场效应管逆变弧焊整流器制造技术

本实用新型专利技术是一种采用半桥双臂交替导通的高频逆变弧焊整流器。作为该整流器脉宽控制电路同两功放元件驱动电路的耦合器件的脉冲变压器，由于采用高频损耗大的磁性材料作铁芯，三绕组的几何排列形成以初级为中心的电磁耦合对称结构，又在功放元件驱动电路的前置放大电路同功率放大电路之间增设了用以控制高频功率管开关前后沿斜率的双积分电路，从而有效地解决了半桥逆变功放上下臂直通的技术难点，并保证了整流工作的可靠性。（*该技术在2001年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种高频逆变弧焊整流器。凡是逆变功率放大级采用半桥双臂交替导通设计的，都存在防止双臂直通的技术难点。尤其采用高频大功率管(如VDMOS管)的高频焊机。因未找到妥宜的解决办法，均未进入实用阶段。本技术的目的是要为高频逆变弧焊整流器找到防止双臂直通的有效解决方法，以保证整流器工作可靠性。本技术采用以下二种技术来达到上述目的1.用于传输开关信号的脉冲变压器采用高频阻尼设计；2.控制开关前后沿斜率采用双积分电路。说明如下附图说明图1是场效应管逆变弧焊整流器的电路原理图；图2是逆变功放电路的电走向图；图3是功放电路板布线图。图1中的脉冲变压器B2是控制电路(图1中的1－4电路)与驱动电路(图1中的1－2与1－3电路)的耦合器件。用来传输开关信号并隔离三者电源。当逆变功放电路工作时，随着半桥双臂交替导通关闭，会在脉冲变压器的三绕组之间，出现近似逆变功放电路供电电压的跳变，激发高频振荡，破坏工作开关的稳定性。为抑制高频振荡，对该脉冲变压器，本技术作以下的设计三绕组的几何排列采用以初级为中心的电磁耦合对称结构。结构形式有两种。其一是两次级居内，初级居外。其二是初级居中。两次级居两侧，以保证各次级与初级有一致耦合度；各绕组的相互间隔在1mm以上，隔离层采用一种或多种低介高绝缘材料，以降低绕组间的耦合电容；脉冲变压器铁芯应选用高频损耗大的磁性材料。如硅钢片、低频软铁氧体。以增加高频阻尼。对于逆变功放元件即高频大功率管开关斜率的控制，传统设计是在其栅极加RC单积分电路。本技术的斜率控制，采用双积分电路，可分别调整开关前后沿斜率。位置安排在功率放大电路V6(V11)及V7(V12)与前置放大电路V4(V9)及V5(V10)之间，以降低驱动功放输出内阻(见图1)。双积分电路有两种，它们等效一种是由两支异向单导通电路并接后与一电容C17串联而成，异向单导通电路是由二只反相开关二极管D10及D11各与一只电阻((D10与R17，D11与R18)串联而成；另一种是由一开关二极管D6与一电阻R13并接后与另一电阻R12及一电容C10串联而成。调整各电阻的阻值，或调整与之串联的电容，可分别有效地控制开关前后沿斜率，保证逆变功放元件有一个最佳的开启与关断脉宽。上述二个设计技术互相配合，相辅相成，有效地抑制了高频振荡，高频干扰，使电路工作稳定可靠。有效地消除了引起功放元件双臂直通的诸多因素。其实例如下，见图1。图1中的1－1电路是逆变功放电路。V1为半桥上臂功放元件，可以是一只，也可以多只并联。视设计而定。它们是VDMOS场效应管或IGBT绝缘栅双极型晶体管。电容C4与C5为半桥分压电容。主变压器B1初级与主吸收电路R5、C3并接后，跨接在两半桥中间。输出经二极管D1与D2进行全波整流后，再经电抗器L1扼流，送往焊枪。供电电源E1为市电或工业用电，经整流后输入。逆变功放电路的布局结构本实施例采用图2的所示的方案，即逆变功放电路上通往主变压器B1初级的两个接点C与C1及与之并接的主吸收回路(电阻R5与电容C3串联而成)的两个接点B与B1′应在上下臂功放元件之间的几何对称中间的横轴线AA′上及其附近。这样可有效地抑制布线回路对高频大功率管开关工作的干扰，图3就是根据上述方案设计的功放电路板布线图。图1中的1－2电路为半桥上臂驱动电路，图1中的1－3电路为半桥下臂驱动电路，两电路相同。开关脉冲信号经脉冲变压器B2耦合至两次级加入两驱动电路。以1－2电路为例电阻R9与电容C8组成高频吸收电路，开关信号经以三极管V3为构件的反相整形电路后加进由三极管V4与V5组成的前置放大电路。