本發(fā)明涉及一種兩焊接功能模塊IGBT逆變焊機的結構；屬于逆變焊機技術領域。

技術背景

目前，逆變式MIG/MAG氣體保護焊機產品市場的競爭十分激烈，不僅體現(xiàn)在技術的先進性和優(yōu)勢上，還在很大程度上取決于焊機的功能和結構等設計方面。

國內外市場上， IGBT管逆變式MIG/MAG氣體保護焊機的額定電流通常在140~500A（負載持續(xù)率100~35%）的水平。電流小于260A的，通常IGBT采用單管的。但是，電流大于260A的，通常IGBT采用模塊的。此類焊機產品，有一些產品只有單一的MIG/MAG氣體保護焊功能，其應用范圍會受到一定的限制。

對于多功能的，即還可采用手工電弧焊（或氬弧焊）功能的氣體保護焊焊機，由于其適應性更強，因而其應用范圍會更廣。產品銷售會更有市場競爭力。然而，此類焊機，不同的電路、電路板和整機結構設計，控制原理和方式不同，電路板和整機的布局和連接方式，或者連接的復雜程度不同，其產品的性能、可靠性、生產工序和制作工藝等也完全不同。這些都會影響產品的生產成本和銷售以及產品市場競爭力。例如，性能不好的焊機，焊接效果就會差，用戶不會喜歡；可靠性低，焊機經常會壞，經銷商也會不再賣這樣的產品；成本高，銷售價格就不可能太低。這樣，也會影響產品的推廣和銷售。因此，如何在低成本的前提下，開發(fā)好多功能的焊機是有一定技術難度的。這也是本發(fā)明需要解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種兩焊接功能模塊IGBT逆變焊機的結構，具有手工電弧焊（或氬弧焊）和MIG/MAG氣體保護焊兩種焊接方法的功能，其內部分為上、下二層布局。上層部分主要包括驅動板、控制板、三相整流橋、控制變壓器、風機電容、CBB電容、輸入濾波電感等。下層部分主要包括逆變主變壓器、IGBT及其散熱器、快恢復整流二極管及其電路板、快恢散熱器、輸出濾波電抗器、檢流板和分流器等零部件；電路板設計為六個部分，分別是驅動板、控制板、檢流板、IGBT板、快恢電路板、面板控制板；本發(fā)明可滿足手工焊（或氬弧焊）和MIG/MAG氣體保護焊兩種焊接方法的各項控制要求；本發(fā)明通過采用雙單片微處理器等組成的控制電路系統(tǒng)，以及優(yōu)化的焊機控制電路、電路板和各部分的結構設計，較好解決了這類多功能焊機的性能、可靠性、生產效率、制作和運輸成本問題，提升了產品的市場競爭力。

為實現(xiàn)上述目的采用以下技術方案：

一種兩焊接功能模塊IGBT逆變焊機的結構，其特征在于：包括外部的殼體和內部的電路板，所述的電路板主要包括六個部分，分別是驅動板、控制板、檢流板、IGBT板、快恢電路板、面板控制板；所述的檢流板上布置有檢測逆變主變壓器初級繞組電流的環(huán)形變壓器或檢流器、二極管、電阻，檢流器的初級繞組串聯(lián)在逆變主變壓器初級繞組回路中，其次級繞組的輸出，連接到四個快速二極管組成的整流器，該整流器的輸出通過插頭連接到驅動板電路的控制端，作為初級電流檢測信號的輸入；配合其它的控制電路，完成對焊機過流信號的檢測和保護控制；所述的控制板連接面板控制板、控制變壓器和驅動板，控制變壓器為控制板供電，面板控制板將操作指令輸送給控制板，驅動板連接控制板、 IGBT板和檢流板，驅動板在控制板的作用下，使驅動板產生的驅動信號能夠可靠地驅動每個IGBT的工作，保障逆變電路的穩(wěn)定運行。

所述的殼體包括外罩、塑料后面殼、塑料前面殼和焊機底板，塑料后面殼上安裝有電源空氣開關、帶固線器的供電電源線、風機防護罩、冷卻風機、保護氣的進氣嘴及電磁氣閥和輸出電源插座；冷卻風扇位于焊機的后部，利用上絕緣板、下絕緣板和兩塊導風板形成風道；所述的塑料前面殼上安裝有輸出快速接頭座組件、送絲機接口航空插座和面板控制板；在面板控制板上，設有檢氣和試送絲三態(tài)轉換開關、手工焊或氬弧焊和氣體保護焊功能二態(tài)轉換開關、氣保焊有無收弧二態(tài)轉換開關、氣保焊電子電抗器電感調節(jié)電位器、收弧電流或送絲速度調節(jié)電位器、收弧電壓調節(jié)電位器、電流表和電壓表。

所述的在驅動板上布置有一片UC3846N脈沖寬度調制芯片、一片LM339N和一片LM324運算放大器、一片CD4072芯片、一片CD4013芯片、二片NE555P集成電路，四只IRF640和四只IRF9530場效應管，二個脈沖驅動變壓器，還有若干 電阻、電容和二極管，驅動電路主要是在控制電路板的作用下，使驅動板產生的驅動信號能夠可靠地驅動每個IGBT的工作，保障逆變電路的穩(wěn)定運行，同時，在過流檢測電路的配合下，完成過流保護控制。

所述的控制板上布置有這兩個單片微處理器、兩個運算放大器、兩個光耦、三個集成穩(wěn)壓器、整流橋、晶閘管或可控硅、電阻、電容、二極管和穩(wěn)壓管，通過采用雙單片微處理器等組成的控制電路系統(tǒng)，在其它電路的配合下，可實現(xiàn)手工焊或氬弧焊和MIG/MAG氣體保護焊兩種焊接方法的各項控制要求，如手工焊或氬弧焊的輸出特性控制；氣保焊的提前送氣、滯后閉氣，以及平特性輸出、焊接和收弧階段的電壓和送絲速度調節(jié)等控制。

在IGBT板上，布置有每個IGBT開關的、由電阻和電容串聯(lián)組成的阻容保護電路。這些保護電路可在一定程度上保障IGBT管的可靠工作。

在快恢電路板上，布置有每個快恢復二極管的、由電阻和電容串聯(lián)組成的阻容保護電路。這些保護電路可在一定程度上保障快恢復二極管的可靠工作。

在檢流板上，布置有檢測逆變主變壓器初級繞組電流的環(huán)形變壓器或檢流器T1、二極管、電阻。檢流器T1的初級繞組T1-1串聯(lián)在逆變主變壓器初級繞組回路中。其次級繞組T1-2的輸出，連接到四個二極管1D1~1D4（電路板上的標識符號為D1~D4，器件為FR107）組成的整流器。該整流器的輸出通過CN1插頭連接到驅動板電路的P3-1和P3-2端，作為初級電流檢測信號的輸入。配合其它的控制電路，完成對焊機過流信號的檢測和保護控制。

在驅動板上，布置有一片UC3846N脈沖寬度調制芯片、一片LM339N和一片LM324運算放大器、一片CD4072芯片、一片CD4013芯片、二片NE555P集成電路，四只IRF640和四只IRF9530場效應管，二個脈沖驅動變壓器或脈沖變壓器，還有很多的電阻、電容、二極管等器件。驅動電路主要是在控制電路01板的控制作用下，使驅動板產生的驅動信號能夠可靠地驅動每個IGBT的工作，保障逆變電路的穩(wěn)定運行。同時，在過流檢測電路的配合下，完成過流保護控制。

在控制板上，布置有STM32F051C4、STM8S105C4單片微處理器，LM324和LM358運算放大器，PC817和MOC3023光耦，LM78M05、LM7815、LM7915集成穩(wěn)壓器、整流橋、BT137晶閘管或可控硅、電阻、電容、二極管、穩(wěn)壓管等組成的控制電路。本發(fā)明通過采用STM32F051C4、STM8S105C4雙單片微處理器等組成的控制電路系統(tǒng)，在其它電路的配合下，可實現(xiàn)手工焊（或氬弧焊）和MIG/MAG氣體保護焊兩種焊接方法的各項控制要求。例如，手工焊（或氬弧焊）的輸出特性控制；氣保焊的提前送氣、滯后閉氣，以及平特性輸出、焊接和收弧階段的電壓和送絲速度調節(jié)等控制。

