專利名稱：一種由單管igbt控制的前導(dǎo)弧電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種由單管IGBT控制的前導(dǎo)弧電路，屬于一種控制電路，具體應(yīng)用于非高 頻等離子切割機(jī)在起弧時(shí)的控制。
背景技術(shù)：
等離子切割機(jī)的起弧方式經(jīng)歷了高頻接觸式、高頻轉(zhuǎn)移弧式、非高頻轉(zhuǎn)移弧式幾 個(gè)階段，其中，非高頻轉(zhuǎn)移弧式是目前比較新穎的一種方法，雖然具有起弧成功率高、對(duì)系 統(tǒng)的干擾小、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，但存在的主要問(wèn)題是前導(dǎo)弧持續(xù)時(shí)間短。前導(dǎo)弧電路一般需要完成兩個(gè)功能，一是噴嘴與電源正端的通斷控制；二是限制 噴嘴與電極針短路瞬間的大電流，因此，前導(dǎo)弧電路通常由開關(guān)和限流電路兩部分組成。請(qǐng)參閱圖示1所示，傳統(tǒng)的前導(dǎo)弧電路一般采用繼電器和限流電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)上述兩 種功能。采用繼電器來(lái)控制前導(dǎo)弧的通斷，繼電器是機(jī)械式的開關(guān)，通過(guò)觸點(diǎn)的位置改變來(lái) 實(shí)現(xiàn)通斷，這會(huì)產(chǎn)生毫秒級(jí)的延時(shí)，這個(gè)延時(shí)時(shí)間很容易引起由主弧切換到前導(dǎo)弧時(shí)的斷 弧現(xiàn)象，同時(shí)，毫秒級(jí)的延時(shí)也會(huì)引起由前導(dǎo)弧切換到主弧時(shí)有較大的電流流過(guò)噴嘴，對(duì)噴 嘴的使用壽命也會(huì)有很大的影響。采用限流電阻限流，存在體積大、成本高、散熱不良等問(wèn) 題。傳統(tǒng)的切割機(jī)為了限制電流的峰值，選擇的電阻一般在1歐姆以上，若按引導(dǎo)弧電流12 安來(lái)算(引弧電流小了，引弧成功率低，一般要在12安以上)，則需要144瓦的電阻，選用如 此大功率的限流電阻，成本要在20元之上，體積較大，且不能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，否則需要增 加比較大的散熱系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有前導(dǎo)弧電路存在的不足，提供一種由單管IGBT控制 的前導(dǎo)弧電路，用一只單管IGBT代替繼電器和限流電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)前導(dǎo)弧電路需要完成的兩 個(gè)功能，從而有效解決因繼電器控制前導(dǎo)弧通斷所產(chǎn)生的斷弧問(wèn)題、因限流電阻所造成體 積大、成本高、散熱難的問(wèn)題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案本發(fā)明一種由單管IGBT控制的前導(dǎo)弧電路，特點(diǎn)是在保持傳統(tǒng)電路不變的情況 下，使用一只單管IGBT，替換掉傳統(tǒng)電路中的繼電器和限流電阻。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，利用三極管、光電耦合器、兩個(gè)互補(bǔ)三極管對(duì)單管進(jìn) 行控制，從而使單管IGBT的柵極能在高電平和低電平之間轉(zhuǎn)換，使單管IGBT在工作時(shí)具有 開關(guān)狀態(tài)，從而完成繼電器的功能。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，使用單管IGBT，其自身本來(lái)具有內(nèi)阻，可以實(shí)現(xiàn)限 流的功能。其特征在于只需要在單管IGBT內(nèi)增加一個(gè)散熱片，即可實(shí)現(xiàn)散熱功能，從而可 以實(shí)現(xiàn)連續(xù)噴弧的功能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著特點(diǎn)是采用一只單管IGBT代替繼電器和限流電 阻，具有前導(dǎo)弧持續(xù)性好、性能穩(wěn)定可靠、成本低、體積小等特點(diǎn)。成本上，一只單管IGBT和散熱片的成本要低于繼電器和限流電阻的成本；結(jié)構(gòu)上，單管IGBT的體積是繼電器和限流 電阻的1/10，很好的節(jié)約了整機(jī)的空間，非常適合用于便攜式切割機(jī)的電路系統(tǒng)中。散熱方 面，因省去了限流電阻的器件，也就省去了復(fù)雜的散熱系統(tǒng)環(huán)節(jié)，對(duì)于單管IGBT，只需要提 供一個(gè)散熱片，則足以完成良好的散熱功能，不會(huì)引起斷弧現(xiàn)象。


圖1為傳統(tǒng)的前導(dǎo)弧電路控制2為本發(fā)明一種由單管IGBT控制的前導(dǎo)弧電路3為本發(fā)明一種由單管IGBT控制的前導(dǎo)弧電路之整機(jī)與割槍的連接示意4為本發(fā)明一種由單管IGBT控制的前導(dǎo)弧電路之切割工件狀態(tài)示意圖
