本发明涉及电焊机领域，具体地，涉及一种实现多功能逆变焊机的控制电路。
背景技术：
逆变焊机发展的一个方向是多功能化，一台焊机可以涵盖多种焊接功能，目前主要的焊接方法包括手工焊条焊(MMA)、非熔化极气体保护焊(TIG)，熔化极气体保护焊(MIG)等，在熔化极气体保护焊中又分CO2保护焊、混合气体保护焊(CO2+Ar)、不锈钢焊、药性焊丝焊、铝焊。在同一台焊机上实现这么多的焊接功能，并且保证各个焊接功能的焊接质量，满足焊接工艺要求，控制电路的设计至关重要。
本发明旨在研发一种能够实现多功能逆变焊机的控制电路，可以实现手工焊条焊(MMA)、提升引弧功能的非熔化极气体保护焊(TIG)、CO2保护焊，混合气体保护，药性焊丝焊，不锈钢焊、铝焊，从而更加方便于工程师的使用。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种实现多功能逆变焊机的控制电路。
根据本发明提供的实现多功能逆变焊机的控制电路，包括：缓启动电路、功率限制电路、恒流控制电路、恒压控制电路、恒流与恒压切换电路；
所述缓启动电路，用于在焊机启动时，延缓控制电路PWM信号的输出；
所述功率限制电路，通过改变控制电路PWM信号的占空比，限制回路中的电流，实现功率限制；
所述恒流控制电路，用于实现手工焊条焊和非熔化极气体保护焊模式下输出电流为恒定值；
所述恒压控制电路，用于实现熔化极气体保护焊模式下输出电压为恒定值；
所述恒流与恒压切换电路，用于根据不同的焊接模式，切换控制电路输出恒定电流或者恒定电压。
优选地，所述缓启动电路包括：三极管Q1、三极管Q2、三极管Q16、稳压管DZ1、芯片U12、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R140、电阻R141、电阻R142、电容C1、电容C2、电容C91、电容C92、电容C93、电容C94、电容C97、二极管D1；
电阻R1的一端至正15V电源端并与三极管Q1的发射极相连，所述电阻R1的另一端连接至三极管Q1的基极并通过电阻R2连接至三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的基极连接稳压管DZ1的正极，稳压管DZ1的负极分别连接至二极管D1的正极和电容C2的一端，所述三极管Q2的发射极接地；电阻R3的一端、二极管D1的负极均连接至正15V电压端，电阻R3的另一端连接至电容C1的一端，电容C1的另一端、电容C2的另一端均接地；所述三极管Q1的集电极连接至芯片U12的VCC端，所述芯片U12的Vref端连接至参考电压端Vref以及电容C91的一端，电容C91的另一端接地；芯片U12的VCC端连接至电容C92的一端，电容C92的另一端和芯片U12的GND一端均接地；所述芯片U12的OUT端口输出PWM信号；所述芯片U12的RT/CT端通过电容C93接地，所述芯片U12的CS端口通过电阻R140连接至三极管Q16的发射极，所三极管Q16的基极分别连接至电阻R141的一端、电阻R142的一端以及电容C94的一端，所述电容C94的另一端接地，电阻R141的另一端、电阻R142的另一端、三极管Q16的集电极均连接至参考电压端Vref；所述芯片U12的COMP端口通过电容C97接地；所述芯片U12为电流型PWM控制芯片UC3845B。
优选地，所述功率限制电路包括：排插CN0、三极管Q18、稳压管DZ18、电容C64、电容C90、电容C95、二极管D2、二极管组D50、电阻R4、电阻R119、电阻R120、电阻R134、电阻R135、电阻R136、电阻R137、电阻R138、电阻R139、电阻R147；
所述排插CN0插焊在功率主板上，所述排插CN0的引脚1连接至信号端KEY，即合枪信号；所述排插CN0的引脚1还通过电阻R119分别连接至三极管Q18的基极和电阻R120的一端，电阻R4的一端构成所述功率限制电路的第一输入端口，所述电阻R4的另一端连接二极管D2的负极，所述二极管D2的正极连接电容C64的一端；所述电容C64的另一端、三极管Q18的发射极、电阻R120的另一端均接地；所述三极管Q18的集电极通过电阻R134连接至芯片U12的COMP端；排插CN0的引脚2连接至电阻R136的一端，排插CN0的引脚3接地，排插CN0的引脚4分别连接至二极管组D50中第一个二极管的正极以及二极管组D50中第二个二极管的负极，