本發(fā)明對不同電流等級和負載持續(xù)率要求的本發(fā)明焊機，可通過調整少量的零部件規(guī)格參數(shù)，形成不同輸出額定電流和負載持續(xù)率的產品，使產品系列化；例如，改變IGBT器件的電流等級和散熱器尺寸；改變快速恢復二極管的型號和參數(shù)；改變逆變主變壓器和輸出濾波電抗器的規(guī)格和參數(shù)等，即可容易形成不同規(guī)格的系列產品。如350A/34V（60%）、500A/40V（60%）等多種電流等級和規(guī)格型號的產品。額定電流越小的，則額定負載持續(xù)率越高。當然，這些變化，目的是使產品的制作成本與相應機器的規(guī)格參數(shù)和性能指標相匹配。這樣，每種規(guī)格型號的焊機才能實現(xiàn)最優(yōu)化的成本控制。這就提升了所開發(fā)產品的市場競爭力。

本發(fā)明焊機，由于具有兩種焊接方法的使用功能，解決了單一功能焊機應用面窄的問題，因而比單一功能的焊機有更好的適應性。其良好的電路及其結構設計也是本發(fā)明的優(yōu)勢所在，也是滿足高效和低成本生產、高可靠性、制造技術先進性的重要保障。本發(fā)明焊機的電路原理、電路板和整機結構設計有自己的獨特之處。本發(fā)明專利申請保護的內容就在于保護這種焊機的電路和結構設計。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明電路原理圖；

圖3為本發(fā)明驅動板電路原理圖（一）；

圖4為本發(fā)明驅動板電路原理圖（二）；

圖5為本發(fā)明控制板電路原理圖（一）；

圖6為本發(fā)明控制板電路原理圖（二）；

圖7為本發(fā)明控制板電路原理圖（三）；

圖8為本發(fā)明控制板電路原理圖（四）；

圖9為本發(fā)明控制板電路原理圖（五）；

圖10為本發(fā)明控制板電路原理圖（六）；

附圖1中各部件的名稱如下：1、手柄；2、機殼；3、驅動板；4、控制板；5、控制變壓器；6、風機電容；7、整流橋；8、CBB電容；9、中隔板；10、檢流板；11、主變壓器；13、散熱器固定上支架；14、磁環(huán)；15、快恢電路板；16、上絕緣板；17、導風板；18、快恢散熱器；19、IGBT散熱器；20、IGBT板；21、IGBT模塊；22、導風板；23、36VAC輸出電源插座；24、帶電源線固線器的供電電源線；25、電源空氣開關；26冷卻風機；27、風機防護罩；28、塑料后面殼部分；29、后面板；30、濾波電抗器；31、連接件；32、分流器；33、塑料前面殼；34、快速接頭組件（負）；35、航空插座；36、快速接頭組件（正）；37、電感調節(jié)電位器；38、收弧電壓調節(jié)電位器；39、收弧電流調節(jié)電位器；40、面板控制板。

具體實施方式

本發(fā)明涉及到的送絲機構和焊槍及保護氣氣源部分，主要包括送絲機構、氣保焊焊槍和保護氣氣瓶部分。這些部分是本發(fā)明焊機之外的標準輔助部分。也是市場上可以采購到的。本專利說明書只是說明一下這些部分與本發(fā)明關系。氣保焊時，送絲機構上的控制線插頭部分與焊機前面板上的航空插座（35，數(shù)字代表附圖1中的零部件代號，下同）進行相應的連接。焊槍與送絲機構的焊槍座配合連接。焊絲安裝到送絲機構的焊絲盤軸上。焊絲可通過送絲機構的送絲輪和壓緊輪，從氣保焊焊槍的導電嘴伸出。送絲機構的控制盒上，有氣保焊時焊接電流或送絲速度、焊接電壓的調節(jié)電位器。還有點動送絲按鈕。保護氣體通過一個氣管連接到送絲機構的電磁氣閥氣體輸入口。當打開氣瓶后，在焊機電路的控制作用下，可使電磁氣閥通、斷，從而使保護氣體接入焊槍，并從焊槍頭部流出，實現(xiàn)對焊接區(qū)的金屬保護。手工焊時，則無需使用此部分，也不對送絲部分進行控制。

如圖附圖1所示一種兩焊接功能模塊IGBT逆變焊機的結構，本發(fā)明焊機的內部，利用中隔板9分為上、下二層布局。電路板設計為六個部分，分別是驅動板3、控制板4、檢流板10、IGBT板、快恢電路板15、面板控制板40。各電路板之間，按照本發(fā)明的電路原理圖連接在一起，并與其它零部件共同構成完整的焊機?？蓾M足手工焊和MIG/MAG氣體保護焊兩種焊接方法的各項控制要求。例如，手工焊的輸出特性控制；氣保焊的提前送氣、滯后閉氣，以及平特性輸出、焊接和收弧階段的電壓和送絲速度調節(jié)等控制。

本發(fā)明的主要組成部分包括：

1）外殼2包括手柄1、外殼2和外殼螺絲等。

2）塑料后面殼部分28的后面板29上安裝的零部件主要有電源空氣開關25、帶電源線固線器的供電電源線24、風機防護罩27、冷卻風機26、保護氣的進氣嘴及電磁氣閥、流量計36VAC輸出電源插座23、焊機接地螺絲和標識、焊機的腳墊等部分。電源線24連接到供電電網(wǎng)。電源開關25控制焊機電源的通或斷。冷卻風扇26對焊機內部的一些零部件進行強迫風冷。氣瓶中的CO₂保護氣體可采用流量計的加熱器進行干燥處理，去除水分，防止焊接時焊縫形成氣孔焊接缺陷。加熱器的電源可連接至36VAC輸出流量計電源插座23來實現(xiàn)。冷卻風扇26位于焊機的后部，利用上絕緣板16、下絕緣板和兩塊導風板17、22形成良好風道。冷風從焊機機箱后面板后部的進氣孔進行?？墒购笝C的一些發(fā)熱器件或零部件，如IGBT及散熱器散熱器、快速恢復二極管及散熱器等零部件得到較好的冷卻。這樣的風道和冷卻方式設計，有利于保障焊機電路工作的可靠性，也是本發(fā)明焊機實現(xiàn)較大電流和高負載持續(xù)率的重要原因之一。

3）前面板33。焊機前面板33上安裝的零部件主要有黑色（負極性）輸出快速接頭座組件34、紅色（正極性）輸出快速接頭座組件36、送絲機接口航空插座35、面板控制板40等部分。在面板控制板40上，還有檢氣和試送絲三態(tài)轉換開關、手工焊和氣體保護焊功能二態(tài)轉換開關、氣保焊有無收弧二態(tài)轉換開關、工作電源及熱保護狀態(tài)指示燈（分為二個。綠色或白色為焊機輸出工作指示；黃色或紅色為過熱狀態(tài)指示）、氣保焊時的電子電抗器電感調節(jié)電位器37、收弧電流或送絲速度調節(jié)電位器（該電位器也是手弧焊時的輸出電流調節(jié)電位器）39、收弧電壓調節(jié)電位器38、電流表和電壓表等部分。兩組輸出快速接頭座組件34、36用于手工電弧焊時分別連接電焊鉗電纜和工件夾電纜，也用于氣保焊時連接送絲機構的焊接電纜和工件夾電纜。檢氣和試送絲開關，用于焊前檢測送絲或試氣是否正常；手工焊和氣體保護焊功能轉換開關用于兩種焊接方法的選擇。工作電源指示燈（綠色或白色）指示電源接通。熱保護狀態(tài)指示燈（黃色或紅色）則指示過熱狀態(tài)是否發(fā)生。當內部器件溫度過高，超過溫度繼電器的動作溫度時，在控制電路的作用下，一方面可使該指示燈點亮；另一方面，可使焊機停止焊接或輸出。在焊機不輸出的情況下，風機的冷卻作用會使器件的溫度降低。當降低到熱保護器的恢復動作溫度時，保護器恢復，焊機過熱現(xiàn)象消除。過熱指示燈熄滅。同時，焊機可再次焊接。手工焊時，采用對應的電位器進行電流輸出調節(jié)；氣保焊焊接階段，輸出的電流大小可通過（送絲機構的控制盒山）相應的送絲電位器進行調節(jié)。輸出焊接電壓則通過（送絲機構的控制盒山）相應的電壓電位器進行調節(jié)。氣保焊收弧階段，輸出的電流大小可通過（前面板上）相應的送絲或收弧電流電位器進行調節(jié)。輸出焊接電壓則通過（前面板上）相應的收弧電壓電位器進行調節(jié)。