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式，來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于這些實(shí)施方 式，任何在本發(fā)明基本精神上的改進(jìn)或替代，仍屬于本發(fā)明權(quán)利要求書中所要求保護(hù)的范圍。在本實(shí)施例中，請(qǐng)參閱圖示1和圖示2所示，圖示1為傳統(tǒng)的前導(dǎo)弧電路控制圖， 由繼電器和限流電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)前導(dǎo)弧電路的兩個(gè)功能。圖示2為本發(fā)明一種由單管IGBT控 制的前導(dǎo)弧電路圖，與圖示1的區(qū)別在于連接在OUT+和前導(dǎo)弧之間的繼電器與限流電阻用 一只單管IGBT(QOOl)所取代。將此電路應(yīng)用在CUT-12D型等離子切割機(jī)中，當(dāng)前導(dǎo)弧控制 端為高時(shí)，三極管集電極Q106被拉低，這時(shí)光電耦合器U108內(nèi)部發(fā)光二極管導(dǎo)通，使得光 電耦合器U108的內(nèi)部的光敏三極管集電極與發(fā)射極的電阻減小，+15V電源通過(guò)光電耦合 器U108內(nèi)部的光敏三極管，再經(jīng)過(guò)電阻R132，加到三極管Q103的基極，使得三極管Q103的 集電極與發(fā)射極導(dǎo)通，從而使得單管IGBT(QOOl)的柵極變?yōu)楦唠娖?，單管IGBT(QOOl)的集 電極與發(fā)射極導(dǎo)通，從而使得OUT+與前導(dǎo)弧連通，前導(dǎo)弧形成。當(dāng)前導(dǎo)弧控制端的信號(hào)變 低時(shí)，恰好與上述情況相反，單管IGBT(QOOl)關(guān)斷，前導(dǎo)弧被關(guān)斷。圖中的R135、D108用于 前導(dǎo)弧指示。在本實(shí)施例中，單管IGBT(QOOl)開通有幾百納秒的延時(shí)，在這個(gè)過(guò)程中，單管 IGBT(QOOl)的電阻是逐漸減小的，所以在開通的瞬間，單管IGBT(QOOl)的集電極與發(fā)射極 之間有比較大的電阻，可以有效的抑制瞬態(tài)沖擊，起到了限流電阻的目的。在主弧切換到前 導(dǎo)弧時(shí)，幾百納秒的延時(shí)不會(huì)引起斷弧現(xiàn)象，性能穩(wěn)定可靠。在本實(shí)施例中，請(qǐng)參閱圖示3所示，圖示3為本發(fā)明一種由單管IGBT控制的前導(dǎo) 弧電路之整機(jī)與割槍的連接示意圖，同樣以在CUT-12D型等離子切割機(jī)中實(shí)施為例，當(dāng)割 槍開關(guān)按下后，OUT+端經(jīng)過(guò)前導(dǎo)弧電路與切割機(jī)的前導(dǎo)弧輸出端接通，再接到割槍的噴嘴， 而切割機(jī)的OUT-端接到割槍的電極針，這樣就等效于有電壓加到割槍的噴嘴與電極之間， 而在按槍開關(guān)之前噴嘴與電極針是處于短路狀態(tài)，在按割槍開關(guān)之后，電壓形成之后，就會(huì) 在噴嘴與電極針之間形成電流，接下來(lái)氣體將噴嘴與電極針吹開，這時(shí)就會(huì)在噴嘴與電極 之間形成小弧。在本實(shí)施例中，請(qǐng)參閱圖示4所示，圖示4為本發(fā)明一種由單管IGBT控制的前導(dǎo) 弧電路之切割工件狀態(tài)示意圖。同樣以在CUT-12D型等離子切割機(jī)中實(shí)施為例，當(dāng)前導(dǎo)弧形成之后，把噴嘴靠近直接連接電源正端OUT+的工件上，電極針與工件間便形成能量更大 的電弧，即主弧，通過(guò)前導(dǎo)弧電路，噴嘴與電源正端OUT+的連接被斷開，前導(dǎo)弧被切斷，開 始切割。
權(quán)利要求
1.一種由單管IGBT控制的前導(dǎo)弧電路，屬于一種控制電路，具體應(yīng)用于非高頻等離子 切割機(jī)在起弧時(shí)的控制。其特征在于使用一只單管IGBT代替繼電器和限流電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)前 導(dǎo)弧的通斷控制功能和限流電阻功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單管IGBT，其特征在于由三極管、光電耦合器、兩個(gè)互補(bǔ)三 極管進(jìn)行控制，從而使單管IGBT的柵極能在高電平和低電平之間轉(zhuǎn)換，使單管IGBT在工作 時(shí)具有開關(guān)狀態(tài)，從而完成繼電器的功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單管IGBT，其特征在于單管IGBT自身本來(lái)具有內(nèi)阻，可以 實(shí)現(xiàn)限流的功能，而單管IGBT自身有增加一個(gè)散熱片，即可實(shí)現(xiàn)散熱功能，從而可以實(shí)現(xiàn) 連續(xù)噴弧的功能。
全文摘要
本發(fā)明是一種由單管IGBT控制的前導(dǎo)弧電路，屬于一種控制電路，具體應(yīng)用于非高頻等離子切割機(jī)在起弧時(shí)的控制。前導(dǎo)弧電路一般需要完成兩個(gè)功能，一是噴嘴與電源正端的通斷控制；二是限制噴嘴與電極針短路瞬間的大電流，傳統(tǒng)的前導(dǎo)弧電路一般采用繼電器和限流電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)上述功能。本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有前導(dǎo)弧電路存在的不足，用一只單管IGBT代替繼電器和限流電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)前導(dǎo)弧電路需要完成的兩個(gè)功能，具有前導(dǎo)弧持續(xù)性好、性能穩(wěn)定可靠、成本低、體積小等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23K10/00GK102126075SQ20101055001
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者周成豪, 舒俊 申請(qǐng)人:上海滬工電焊機(jī)(集團(tuán))有限公司