所述二极管组D50中第一个二极管的负极连接至电阻R136的一端，所述二极管组D50中第一个二极管的正极连接至稳压管DZ18的正极；排插CN0的引脚4还通过电阻R138接地，排插CN0的引脚5、引脚7接地，排插CN0的引脚8构成所述功率限制电路的第二输入端口，排插CN0的引脚9构成IF信号输出端口，即主回路输出电流霍尔信号；排插CN0的引脚10连接至正15V电压端，排插CN0的引脚12连接至VF端口，所述VF端口是指来至于功率主板的焊机输出电压采样反馈信号；所述排插CN0的引脚14连接至负6V电压端，所述排插CN0的引脚12连接至S/H端口，所述S/H端口是指来至于焊机控制面板，焊接工艺选择的控制信号；电阻R136的另一端分别连接至电阻R135的一端、电阻R137的一端以及电容C90的一端，电阻R135的另一端、电阻R137的另一端、电容C95的一端、电阻R139的一端、电阻R147的一端均连接至芯片U12的CS端口；所述稳压管DZ18的负极、电容C90的另一端、电容C95的另一端、电阻R139的另一端、电阻R147的另一端均接地。
优选地，所述恒流控制电路包括：运放U14B、稳压管DZ24、二极管组D53、电容C20、电容C65、电容C98、电容C99、电容C100、电容C101、电阻R8、电阻R121、电阻R122、电阻R123、电阻R143、电阻R144、电阻R146、电阻R148；
电阻R121的一端构成所述恒流控制电路的第一输出端，所述电阻R121的另一端分别连接至电阻R148的一端、电容C65的一端以及电阻R123的一端，所述电阻R148的另一端、电容C65的另一端均接地；所述电阻R123的另一端分别连接至电容C99的一端、电阻R8的一端以及运放U14B的同相输入端，所述电容C99的另一端、电阻R8的另一端均接地；所述运放U14B的反相输入端分别连接至电阻R143的一端、电阻R144的一端、电容C101的一端、稳压管DZ24的正极；所述电阻R143的另一端通过电容C98接地并且连接至IF信号端；所述稳压管DZ24的正极还连接至所述功率限制电路的第一输入端口；电阻R144的另一端通过电容C100连接至运放U14B的输出端，所述运放U14B的输出端还分别连接至电容C101的另一端、电阻R146的一端、二极管组D53中第一个二极管的正极以及二极管组D53中第二个二极管的负极；所述二极管组D53中第一个二极管的负极连接至稳压管DZ24的负极，所述二极管组D53中第而个二极管的正极通过电阻R122连接至电容C20的一端，所述电容C20的另一端、电阻R146的另一端均接地，且所述电容C20的一端构成所述恒流控制电路的第二输出端。
优选地，所述恒压控制电路包括：运放U1A、运放U1B、运放U2A、运放U2B、三极管Q3、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、二极管D3、二极管D4、稳压二极管D5、二极管D6、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R26、电阻R27、电阻R28；
所述运放U1A的同相输入端连接至VF信号端以及二极管D6的正极，所运放U1A的反相输入端通过电阻R10分别连接至运放U2A的反相输入端、电容C13的一端、二极管D4的负极；所述运放U1A的正电源输入端连接至正15V电压端，所述运放U1A的负电源输入端通过电容C5接地并连接至负6V电压端；所述二极管D6的负极通过电容C3接地，所运放U1A的输出端通过依次串联的电阻R9、电容C4、电阻R19后分别连接至电容C11一端、电容C12的一端；所述运放U1B的同相输入端和反相输入端均接地，所述U1B的输出端悬空；所述运放U2A的同相输入端分别连接至电阻R14的一端、电容C8的一端、二极管D3的负极；电阻R14的另一端分别连接至电阻R12的一端、运放U2B的输出端、电阻R13的一端并且构成信号VG1输出端口，所信号VG1是指设定信号Vg经过放大以后的电压设定信号；所述电阻R13的另一端通过电容C7接地，所述电容C8的另一端接地，所述二极管D3的正极分别连接至电阻R15的一端、三极管Q3的集电极，所述电阻R15的另一端连接至正15V电压端，所三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的基极通过电容C9接地，所述三极管Q3的基极还连