4）本發(fā)明焊機內部上層部分。主要包括驅動板3、控制板4、三相整流橋7、控制變壓器5、風機電容6、CBB電容8、輸入濾波電感等。

5）本發(fā)明焊機內部下層部分。主要包括：逆變主電路中的主變壓器11、IGBT 21及其散熱器19、快恢復整流二極管及其電路板15、快恢散熱器18、輸出濾波電抗器30、檢流板10和分流器32等零部件。

在IGBT板上，布置有每個IGBT開關的、由電阻和電容串聯(lián)組成的阻容保護電路。這些保護電路可在一定程度上保障IGBT管的可靠工作。

在快恢電路板上，布置有每個快恢復二極管的、由電阻和電容串聯(lián)組成的阻容保護電路。這些保護電路可在一定程度上保障快恢復二極管的可靠工作。

在檢流板10上，布置有檢測逆變主變壓器初級繞組電流的環(huán)形變壓器或檢流器T1、二極管、電阻。檢流器T1的初級繞組T1-1串聯(lián)在逆變主變壓器初級繞組回路中。其次級繞組T1-2的輸出，連接到四個二極管1D1~1D4（電路板上的標識符號為D1~D4，器件為FR107）組成的整流器。該整流器的輸出通過CN1插頭連接到驅動板電路的P3-1和P3-2端，作為初級電流檢測信號的輸入。配合其它的控制電路，完成對焊機過流信號的檢測和保護控制。

在驅動板3上，布置有一片UC3846N脈沖寬度調制芯片、一片LM339N和一片LM324運算放大器、一片CD4072芯片、一片CD4013芯片、二片NE555P集成電路，四只IRF640和四只IRF9530場效應管，二個脈沖驅動變壓器或脈沖變壓器，還有很多的電阻、電容、二極管等器件。驅動電路主要是在控制電路01板的控制作用下，使驅動板產生的驅動信號能夠可靠地驅動每個IGBT的工作，保障逆變電路的穩(wěn)定運行。同時，在過流檢測電路的配合下，完成過流保護控制。

在控制板上，布置有STM32F051C4、STM8S105C4單片微處理器，LM324和LM358運算放大器，PC817和MOC3023光耦，LM78M05、LM7815、LM7915集成穩(wěn)壓器、整流橋、BT137晶閘管或可控硅、電阻、電容、二極管、穩(wěn)壓管等組成的控制電路。本發(fā)明通過采用STM32F051C4、STM8S105C4單片微處理器等組成的控制電路系統(tǒng)，在其它電路的配合下，可實現(xiàn)手工焊和MIG/MAG氣體保護焊兩種焊接方法的各項控制要求。例如，手工焊的輸出特性控制；氣保焊的提前送氣、滯后閉氣，以及平特性輸出、焊接和收弧階段的電壓和送絲速度調節(jié)等控制。

此外，在結構設計方面，由于通過中隔板（9）把焊機的內部分為上、下部分。下部的逆變、整流等部分屬于大電流部分，會產生較大電磁干擾。這樣，上部的控制電路等弱電部分就相當于被中隔板（9）、外殼（2）、底板（29）等組成的金屬外殼包圍。因此可起到隔離大電流強電磁干擾，限制電磁輻射，提高焊機可靠性的作用。

本發(fā)明焊機，電路板之間有少量的控制連接線。因控制線少，焊機生產加工工序少，制作工藝也大大簡化，更加方便生產。另外，由于在電路中還采用了STM32F051C4和STM8S105C4微處理器控制系統(tǒng)，通過它們及其軟件控制，不僅簡化了硬件電路，而且可方便地實現(xiàn)手工焊/氣保焊轉換；氣保焊時的點動送絲控制，焊槍開關動作后的提前送氣和滯后閉氣時間控制，以及輸出電壓和送絲等動作時序控制功能。

從電路的控制功能來看，主要是完成供電電源的產生、PWM脈沖寬度調節(jié)、IGBT管驅動控制和逆變、兩種焊接方法的逆變電路輸出參數(shù)（電流、電壓）控制、焊接方法選擇和控制、送絲速度的調節(jié)和控制等工作。最終在控制電路的作用下，分別實現(xiàn)手工電弧焊、MIG/MAG氣保焊的各項控制要求。

本發(fā)明焊機上述各部分電路的工作原理簡述如下：如附圖1、附表1和附圖2所示。通電后，電源開關S1（25）接通電網(wǎng)電源?？刂谱儔浩鱇B1給相應的電路部分供電。同時，冷卻風扇FAN運轉，吹風冷卻焊機內部器件。焊機后面板上的36VAC輸出電源插座CZ1接口可為CO2保護氣體流量計的加熱干燥器供電。另一方面，從電網(wǎng)來的交流電，先經過輸入濾波電感1L1，再經ZLQ整流橋（7）整流后變?yōu)槊}動直流電。之后，對1C1電容（8）進行充電，電壓逐漸升高，最后變?yōu)檩^為穩(wěn)定的+540V直流電。1C1電容（8）起到濾波的作用。+540V直流電供給由IGBT1~IGBT4管（21）、B1逆變主變壓器（11）和1D5~1D7快速恢復二極管（15）、1L4濾波電抗（30）、FL分流器（32）等元器件組成的逆變主電路。其功能主要為：高壓直流電轉換為中頻（幾十KHz）交流電。B1逆變主變壓器（11）實現(xiàn)電壓降壓和大電流輸出的變換。1D5~1D7快速恢復二極管（15）則是把逆變變壓器輸出的中頻交流電變換為直流電，由焊機的OUT+（正極性輸出端）、OUT-（負極性輸出端）輸出。由于它變換后的電流波形是脈動的，不穩(wěn)定，不利于焊接過程的穩(wěn)定，因此，采用1L4濾波電抗（30）進行電流濾波。這樣，輸出的電流波形就會變得穩(wěn)定。有利于獲得高質量的焊縫。附圖2中，輸入濾波電感1L1是防止浪涌電流沖擊的。電源開關S1（25）合上時刻，整流橋后面的濾波電容1C1相當于短路，容易造成較大浪涌電流。如果不加以抑制，容易造成電源開關故障。設置輸入濾波電感1L1，可起到限制浪涌電流的作用。這樣的電路，也稱為上電緩沖電路。因此，上電緩沖電路可起到較好的保護作用。

附圖2中，1R3為焊機輸出端的假負載，是為焊機輸出空載而設立的。1C6~1C7則是輸出端設置的抗干擾電容，防止從輸出端口進入的高頻干擾信號進入焊機的控制電路。VR3和VR4分別為焊機前面板上設置的氣保焊收弧電壓和電流參數(shù)調節(jié)電位器。VR5為焊機前面板上設置的氣保焊電子電抗器參數(shù)調節(jié)電位器。利用它，可改變氣保焊時的電弧特性，最終改變焊接性能。K1為焊機氣保焊時的“2T/4T”焊槍開關操作方式選擇開關?！?T”是指氣保焊時按下焊槍開關，焊機按照送絲機構控制盒上電流和電壓電位器設定的參數(shù)開始進行焊接。松開焊槍開關，則停止焊接；“4T”是指氣保焊時按下焊槍開關，焊機按照送絲機構控制盒上電流和電壓電位器設定的參數(shù)開始進行焊接，松開焊槍開關，繼續(xù)保持焊接。再次按下焊槍開關，則進入收弧控制，即按照焊機前面板上VR3和VR4電壓和電流電位器設定的參數(shù)進行控制。再次松開焊槍開關，則立即停止焊接。K2為焊機氣保焊時的“氣檢/絲檢”選擇開關。選擇“氣檢”，則可檢查焊機氣保焊時送氣是否正常，有無漏氣現(xiàn)象。還可以去調節(jié)好保護氣體的流量。選擇“絲檢”，則可檢查焊機氣保焊時送絲是否正常，還可以安裝焊絲等。