输出加进由电阻R12、R13，开关管D6与电容C10(或是由电阻R17、R18、开关二极管D10、D11与电容C17)组成的双积分电路，进行斜率变换，再由三极管V6与V7组成的功率放大电路进行功率放大。输出经阻尼电阻R1加进逆变功放元件V1的栅极，控制其开启或关闭。串接的三只二极管D3、D4与D5组成的干扰隔离电路用于隔离开关交越干扰。图1中的1－4是脉宽控制电路，中心器件IC1是脉宽调节集成电路TL494。整流器输出电流经电阻R8取样，加入集成运放IC3的反相输入端，放大以后的取样信号经隔离电阻R26、加速电容C25加入IC1的第二脚。该脚为反馈输入端。根据反馈量来自动调节脉宽，稳定输出电流。电位器W1用于设定整流器输出电流值。改变电位器W1比值，经IC2组成的电压跟随器，即设定IC1第二脚的静态电压值，以确定焊接电流。电阻R32与电容C30用于设定IC1的振荡频率。由三极管V17与电容C28、C29电阻R33、R34、R35、R36组成欠压保护与开机延时电路。电源E4选用直流稳压源。本技术与传统焊机相比，具有轻便、省材、节能、电弧性能好等优点。权利要求1.一种逆变功放级采用半桥双臂交替导通的高频逆变弧焊整流器，该整流器的上、下臂功放元件的两驱动电路均由干扰隔离电路、高频吸收电路、反相整形电路、前置放大电路和功率放大电路组成。两驱动电路通过脉冲变压器同以脉宽调节集成电路为中心器件组成的脉宽控制电路相耦合，本技术的特征是1.1脉冲变压器的铁芯是一种高频损耗大的磁性材料，三绕组的几何排列是一种以初级为中心的电磁耦合对称结构，各绕组相互间隔在1mm以上，隔离层是一种或多种低介高绝缘材料；1.2在驱动电路的前置放大电路同功率放大电路之间设置由两只异向单导通电路并接后与一电容C17串接而成的，或由一开关二极管D6与一电阻R13并接后与另一电阻R12及一电容C10串接而成的双积分电路，上述异向单导通电路由二只相反的开关二极管D10与D11各与一只电阻串接而成。2.根据权利要求1所述的高频逆变弧焊整流器，其特征是脉冲变压器的铁芯是硅钢片。3.根据权利要求1或2所述的高频逆变弧焊整流器，其特征是脉冲变压器三绕组的几何排列是二次级居内，初级居外；或者是初级居中，两次级居两侧。专利摘要本技术是一种采用半桥双臂交替导通的高频逆变弧焊整流器。作为该整流器脉宽控制电路同两功放元件驱动电路的耦合器件的脉冲变压器，由于采用高频损耗大的磁性材料作铁芯，三绕组的几何排列形成以初级为中心的电磁耦合对称结构，又在功放元件驱动电路的前置放大电路同功率放大电路之间增设了用以控制高频功率管开关前后沿斜率的双积分电路，从而有效地解决了半桥逆变功放上下臂直通的技术难点，并保证了整流工作的可靠性。文档编号B23K9/10GK2143156SQ9122627公开日1993年10月6日 申请日期1991年10月5日 优先权日1991年10月5日专利技术者陈大可, 胡庆农, 王大清 申请人:温州市无线电一厂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆变功放级采用半桥双臂交替导通的高频逆变弧焊整流器，该整流器的上、下臂功放元件的两驱动电路均由干扰隔离电路、高频吸收电路、反相整形电路、前置放大电路和功率放大电路组成。两驱动电路通过脉冲变压器同以脉宽调节集成电路为中心器件组成的脉宽控制电路相耦合，本实用新型的特征是：１．１脉冲变压器的铁芯是一种高频损耗大的磁性材料，三绕组的几何排列是一种以初级为中心的电磁耦合对称结构，各绕组相互间隔在１ｍｍ以上，隔离层是一种或多种低介高绝缘材料；１．２在驱动电路的前置放大电路同功率放大电路之间设置由两只异向单导通电路并接后与一电容Ｃ↓［１７］串接而成的，或由一开关二极管Ｄ↓［６］与一电阻Ｒ↓［１３］并接后与另一电阻Ｒ↓［１２］及一电容Ｃ↓［１０］串接而成的双积分电路，上述异向单导通电路由二只相反的开关二极管Ｄ↓［１０］与Ｄ↓［１１］各与一只电阻串接而成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈大可，胡庆农，王大清，
申请(专利权)人：温州市无线电一厂，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]