接至电阻R16的一端；所述运放U2B的反相输入端分别连接至电阻R26的一端、电阻R12的另一端，所述电阻R26的另一端接地，所述运放U2B的同相输入端分别连接至电阻R11的一端、电容C6的一端，所述电阻R11的另一端构成Vg信号端，所述Vg信号端是指来至于焊机控制面板，用来设定焊机输出电压的信号；所述电容C6的另一端接地；所述运放U2A的正电源输入端连接至正15V电压端并通过电容C14接地，所述运放U2A的负电源输入端连接至负6V电压端并通过电容C15接地；所述运放U2A的输出端分别连接至电阻R17的一端、电阻R16的另一端、电容C11的另一端、电容C12的另一端、电容C13的另一端、稳压二极管D5的负极、电阻R20的一端；所述二极管D4的正极、稳压耳机管D5的正极均通过电阻R18连接至负6V电压端；电阻R20的另一端连接至电阻R21的一端，所述电阻R21的另一端分别连接至电阻R22的一端、电容C17的一端并构成所述恒压控制电路的第一输入端口；所述电容C17的另一端分别连接至电容C16的一端、电阻R27的一端、电阻R28的一端并构成所述恒压控制电路的第二输入端口；所电阻R22的另一端、电容C16的另一端均接地，所述电阻R27、电阻R28的另一端连接至VG1端口。
优选地，所述恒压与恒流切换电路包括：电子开关U3A、电子开关U3B、电子开关U3C、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电容C18、三极管Q4、电容C18、电容C19；其中，所述电子开关U3A、电子开关U3B、电子开关U3C构成芯片U3，所述芯片U3的型号为电子开关芯片CD4053B；
芯片U3的引脚1连接至所述恒流控制电路的第二输出端，所述芯片U3的引脚2连接至电容C17的另一端，所述芯片U3的引脚3、引脚6、引脚7、引脚8均接地，所述芯片U3的引脚9、引脚10、引脚11均通过电阻R23连接至正15电压端，芯片U3的引脚15连接至芯片U12的COMP端口，芯片U3的引脚16连接至正15电压端并通过电容C19接地；所述芯片U3的引脚4连接至芯片U12的VF端口；所述芯片U3的引脚5连接至所述恒压控制电路的第一输入端口；电阻R24的一端连接至端口S/H，电阻R24的另一端分别连接至电阻R25的一端、电容C18的一端、三极管Q4的基极，所述电阻R25的另一端、电容C18的另一端、三极管Q4的发射极均接地，所述三极管Q4的集电极通过电阻R23连接至正15电压端；芯片U3的引脚14连接至排插CN0的引脚8，所述芯片U3的引脚12连接至Vg信号端，芯片U3的引脚13连接至所述恒流控制电路的第一输出端。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供的控制电路可以实现软件与硬件对恒压输出特性的分别控制，从而使焊接工艺操作更简单，便于工程师的使用。
2、本发明的控制电路将多种焊接模式集合在一个一个逆变焊机中，从而降低了电焊机的使用成本，只需一个逆变焊机就能够完成多种需求的焊接工作。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的实现多功能逆变焊机的控制电路的原理示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的实现多功能逆变焊机的控制电路，包括：缓启动电路、功率限制电路、恒流控制电路、恒压控制电路、恒流与恒压切换电路。
由于焊机在开关打开的时候，整个焊机内部系统处于一个不稳定的阶段，尤其是主回路中功率器件IGBT两端的电压Vce暂时不稳定，如果这个时候控制芯片U12输出PWM信号让IGBT工作，很有可能导致IGBT失效。因此设计了缓启动电路。
具体地，如图1所示，缓启动电路中电源+15V通过电阻R3给电容C1，C2充电，当C1，C2上的电压上升到一定的值时，稳压管DZ1导通，NPN三极管Q2的B极得电，电阻R2的一端通过三极管Q2到参考“地”，这时PNP三极管Q1的B极电压低于+15V电源电压，Q1导通，电源+15V通过三极管Q1送给U12的电源脚VCC，U12工作，通过调整电阻R3给电容C1，C2的充电时间实现控制电路的缓启动，二极管D1作用是当焊机关掉电源时快速放掉电容C1、C2中的电量，保证每次开机都能有效的实现控制电路的缓启动。