附圖2中，航空插座HKCZ1接口連接送絲機構。本發(fā)明涉及到的送絲機構和焊槍及保護氣氣源部分。主要包括送絲機構、氣保焊焊槍和保護氣氣瓶部分。這些部分是本發(fā)明焊機之外的標準輔助部分。也是市場上可以采購到的。本專利說明書只是說明一下這些部分與本發(fā)明關系。氣保焊時，送絲機構上的控制線插頭部分與焊機前面板上的航空插座35，HKCZ1接口進行相應的連接。焊槍與送絲機構的焊槍座配合連接。焊絲安裝到送絲機構的焊絲盤軸上。焊絲可通過送絲機構的送絲輪和壓緊輪，從氣保焊焊槍的導電嘴伸出。送絲機構的控制盒上，有氣保焊時焊接電流或送絲速度、焊接電壓的調節(jié)電位器。還有點動送絲按鈕。保護氣體通過一個氣管連接到送絲機構的電磁氣閥氣體輸入口。當打開氣瓶后，在焊機電路的控制作用下，可使電磁氣閥通、斷，從而使保護氣體接入焊槍，并從焊槍頭部流出，實現(xiàn)對焊接區(qū)的金屬保護。手工焊時，則無需使用此部分，也不對送絲部分進行控制。

附圖2中，檢流器T1的初級繞組T1-1串聯(lián)在逆變主變壓器初級繞組回路中，其次級繞組T1-2的輸出，連接到四個二極管1D1~1D4組成的整流器。該整流器的輸出通過CN1插頭連接到驅動板電路的P3-1和P3-2端，作為初級電流檢測信號的輸入。配合其它的控制電路，完成對焊機過流信號的檢測和保護控制。FL則是輸出回路中的電流檢測器，其檢測到的電流信號作為負反饋控制信號輸送至控制板的A7-3和A7-4接口。A7-1則是檢測焊機輸出的電壓信號，也作為電壓反饋信號輸送至控制板，參與焊機的控制。

附圖2中，檢流器T1的初級繞組T1-1串聯(lián)在逆變主變壓器初級繞組回路中。其次級繞組T1-2的輸出，連接到四個二極管1D1~1D4組成的整流器。該整流器的輸出通過電路板上CN1插頭連接到驅動板電路的P3-1和P3-2端，作為初級電流檢測信號的輸入。配合其它的控制電路，完成對焊機過流信號的檢測和保護控制。

附圖2中，驅動電路主要是在控制電路01板的控制作用下，使驅動板產生的驅動信號能夠可靠地驅動每個IGBT的工作，保障逆變電路的穩(wěn)定運行。同時，在過流檢測電路的配合下，完成過流保護控制。

附圖2中，控制板電路采用STM32F051C4、STM8S105C4雙單片微處理器等組成的控制電路系統(tǒng)，在其它電路的配合下，可實現(xiàn)手工焊（或氬弧焊）和MIG/MAG氣體保護焊兩種焊接方法的各項控制要求。例如，手工焊（或氬弧焊）的輸出特性控制；氣保焊的提前送氣、滯后閉氣，以及平特性輸出、焊接和收弧階段的電壓和送絲速度調節(jié)等控制。

附圖3-4為驅動板的控制電路原理圖，由附圖3、4可見，驅動控制電路由一片UC3846N脈沖寬度調制芯片、一片LM339N和一片LM324運算放大器、一片CD4072芯片、一片CD4013芯片、二片NE555P時基電路芯片，四只IRF640和四只IRF9530場效應管，二個脈沖驅動變壓器或脈沖變壓器，還有很多的電阻、電容、二極管等器件組成。驅動電路的作用主要是在控制電路01板的控制作用下，使T1和T2驅動變壓器產生的驅動信號能夠可靠地驅動每個IGBT的工作，保障逆變電路的穩(wěn)定運行。同時，在過流檢測電路的配合下，完成過流保護控制。

附圖3、4中，T1和T2驅動變壓器及其外圍的D3~D4快速二極管、電阻R33~R51、電容C33~C42等組成IGBT的驅動輸出控制電路部分。4個IGBT，4路驅動，每個部分的驅動電路形式是一致的。該部分電路的輸入控制信號來自U3芯片UC3846輸出11和14腳的PWM信號。由于UC3846芯片輸出的信號，驅動功率小，故需要經過IRF640、IRF9530場效應管和T1和T2驅動變壓器的電路進行放大等信號處理，再通過T1和T2驅動變壓器及其外圍的驅動輸出控制電路去控制附圖2中逆變主電路的4個IGBT的工作狀態(tài)。附圖3中，U3脈沖寬度調制（PWM）芯片（UC3846）11和14腳輸出的控制信號是兩組方波脈沖信號。該方波脈沖信號的頻率是固定的。但兩組方波脈沖信號在時間上有一個固定的時間差，專業(yè)上也稱為死區(qū)時間，是保障IGBT兩組開關交替工作的重要參數(shù)之一。該時間是通過UC3846芯片的外圍器件參數(shù)設置而確定的。至于如何確定，需要查看UC3846的相關使用資料或說明。這里不再重復。這里需要說明的是：PWM脈沖寬度調制信號是決定焊機逆變主電路輸出電壓和電流大小的控制信號。

附圖3、4中，P2-3和P2-4兩端的信號為來自控制板的驅動控制電路輸入信號，即Uk控制信號。該信號的大小取決于逆變焊機的電流給定、電壓給定、電流和電壓反饋信號的大小。也決定著附圖3驅動控制電路輸出的PWM脈沖寬度調制信號。最終決定著焊機輸出電流或電壓的大小。

例如，手工電弧焊（或氬弧焊）的控制。其核心是輸出電流或下降特性輸出的控制。當本發(fā)明焊機前面板的焊接方法選擇開關選擇手工焊（或氬弧焊）時，焊機進行手工電弧焊（或氬弧焊）控制。焊機后面板的開關合上接通供電電源后，焊機內部的上述各控制板帶電工作。前面板上的電源指示LED燈亮，指示焊機帶電。焊機內部的IGBT PWM脈沖寬度控制電路產生一個占空比較大的脈沖信號，使IGBT的驅動電路工作，使兩組IGBT處于交替導通狀態(tài)，最終使逆變主電路輸出手弧焊時的空載電壓。當操作者調節(jié)好前面板上焊接輸出電流電位器給定值并進行焊接時，控制電路通過附圖2中的FL分流器可檢測到輸出電流信號。一方面，獲得焊機面板控制電路部分電流表顯示的輸出電流信號。在其它控制電路的作用下實現(xiàn)輸出電流值的數(shù)字顯示。另一方面，F(xiàn)L分流器檢測到的電流信號，經過信號放大等處理，并以此作為電流負反饋控制信號，與前面板上焊接輸出電流電位器給定值信號進行比較。比較后的差值信號，在焊機控制板電路中進行電流PI（比例和積分）調節(jié)控制，其輸出的結果就是手工焊控制時的Uk控制信號。當然，Uk控制信號的大小是隨著電流給定信號與電流反饋信號的變化而改變的，不是一成不變的。該信號控制焊機附圖3的輸出PWM芯片的脈沖寬度或占空比，決定焊機輸出電流和電壓的大小，實現(xiàn)輸出電流參數(shù)的準確控制。并使焊機的輸出特性為恒流帶外拖（氬弧焊時為恒流不帶外拖）的下降特性。進一步地說，當焊接電流給定信號不變時，隨著焊機FL分流器檢測到的電流增加，并且，達到給定的設定值后，焊接電流給定信號與電流負反饋控制信號的差值會隨電流增加而減小，通過PI控制后，使焊機輸出PWM芯片的脈沖寬度或占空比減小，焊機的輸出電壓降低。這一過程，也就是所謂的電流截止負反饋控制。即只有當電流達到焊接電流電位器的設定值后才起作用的反饋控制。此后，隨著電流微小的增加，電壓降低會很多。當電壓下降到16V以下時，隨著電壓的降低，控制電路可使焊機輸出PWM芯片的脈沖寬度或占空比增加，使焊接電流按照設定的參數(shù)增大，最終形成恒流帶外拖（氬弧焊時為恒流不帶外拖）的下降特性。當焊接電流給定信號變化時，電流截止負反饋的設定值不同，Uk控制信號隨之會變化，但其它的控制過程是類似的。這樣，在電位器設定的最小和最大電流之間，就可獲得無數(shù)條下降特性曲線。這樣的控制，也是滿足手工電弧焊（或氬弧焊）接的基本要求。當然，手工焊時仍然會有輸出電壓顯示。它是在輸出電壓采樣、控制板和面板控制板電路的共同作用下實現(xiàn)的。

