[發明專利]一種基于單片機PWM發生器的電弧控制方法和電路

有效

• 申請號: 201910492742.3
• 申請日: 2019-06-06
• 公開（公告）號: CN110142486B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 王江鴻;項裙婧
• 申請（專利權）人: 深圳市普耐爾科技有限公司
• 主分類號: B23K9/10
• 分類號: B23K9/10
• 代理公司: 重慶百潤洪知識產權代理有限公司 50219
• 代理人: 劉立春

本發明涉及電焊機技術領域，具體涉及一種基于單片機PWM發生器的電弧控制方法和電路；包括電弧控制系統輸入、輸出和單片機核心PWM控制三部分，本發明為了實現電焊機核心控制的統一和簡化控制電路提高控制精度，采用單片機PWM發生器為核心并且以軟件配合而成的焊機控制電路，其結構簡單適用，成本低廉，安全可靠，普及性高等優點。可以完全替代目前的模擬電路設計方案，并且實現不同拓撲結構的主回路控制兼容，實現不同的焊接功能和電弧特性只需軟件調整即可，產品一致性提高，維修也變得簡單。保密性還可以通過軟件加密實現，不像模擬電路控制的電路，很難加密，很容易被拷貝。并且由于采用單片機來控制，振蕩頻率十分的穩定，提高了可靠性。

技術領域

本發明涉及電焊機技術領域，具體涉及一種基于單片機PWM發生器的電弧控制方法和電路。

背景技術

現在電焊機所使用電弧控制方法一般分為電流型和電壓型兩種控制電路：一般主回路為全橋拓撲結構以電流型控制電路UC3846為PWM發生器來控制；半橋拓撲結構一般以電壓型控制電路UC3525為PWM發生器來控制。從控制方案上來說這兩種控制很難做到兼容，目前的狀況是只能二選一，對電焊機規模生產增加了復雜性和生產成本，這兩種方案的控制電路結構很不一樣，實用范圍也都有其局限性，并且由于是模擬電路構成的控制器，PWM的頻率受到RC震蕩器的溫漂參數影響，不一樣的溫度條件下PWM的的頻率將會發生改變，對于一臺逆變式弧焊電焊機來說這個參數的改變或者不穩有時候是致命的。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明公開了一種基于單片機PWM發生器的電弧控制方法和電路，為了實現電焊機核心控制的統一和簡化控制電路提高控制精度，采用單片機PWM發生器為核心并且以軟件配合而成的焊機控制電路，其結構簡單適用，成本低廉，安全可靠，普及性高等優點。可以完全替代目前的模擬電路設計方案，并且實現不同拓撲結構的主回路控制兼容。

本發明通過以下技術方案予以實現：

一種基于單片機PWM發生器的電弧控制電路，其特征在于，包括電弧控制系統輸入、電弧控制系統輸出和單片機核心PWM控制；所述電弧控制系統輸入接收原邊電流反饋、焊接電流反饋和焊接電壓反饋的模擬量，通過所述單片機核心PWM控制的ADC模數轉換器轉換成數字量，并輸入到電弧特性控制算法模塊，處理后由電弧控制系統輸出去控制PWM發生器。

優選的，所述電弧控制系統輸入由原邊電流反饋電路、焊接電流反饋電路、焊接電壓反饋電路三路反饋信號組成。

優選的，所述原邊電流反饋電路中，由電流互感器T1、D2、D3、D4、D5構成的整流橋、原邊電流取樣電阻R3和開關尖峰信號抑制C2組成原邊電流采樣電路；R4、R7、R8、C4構成原邊電流反饋信號分壓電路，一路作為剎車信號，在發生電流異常、主變壓器偏磁、開關功率器件損壞的時關閉PWM輸出，第二路作為全橋控制的逐脈沖封波控制；

所述焊接電壓反饋電路由分壓電路R1、R2、濾波電容C1和電壓跟隨器U2B組成；

所述焊接電流反饋電路由分壓電路R18、R19、濾波電容C11和電壓跟隨器U2A組成，R5、C3、R6、C5為單片ACD采樣輸入阻抗匹配電路。

優選的，所述電弧控制系統輸出由AB兩路PWM驅動放大電路組成，A路PWM驅動放大電路由上管門極電路R9、D1、C6、R13、U3上管和下管門極電路R10、D7、C7、D10、R15、U3下管組成；B路PWM驅動放大電路由上管門極電路R11、D8、C8、R14、U4上管和下管門極電路R12、D9、C9、D11、R16、U4下管組成。

優選的，所述AB兩路PWM驅動放大電路將單片機兩路相位差180度的PWM信號放大后送至開關功率管驅動變壓器。

優選的，所述單片機核心PWM控制，U1采用STM32F301C8T6芯片，包括PWM發生器、ADC模數轉換和控制算法模塊。