寬調(diào)制控制器SG2525A的輸出脈沖進(jìn)行逐個(gè)調(diào)整，使得輸出電流為400A，輸出電壓為30V。通過高頻三極管Q3 (2N3904)控制脈沖寬度來實(shí)現(xiàn)焊接起弧電流過流時(shí)輸出電壓陡變，從而完成焊接起弧電流過流值的檢測比較。
[0024]焊接、充電、起動(dòng)工作電流的檢測比較:焊接、充電、起動(dòng)工作電流的采樣信號(hào)來自于主功率變壓器電流互感采樣線圈，電壓比較器U1D(LM239第3個(gè)比較器)的正相輸入端接電位器W104，反相輸入端為一標(biāo)準(zhǔn)電壓，焊接、充電、起動(dòng)各工能檔位對應(yīng)有一組標(biāo)準(zhǔn)電壓值。
[0025]調(diào)整W104電阻值，調(diào)整電壓取樣信號(hào)，使比較器輸出端為高電平控制M7 (MOS管RFD120)的柵極，開關(guān)M7將對脈寬調(diào)制控制器SG2525A的正相輸入端(第2腳)短路，即可對SG2525A的輸出脈沖進(jìn)行逐個(gè)調(diào)整。由于其控制的是正相輸入端，反相輸入端接的是電源輸出的正極輸出采樣，在正極輸出端子前級(jí)有逆變變壓器、高頻整流、高頻電抗濾波、電容濾波等，控制回路的頻響時(shí)間相對較大，滯后于主功率變壓器電流采樣頻響，因此使用這路電流檢測控制，能夠?qū)㈦娫摧敵鎏匦宰兊眠t緩，具有柔性特點(diǎn)。從而使得在焊接起弧后進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)焊弧電流穩(wěn)定，焊接效果良好。
[0026]上述內(nèi)容中提到的三種電流調(diào)節(jié)方式為在不同工作階段下電流控制實(shí)現(xiàn)輸出電源特性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用三種電流調(diào)節(jié)方式控制電源特性的電路，其特征在于:利用軟啟動(dòng)腳的特性，增加利用高頻三極管Q3 2N3904的開關(guān)控制SG2525A的軟啟動(dòng)腳，即第8腳，在逐個(gè)脈沖過程當(dāng)中進(jìn)行放電來控制對逆變輸出脈沖的關(guān)斷控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用三種電流調(diào)節(jié)方式控制電源特性的電路，其特征在于:直流電流采樣信號(hào)取自于整流橋輸出端分流電阻器兩端，電壓比較器A10D，即LM239的第I個(gè)電壓比較器的正相輸入端接電位器W5，反相輸入端通過1ΚΩ電阻接到分流電阻器的負(fù)端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用三種電流調(diào)節(jié)方式控制電源特性的電路，其特征在于:焊接起弧電流采樣信號(hào)來自于主功率變壓器電流互感采樣線圈，通過，電壓比較器UlC,即LM239第2個(gè)比較器的正相輸入端接電位器W3，反相輸入端為一標(biāo)準(zhǔn)電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用三種電流調(diào)節(jié)方式控制電源特性的電路，其特征在于:焊接、充電、起動(dòng)工作電流的采樣信號(hào)來自于主功率變壓器電流互感采樣線圈，電壓比較器Ul DLM239第3個(gè)比較器的正相輸入端接電位器W104，反相輸入端為一標(biāo)準(zhǔn)電壓，焊接、充電、起動(dòng)各工能檔位對應(yīng)有一組標(biāo)準(zhǔn)電壓值。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種利用三種電流調(diào)節(jié)方式控制電源特性的電路，利用軟啟動(dòng)腳的特性，增加利用高頻三極管的開關(guān)控制的軟啟動(dòng)腳，在逐個(gè)脈沖過程當(dāng)中進(jìn)行放電來控制對逆變輸出脈沖的關(guān)斷控制；直流電流采樣信號(hào)取自于整流橋輸出端分流電阻器兩端，電壓比較器正相輸入端接電位器W5，反相輸入端通過1KΩ電阻接到分流電阻器的負(fù)端；焊接起弧電流采樣信號(hào)來自于主功率變壓器電流互感采樣線圈。同現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠通過三種不同電流調(diào)節(jié)方式來對各不同工作階段下的輸出電源特性進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)三種電流調(diào)節(jié)方式，使一臺(tái)逆變電源能夠?qū)崿F(xiàn)焊接、充電、起動(dòng)三種功能，真正體現(xiàn)一機(jī)多用的要求。
【IPC分類】H02M7-217, H02M7-48
【公開號(hào)】CN204465371
【申請?zhí)枴緾N201520025565
【發(fā)明人】馮永保, 楊振江, 郭曉松
【申請人】中國人民解放軍第二炮兵工程大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年1月14日