再說氣保焊的輸出電壓控制。其核心是輸出電壓或平特性輸出的控制。當本發(fā)明焊機前面板的焊接方法選擇開關選擇氣保焊時，焊機進行氣保焊控制。焊機后面板的開關合上接通供電電源后，焊機內部的上述各控制板帶電工作。前面板上的電源指示LED燈亮，指示焊機帶電。焊機內部的IGBT PWM脈沖寬度控制電路產生一個占空比較大的脈沖信號，使IGBT的驅動電路工作，使兩組IGBT處于交替導通狀態(tài)，最終使逆變主電路輸出氣保焊時的空載電壓。當操作者調節(jié)好前面板上焊接輸出電壓電位器給定值并進行焊接時，控制電路通過附圖2中的輸出電壓采樣電路可檢測到輸出電壓信號。一方面，獲得焊機面板控制電路部分電壓表顯示的輸出電壓信號。在其它控制電路的作用下實現(xiàn)輸出電壓值的數(shù)字顯示。另一方面，檢測到的電壓信號，經過信號處理，并以此作為電壓負反饋控制信號，與前面板上焊接輸出電壓電位器給定值信號進行比較。比較后的差值信號，在焊機控制板電路中進行電壓PI（比例和積分）調節(jié)控制，其輸出的結果就是氣保焊控制時的Uk1控制信號。當然，Uk1控制信號的大小是隨著電壓給定信號與電壓反饋信號的變化而改變的，不是一成不變的。該信號控制焊機附圖3的輸出PWM芯片的脈沖寬度或占空比，決定焊機輸出電壓的大小，實現(xiàn)輸出電壓參數(shù)的準確控制。并使焊機的輸出特性為恒壓特性。進一步地說，當焊接電壓給定信號不變時，隨著焊機檢測到的電壓增加，并且，達到給定的電壓設定值后，焊接電壓給定信號與電壓負反饋控制信號的差值會隨電壓增加而減小，通過PI控制后，使焊機輸出PWM芯片的脈沖寬度或占空比減小，焊機的輸出電壓降低。這一過程，也就是所謂的電壓截止負反饋控制。即只有當輸出電壓達到焊接電壓電位器的設定值后才起作用的反饋控制。此后，隨著電流較大的增加，電壓降低會很小。當焊接電壓的給定信號變化時，電壓截止負反饋的設定值不同，Uk1控制信號隨之會變化，但其它的控制過程是類似的。這樣，在電壓調節(jié)電位器設定的最小和最大電壓之間，就可獲得無數(shù)條恒壓輸出特性曲線。這樣的控制，也是滿足氣保焊焊接的基本要求。

當然，氣保焊時仍然會有輸出電流控制和顯示。它是在輸出電流采樣、控制板和面板控制板電路的共同作用下實現(xiàn)的。只不過，氣保焊的電流調節(jié)是通過控制板的送絲控制電路來實現(xiàn)的。加快送絲速度就是增加氣保焊時的焊接電流大小，減小送絲速度就是降低氣保焊時的焊接電流大小。這與手弧焊的控制是不相同的。這一點需要注意。

需要特別說明的是，手工焊（或氬弧焊）的輸出電流與氣保焊的輸出電壓控制，盡管都是采用負反饋PI控制，控制原理也基本相同，但是兩者的PI控制算法是不相同的。這一點也需要注意。

附圖3、4中，P3-1和P3-2兩端的信號為來自附圖2中檢流板檢測到的逆變主電路中變壓器初級電流信號。當檢測到的逆變變壓器初級電流信號過大，即發(fā)生“過流”現(xiàn)象時，該信號通過附圖3中電阻R20，可使附圖3中U3（UC3846）的16腳產生關閉控制信號。一方面，關閉U3（UC3846）的PWM輸出。另一方面，通過控制CD4072輸出，去控制U6和U7（NE555P）輸出。最終使焊機停止輸出。當“過流”現(xiàn)象消除后，U3（UC3846）方可再次產生PWM輸出，焊機才能再次輸出。這就實現(xiàn)了所謂的“過流”保護控制。

附圖3、4中，U1D運算放大器、電阻R9~R11、電容C10、二極管D2等組成“欠壓”保護控制電路。電阻R9~R11構成分壓電路。當焊機供電電源電壓降低到一定程度時，+15V電壓也會隨之降低。+5V來自U3（UC3846）的2腳參考電壓，是穩(wěn)定的。如果電阻R10和R11分壓的值低于+5V，此時二極管D2導通。通過R21，同樣可使附圖3中U3（UC3846）的16腳產生關閉控制信號。一方面，關閉U3（UC3846）的PWM輸出。另一方面，通過控制CD4072輸出，去控制U6和U7（NE555P）輸出。最終使焊機停止輸出。當“欠壓”現(xiàn)象消除后，U3（UC3846）方可再次產生PWM輸出，焊機才能再次輸出。這就實現(xiàn)了所謂的“欠壓”保護控制。關于LM339N、LM324運算放大器、U5A和U5B（CD4072）、U4A和U4B（CD4013）、U6和U7（NE555P）等器件的特性和工作原理，需要查看相關的資料或說明。這里不再重復。

附圖4-10是控制板的電路原理圖，附圖4-10中，U10為STM32F051C4單片微處理器，U2為STM8S105C4單片微處理器。U2（STM8S105C4）單片微處理器及其相關的電路部分，主要是完成：焊接方法（手弧焊、氣保焊等）選擇的檢測；絲檢（或試送絲）、點動送絲和焊槍開關是否按下的檢測；氣檢（或試氣）開關是否合上的檢測；送絲機構上的焊接電流和焊接電壓給定值的檢測；控制面板上的收弧電流和收弧電壓給定值的檢測；“過熱”信號檢測；送絲機電壓反饋檢測；2T/4T焊槍開關狀態(tài)檢測；電磁氣閥控制；送絲控制；送絲停止控制等功能。

附圖4-10中，本發(fā)明焊機前面板上的收弧電流和收弧電壓給定值通過CN6插頭，分別連接到U2（STM8S105C4）的17腳和18腳。單片機控制系統(tǒng)在軟件的控制下，通過對17腳和18腳的電平狀態(tài)采樣和模數(shù)轉換，即可知道用戶或操作者選定的收弧電流和收弧電壓給定值，以便在氣保焊的控制中相應地控制送絲速度（或收弧階段的焊接電流）和收弧階段的焊接電壓。

附圖4-10中，本發(fā)明焊機送絲機構上的焊接電流和焊接電壓給定值通過附圖2中的航空插頭HKCZ1，連接到A3-7。A3-7的輸入信號，經過U1A、U1C、U1D運算放大器及其外圍器件（如電阻R13~R19、V4~V8等）處理，分為焊接電流和焊接電壓給定值，分別連接到U2（STM8S105C4）的21腳和19腳。單片機控制系統(tǒng)在軟件的控制下，通過對21腳和19腳的電平狀態(tài)采樣和模數(shù)轉換，即可知道用戶或操作者選定的焊接電流和焊接電壓給定值，以便在氣保焊的控制中相應地控制送絲速度（或焊接階段的焊接電流）和焊接階段的焊接電壓。

附圖4-10中，本發(fā)明焊機前面板上的2T/4T焊槍操作方式選擇開關的控制線連接到附圖4左下角的CN4插頭。其“step”連接到U2（STM8S105C4）的44腳。單片機控制系統(tǒng)在軟件的控制下，通過檢測44腳的電平狀態(tài)，即可判斷用戶或操作者是選擇“2T”焊槍開關操作方式，還是選擇“2T”焊槍開關操作方式，以便進行相應的焊機輸出控制。選擇了“2T”方式，則是指氣保焊時按下焊槍開關，焊機按照送絲機構控制盒上電流和電壓電位器設定的參數(shù)開始進行焊接。松開焊槍開關，則停止焊接。如果是選擇了“4T”方式，則是指氣保焊時按下焊槍開關，焊機按照送絲機構控制盒上電流和電壓電位器設定的參數(shù)開始進行焊接，松開焊槍開關，繼續(xù)保持焊接。再次按下焊槍開關，則進入收弧控制，即按照焊機前面板上VR3和VR4電壓和電流電位器設定的參數(shù)進行控制。再次松開焊槍開關，則立即停止焊接。

附圖4-10中，本發(fā)明焊機前面板上的氣檢（或試氣）開關的控制線連接到附圖4左下角的CN4插頭。其氣檢“GAS-TEST”連接到U2（STM8S105C4）的24腳。單片機控制系統(tǒng)在軟件的控制下，通過檢測24腳的電平狀態(tài)，即可判斷用戶或操作者是否選擇了氣檢（或試氣）操作方式，以便進行相應的焊機輸出控制。如果選擇了氣檢（或試氣）操作方式，則U2（STM8S105C4）的44腳輸出低電平，使U4（MOC3023）A光耦二極管發(fā)光，其輸出級U4B的雙向晶閘管導通。使N4（BT137）也導通。這樣，通過CN2插頭連接到控制變壓器的A2-3和A2-4交流27VAC電源可加至B1整流橋。于是，B1整流橋的輸出A3-1有直流電壓輸出，可使連接的（電磁）氣閥動作。這就實現(xiàn)了氣檢（或試氣）操作控制或電磁氣閥控制。

附圖4-10中，本發(fā)明焊機前面板上的絲檢（或試送絲）開關、點動送絲按鈕和焊槍開關的控制線連接到附圖4左下角的CN3、CN4插頭，即A4-5（A3-6）。其A4-5（A3-6）作為輸入信號，控制U3B運算放大器電路部分的輸出gun-sw。而gun-sw連接到U2（STM8S105C4）的16腳。單片機控制系統(tǒng)在軟件的控制下，通過檢測16腳的電平狀態(tài)，即可判斷用戶或操作者是否選擇了絲檢（或試送絲）、點動送絲按鈕和焊槍開關操作方式，以便進行相應的焊機輸出控制。

附圖4-10中，M1和“地”端通過CN3插頭和附圖2中的HKCZ1連接到送絲機構中的送絲電機。送絲控制電路由R24~R26、R29~R36、U4（MOC3023）A光耦二極管發(fā)光及其輸出級U4B的雙向晶閘管、N5和N6晶閘管（BT151）、三極管N8、送絲電機M、場效應管N7、運算放大器U3A、電容C16~C20、二極管V11~V13等器件組成。其中，由電阻R24~R26、運算放大器U3A、電容C16、二極管V11等器件組成送絲電機電壓反饋信號silk-feedback檢測電路，即送絲機電壓反饋檢測電路。送絲電機電壓反饋信號silk-feedback連接至U2（STM8S105C4）的20腳。U2單片機控制系統(tǒng)在軟件的控制下，通過對20腳的電平狀態(tài)采樣和模數(shù)轉換，即可知道送絲電機的電壓值，以便在氣保焊的控制中作為負反饋信號相應地控制送絲速度。送絲電路的供電端是A2-5和A2-7交流電源端。送絲速度控制仍然采用數(shù)字PI負反饋控制。即送絲速度由送絲速度給定值和電壓反饋信號silk-feedback共同決定。由U2單片機控制系統(tǒng)在軟件的控制下實現(xiàn)。送絲速度采用PWM控制，即U2單片機26腳輸出的silk-PWM控制。U2單片機控制系統(tǒng)根據(jù)檢測到的送絲給定（不焊接時，有慢速送絲給定和點動送絲給定之分；焊接時，有焊接階段送絲給定和收弧階段送絲給定之分）和操作狀態(tài)（如絲檢、點動送絲、按下焊槍開關焊接等），產生相應的silk-PWM控制輸出信號。該信號控制U5（MOC3023）A光耦二極管的發(fā)光及其輸出級U5B的雙向晶閘管導通狀態(tài)，再去控制N5和N6晶閘管（BT151）的輸出導通角大小，最終按照設定的送絲速度對送絲電機M的電壓或送絲速度進行控制。由于該信號是送絲給定和負反饋控制的結果，因此，送絲機電壓或速度是相對穩(wěn)定的。也就是說，對應一個送絲給定值的送絲速度是等速的、穩(wěn)定的，也就是常說的等速送絲控制。只有送絲速度給定變化時，送絲速度才隨之改變?？稍谒徒z給定的最小、最大范圍內實現(xiàn)送絲速度的連續(xù)調節(jié)。該變化范圍也決定了氣保焊時焊接電流的變化范圍。由附圖4可見，三極管N8導通時，場效應管N7截止或不導通，此時，送絲電機M的兩端才可能有電壓，送絲機才可能轉動和送絲。當要停止送絲時，U2單片機控制系統(tǒng)37腳stop-silk2輸出低電平，使三極管N8不導通。此時，場效應管N7導通，送絲電機M的電壓是幾乎為零的。也就是說，送絲機不轉動，不送絲。送絲控制分為點動送絲控制和焊接送絲控制。對于點動送絲控制，通過送絲PWM控制，使U2（STM8S105C4）單片機產生固定頻率的、一定占空比的方波脈沖信號，最終實現(xiàn)一定送絲速度下的點動送絲控制。便于用戶安裝焊絲到焊槍中。點動送絲的速度不是很快的，因為過快的送絲，不便于焊絲的安裝。通常，要小于焊接時的送絲速度很多；對于焊接送絲控制，經U2微處理器的程序控制后，先使焊機的電磁氣閥動作，實現(xiàn)提前送（保護）氣控制。再經一定時間的延時，開啟送絲控制。仍然通過送絲PWM控制，使U2（STM8S105C4）單片機產生固定頻率的、一定占空比的方波脈沖信號，最終實現(xiàn)一定送絲速度下的送絲控制。送絲速度的快慢取決于焊機焊接階段送絲機構控制盒上的焊接電流調節(jié)電位器或收弧階段焊機面板上調節(jié)焊接電流的電位器的給定信號大小。當增大送絲給定信號時，輸出脈寬增加，送絲速度加快；當減小送絲給定信號時，輸出脈寬減小，送絲速度減慢。焊接時，送絲速度的快慢決定著焊接電流的大小。以上部分就是本發(fā)明的送絲控制等工作原理簡述。

附圖4-10中，CN5插頭連接至溫度保護繼電器。U2單片機控制系統(tǒng)10腳檢測焊機是否發(fā)生“過熱”現(xiàn)象。一旦檢測到“過熱”信號，可停止焊機輸出，實現(xiàn)“過熱”保護。同時，U2單片機控制系統(tǒng)12腳發(fā)出低電平控制信號，使通過CN4插頭連接的過熱保護指示（LED）燈點亮。直到“過熱”現(xiàn)象消除，方可再次進行焊接操作。

附圖4-10中，CON3插頭連接至前面板的焊接方法選擇開關。通過R50、R52、R53等變換，輸出信號為weld-type。即焊接方法選擇信號。該信號連接至U2單片機控制系統(tǒng)15腳。U2單片機控制系統(tǒng)在軟件的控制下，通過對15腳的電平狀態(tài)采樣，即可知道用戶或操作者選擇的焊接方法是手弧焊（當然，也可少量修改軟件即可實現(xiàn)氬弧焊控制），還是氣保焊，以便在根據(jù)選擇進行相應地控制。

附圖4-10中，U10（STM32F051C4）單片微處理器及其相關的電路部分，主要是完成：焊機分流器類型（即200A、300A、400A、500A、600A分流器）選擇；焊機輸出電流類型（即250A、270A、350A、500A、630A）選擇；焊機輸出電壓類型（即30V、35V、40V、45V、50V）選擇；焊機輸出電流檢測；氣保焊輸出電壓檢測；手弧焊（或氬弧焊）輸出電壓檢測；驅動板控制給定信號Uk或Uk1輸出控制；氣保焊輸出電壓或恒壓特性輸出控制；手弧焊恒流帶外拖（下降）特性輸出控制或氬弧焊恒流特性輸出控制；電感或電子電抗器調節(jié)值采樣；輸出電流和電壓顯示等功能。

附圖4-10中，U10（STM32F051C4）單片微處理器部分的SEG1~SEG5接口線用于識別所選擇的焊機輸出電流類型（即250A、270A、350A、500A、630A）。SEG6~SEG10接口線用于識別所選擇的焊機輸出電壓類型（即30V、35V、40V、45V、50V）。SEG11~SEG15接口線用于識別所選擇的焊機分流器類型（即200A、300A、400A、500A、600A分流器）。當然，這些選擇是在焊機生產時根據(jù)需要人為設定的。該單片機的控制軟件會根據(jù)檢測各個接口線的電平狀態(tài)，判定所設定的各狀態(tài)，并在控制過程中采取相應的控制和賦以相應的控制參數(shù)。

附圖4-10中，A7-3和A7-4連接在附圖2中焊機輸出回路中的分流器FL的兩端。分流器FL用于檢測焊機的輸出電流大小。由于分流器FL的輸出信號是毫伏（mv）級的，因此，需要進行信號放大處理。由附圖4可見，本發(fā)明采用了兩級運算放大器U8A和U8B及其外圍器件（如電阻R91~R95、可調電位器W1、電容C36和C22、二極管V14~18、穩(wěn)壓管V24等）組成的信號放大電路。其獲得的焊機輸出電流反饋信號輸入到U10（STM32F051C4）單片微處理器的10腳。通過單片機采樣和模數(shù)轉換，最終參與焊機的數(shù)字控制?？烧{電位器W1用于電流信號校正。

附圖4-10中，A7-1連接在附圖2中焊機輸出回路中的輸出端。用于輸出電壓的采樣。運算放大器U8D及其外圍器件（如電阻R88~R89、電容C38、二極管V19、穩(wěn)壓管V25等）組成氣保焊電壓采樣電路。其獲得的焊機輸出電壓反饋信號輸入到U10（STM32F051C4）單片微處理器的12腳。通過單片機采樣和模數(shù)轉換，最終參與焊機氣保焊時的數(shù)字控制。運算放大器U8C及其外圍器件（如電阻R83~R84、電容C40、二極管V23、穩(wěn)壓管V26等）組成手弧焊（或氬弧焊）輸出電壓采樣電路。其獲得的焊機輸出電壓反饋信號輸入到U10（STM32F051C4）單片微處理器的11腳。通過單片機采樣和模數(shù)轉換，最終參與焊機手弧焊（或氬弧焊）時的數(shù)字控制。

附圖4-10中，運算放大器U9B及其外圍器件（如電阻R86、電容C39等）組成氣保焊電壓采樣電路。VR5為焊機前面板上的電感或電子電抗器參數(shù)調節(jié)電位器。其輸出電壓信號輸入到U10（STM32F051C4）單片微處理器的13腳。通過單片機采樣和模數(shù)轉換，最終參與焊機氣保焊時電感或電子電抗器參數(shù)調節(jié)的數(shù)字控制。

附圖4-10中，U10（STM32F051C4）單片微處理器的17（show-volt）和18（show-curr）腳，分別輸出焊機輸出電壓和電流顯示信號。顯示電壓信號show-volt通過電阻R67~R66、電容C30連接至CN8。再通過CN8連接至焊機前面板上的面板控制板部分的數(shù)字顯示電壓表，最終可顯示焊機輸出電壓值。顯示電流信號show-curr通過電阻R64~R63、電容C29也連接至CN8。再通過CN8連接至焊機前面板上的面板控制板部分的數(shù)字顯示電流表，最終可顯示焊機輸出電流值。

附圖4-10中，U10（STM32F051C4）單片微處理器的14腳（DAC-OUT）輸出電壓信號為（通過插頭CN9連接至）IGBT驅動板的給定控制信號Uk或Uk1。正如前面所述，給定控制信號Uk綜合了手弧焊（或氬弧焊）的電流給定與負反饋PI控制的結果，決定著手弧焊（或氬弧焊）的輸出特性控制。即手弧焊時，實現(xiàn)恒流帶外拖（下降）特性輸出控制。氬弧焊時實現(xiàn)恒流特性輸出控制；給定控制信號Uk1綜合了氣保焊的電壓給定與負反饋PI控制的結果，決定著氣保焊輸出電壓或恒壓特性輸出控制。

附圖4-10中，B2和B3整流橋、N1~N3和N10~N13集成穩(wěn)壓器以及它們周圍的電容等器件組成的穩(wěn)壓電源電路，產生+5V、+24V、+15V、+3.3V、-15V電源電壓，供給相應的控制電路等帶電工作。

本發(fā)明焊機手工電弧焊（或氬弧焊）和氣體保護焊的簡要控制過程簡述如下：

本發(fā)明焊機通過前面板上的手工電弧焊（或氬弧焊）/氣保焊轉換開關，可選擇焊機的輸出控制和工作狀態(tài)。如果選擇手工電弧焊（或氬弧焊），則焊機輸出為下降的外特性控制工作狀態(tài)，以滿足手工焊（或氬弧焊）工藝要求；如果選擇氣保焊，則焊機輸出外特性為平特性控制工作狀態(tài)，以滿足氣保焊工藝要求。未焊接的時候，按壓焊槍開關或者焊機前面板上的檢氣/試送絲開關K2，可使焊機送絲機構實現(xiàn)慢速送絲，便于安裝焊絲到焊槍。氣保焊時，按壓焊槍上的開關，即可實現(xiàn)送氣、慢送絲、引弧、正常送絲、焊接電壓等控制。逆變和焊機輸出電流參數(shù)、電壓和送絲速度的控制是通過控制電路板01的控制電路、電流/電壓和送絲速度的給定電位器等來實現(xiàn)的。

對于手工電弧焊（或氬弧焊），當本發(fā)明焊機前面板的焊接方法選擇開關選擇手工焊（或氬弧焊）時，焊機進行手工電弧焊（或氬弧焊）控制。焊機后面板的開關合上接通供電電源后，焊機內部的上述各控制板帶電工作。前面板上的電源指示LED燈亮，指示焊機帶電。如果是手弧焊控制，焊機內部的IGBT PWM脈沖寬度控制電路產生一個占空比較大的脈沖信號，使IGBT的驅動電路工作，使兩組IGBT處于交替導通狀態(tài)，最終使逆變主電路輸出空載電壓。如果是氬弧焊，則當按下氬弧焊焊槍開關后，出現(xiàn)上述控制過程。當操作者調節(jié)好前面板上焊接電流的電位器，并進行焊接時，控制電路通過分流器，可檢測到輸出電流信號。一方面，獲得焊機電流表顯示的輸出電流信號。在其它控制電路的作用下實現(xiàn)電流數(shù)字顯示表的顯示。另一方面，檢測到的電流信號，經過信號放大等處理，并以此作為電流負反饋控制信號，與焊接電流給定信號進行比較。比較后的差值信號，進行PI（比例和積分）調節(jié)控制，其輸出的結果控制焊機驅動電路部分輸出PWM芯片的脈沖寬度或占空比，決定焊機輸出電流和電壓的大小，實現(xiàn)輸出電流參數(shù)的準確控制。并使焊機的輸出特性為恒流帶外拖的下降特性。進一步地說，當焊接電流給定信號不變時，隨著焊機電路檢測到的電流增加，并且，達到給定的設定值后，焊接電流給定信號與電流負反饋控制信號的差值會隨電流增加而減小，通過PI控制后，使焊機輸出PWM的脈沖寬度或占空比減小，焊機的輸出電壓降低。這一過程，也就是所謂的電流截止負反饋控制。即只有當電流達到焊接電流電位器的設定值后才起作用的反饋控制。此后，隨著電流微小的增加，電壓降低會很多。對于手弧焊，當電壓下降到16V以下時，隨著電壓的降低，控制電路可使焊機輸出PWM芯片的脈沖寬度或占空比增加，使焊接電流按照設定的參數(shù)增大，最終形成恒流帶外拖的下降特性。對于氬弧焊，則不進行外拖部分控制，而是實現(xiàn)恒流輸出控制。當焊接電流給定信號變化時，電流截止負反饋設定值不同，但其它的控制過程是類似的。這樣，在電位器設定的最小和最大之間，就可獲得無數(shù)條下降特性曲線。這樣的控制，也是滿足手工電弧焊（或氬弧焊）接的基本要求。關于電流的反饋和PWM及輸出特性控制過程，可參見其它相關的控制原理說明作進一步的了解。在焊機輸出過程中，當焊機中主要零部件（如變壓器、散熱器）發(fā)生過熱現(xiàn)象時，或當焊機內部的熱保護器工作時，控制電路會關閉焊機輸出PWM芯片的脈沖輸出，使焊機停止輸出電流。同時，焊機停止焊接輸出，并使過熱指示燈（黃色）點亮。在冷卻風機的作用下，當主要零部件的溫度下降到一定程度后，當焊機內部的過熱現(xiàn)象消除，熱保護器恢復時，控制電路才能繼續(xù)輸出PWM控制信號。同時過熱指示燈（黃色）熄滅。這就實現(xiàn)了焊機過熱保護。

對于MIG/MAG氣體保護焊，當本發(fā)明焊機前面板的焊接方法選擇開關選擇MIG/MAG焊時，焊機進行氣保焊控制。當然，氣保焊的控制，遠比手工焊復雜。不僅要控制輸出的平特性，還要控制電磁氣閥、點動送絲、焊接和收弧階段電流和電壓控制等。對電磁氣閥的控制，其目的是實現(xiàn)提前送氣、滯后閉氣。提前是相對于焊接送絲而言，也就是在焊接前要先動作電磁閥，輸送保護氣，以免開始焊接的焊縫質量受到破壞。滯后也是相對于焊接送絲而言，也就是在焊接過程完成之后，才能關閉電磁閥，使保護氣滯后焊接一些時間才能停止，以免焊接結束時的焊縫質量受到破壞。

當焊機后面板的開關合上接通供電電源后，焊機內部的各控制板帶電工作。前面板上的電源指示LED燈亮，指示焊機帶電。

按下送絲機構控制盒上的點動送絲按鈕時，送絲機構開始轉動，帶動焊絲送進。主要是以送絲機構控制盒上電流調節(jié)電位器設定的送絲速度開始送絲，便于用戶安裝焊絲。點動送絲操作可使焊絲從焊槍頭部伸出一定長度，大約10mm左右即可。在點動送絲期間，電磁閥不動作，焊機也不輸出電壓或電流。

當按下焊槍開關后，焊機內部的U10單片機控制電路產生一個占空比較大的脈沖信號，使IGBT的驅動電路工作，使兩組IGBT處于交替導通狀態(tài)，最終使逆變主電路輸出空載電壓。當操作者調節(jié)好送絲機構控制盒上的焊接電壓和送絲速度的電位器，以及前面板上焊接電壓和送絲速度的電位器，并進行焊接時，控制電路可檢測到輸出電流和電壓信號。電壓信號經過處理，并以此作為電壓負反饋控制信號，與焊接電壓給定信號進行比較。比較后的差值信號，進行PI（比例和積分）調節(jié)控制，其輸出的結果控制焊機輸出PWM的脈沖寬度或占空比，決定焊機輸出電壓的大小，并使焊機的輸出特性為平特性。進一步地說，當焊接電壓給定信號不變時，隨著焊機電路分流器檢測到的電流增加、電壓降低，并且，輸出電壓達到給定的焊接電壓設定值后，焊接電壓給定信號與電壓負反饋控制信號的差值會隨電壓減小而增加，通過PI控制后，使焊機輸出PWM芯片的脈沖寬度或占空比增大，焊機的輸出電流增加。這一過程，也就是所謂的電壓截止負反饋控制。即只有當電壓達到焊接電壓電位器的設定值后才起作用的反饋控制。此后，隨著電流的增加，電壓降低會很小?；颈３址€(wěn)定的狀態(tài)。最終形成恒壓輸出特性。當焊接電壓給定信號變化時，電壓截止負反饋設定值不同，但其它的控制過程是類似的。這樣，在電壓電位器設定的最小和最大之間，就可獲得無數(shù)條平特性曲線。這樣的控制，也是滿足MIG/MAG焊接的基本要求之一。

氣保焊時，U2單片機控制的送絲電路系統(tǒng)是一個相對獨立的反饋控制系統(tǒng)，其控制過程是要保證送絲的穩(wěn)定。對一個給定送絲的電位器設置，送絲速度也是一一對應的。當送絲給定變化時，送絲速度也隨之改變。本發(fā)明也采用電機電壓截止負反饋來控制送絲，構成一個等速送絲控制系統(tǒng)。其主要是保證一個給定下，送絲電機電壓的穩(wěn)定。也是采用了比較先進的送絲PWM脈沖寬度調速系統(tǒng)來實現(xiàn)的。關于電壓和送絲反饋及其PWM及輸出特性控制過程，可參見其它相關的控制原理說明作進一步的了解。

焊接過程中，焊接電壓要與送絲速度有一個相互配合的關系。不是隨便選擇的兩個參數(shù)都可以實現(xiàn)穩(wěn)定焊接的。因此，焊機操作人員，要根據(jù)焊接的情況，調整焊接電壓和送絲速度。

同樣地，在焊機輸出過程中，當焊機中主要零部件（如IGBT的散熱器）發(fā)生過熱現(xiàn)象時，或當焊機內部的熱保護器工作時，控制電路會關閉焊機輸出PWM芯片的脈沖輸出，使焊機停止輸出電流。同時，焊機停止焊接輸出，并使過熱指示燈（黃色）點亮。在冷卻風機的作用下，當主要零部件的溫度下降到一定程度后，焊機內部的過熱現(xiàn)象消除，熱保護器恢復時，控制電路才能繼續(xù)輸出PWM控制信號。同時過熱指示燈（黃色）熄滅。這就實現(xiàn)了焊機過熱保護。

以上是本發(fā)明焊機各個電路板部分以及兩種焊接方法的簡要控制過程說明。由于本發(fā)明已經給出了附圖2~附圖4的詳細電路原理圖，因此，對于有電路閱讀能力（或具備相關電路知識）的人來說，是完全可以讀懂的。電路圖就是一種無聲的語言。但是，對于沒有電路閱讀能力（或不具備相關電路知識）的人來說，即使解釋的再多，他們也是難以理解的。鑒于篇幅的關系，本文只能闡述主要的部分，以使讀者能夠更好地理解相關的工作原理和過程。

通過上述說明可見，本發(fā)明有自己獨特的設計思路和方法。不僅可實現(xiàn)焊機的兩種焊接方法輸出等控制，而且，所設計的STM32F051C4和STM8S105C4雙微處理器控制電路系統(tǒng)和其它的控制電路，包括它們的電路板和相互之間的連接關系，以及焊機的整機結構設計，都是使本發(fā)明焊機產品具有控制性能良好、焊機結構緊湊等技術優(yōu)勢的根本原因所在，也是滿足產品高效和低成本生產、高可靠性、制造工藝技術先進性的重要保障。本發(fā)明專利申請保護的內容就在于保護這種焊機的結構設計。

以上內容是結合具體的焊機結構和電路板及控制功能對本發(fā)明所作的詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只限于這些說明。對本發(fā)明所述技術領域的其他技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干其它的推演和變換，這些都應該視為屬于本發(fā)明保護的范疇。