电阻R141、R142与电容C93、C94组成U12的频率振荡电路，三极管Q16与电阻R140组成斜波补偿电路。
功率限制电路，图1中，排插CN0直接插焊在功率主板上，实现功率主板与控制电路的线路导通，CN0的4、5脚与功率主板上的电流采样变压器相连接，二极管D50的一个二极管与稳压管DZ18，电阻R138组成保护电路，D50的另外一个二极管用来整流，CN0的2脚在主板上接一功率电阻，将采样到的电流信号转化为电压信号，该信号经电阻R136，电容C90滤波以后，到电阻R135、R137、R139、R147组成的分压网络，分压以后的电压经电容C95滤波后送给U12的CS脚，该脚电压超过1V时，会通过控制PWM的占空比，限制流过主回路的电流，实现限制功率，保护功率器件安全可靠的工作。
恒流控制电路，手工焊条焊(MMA)和非熔化极气体保护焊(TIG)采用的是恒流输出的控制方式，图1中CN0的8脚来至于面板的输出电流设定值，在MMA或者TIG模式下，该信号通过电子开关U3C的14、13脚送给电阻R121、R148进行分压，通过电容C65滤波后，再经电阻R132、R8、电容C99送到U14B及外围电路组成的恒流PI电路中，IF来至于主回路的输出电流霍尔，电阻R144，电容C100及运放U14B组成PI电路，电容C101用来滤波，稳压管DZ24，二极管D53起保护作用，R146为电路的平衡电阻，运放U14B输出通过二极管D53、电阻R122，电子开关U3A的1、15脚与控制芯片U12的comp脚相连，comp脚的电压直接关系PWM输出的占空比，从而实现恒流控制。
恒压控制电路，熔化极气体保护焊(MIG)采用的是恒压控制方式，VF通过CN0与功率主板的输出电压采样电路相连，经U1A跟随以后，提高阻抗，通过电阻R9、R10、电容C4送到U2A及外围电路组成的恒压PI电路中，Vg来至于电子开关的U3C的12、14脚，14脚与CN0的8脚，8脚与面板电压设定值相连，Vg经过U2B及电阻R12、R26组成的放大电路得到信号VG1，VG1经电阻R14与恒压PI电路相连，运放U2A及电阻R19、电容C11、C12组成恒压PI电路，电容C13滤波作用，二极管D4、稳压管D5起保护作用，保证电路的稳定工作。恒压PI电路的输出经过电阻R20、R21、R22，电容C16、C17，电子开关U3A的2，15脚、U3B的4、5脚与U12的comp、VF脚相连，实现恒压输出的控制方式。电阻R27，R28与VG1及电子开关U2的2脚相连组成维弧电路，维弧电流的大小与VG1有关，可以实现小电流小的微弧电流，大电流大的维弧电流，保证焊接质量的同时，又能实现稳定的小电流的焊接，利于薄板的焊接。
恒压与恒流切换电路，主要由电子开关U3A、U3B、U3C来完成，面板的焊接工艺方式信号通过CN0的S/H脚与电阻R24，R25，电容C18相连，三者控制NPN三极管Q4的导通，从而控制U3A、U3B、U3C，的控制脚9、10、11，实现内部开关的转换，实现恒流与恒压的转换。
更进一步地，图1中的运放U1B与U1A为同一芯片LM258中的两个独立单元，在本发明专利中U1B没有使用，为了抑制干扰，采取将U1B两输入端接地，输出端悬空的方式。同样，运放U14A与U14B为同一芯片MC33072中的两个独立单元，本发明电路中U14A没有使用，考虑抑制干扰，采取将U14A输入端接地，输出端悬空的处理方式。
KEY来之于主功率板，在熔化极气体保护时，该信号代表合枪的信号，在不合枪时该信号为高电平，通过电阻R119、电阻R120使NPN三极管Q18导通，使U12的comp脚通过电阻R134到参考“地”U12的PWM脚没输出，合枪时KEY为低电平，Q18不导通，U12的comp脚不受Q18的控制，有PWM输出，实现焊接。
在非熔化极气体保护焊(TIG)时，当TIG枪没接触工件的时候，KEY为高电平，焊机没输出，不会有“火花”产生，不会粘TIG枪的钨针，当焊枪与工件接触的时候，PWM输出的占空比恒定在一定值，产生引弧电流，当TIG枪离开工件的时候，PWM的占空比受面板设定值控制，实现正常的焊接。
在手工焊条焊时，在非VRD(电压降低装置)状态下，KEY为低电平,Q18不导通，U12的comp不受Q18控制，焊机有正常空载输出，在VRD模式下，焊条没接触工件的时候KEY为高电压，U12的comp受Q18控制，PWM信号没有输出，这时焊机的空载是一个控制电路的VRD电压，焊条与工件接触时KEY变低电平，PWM有输出，实现焊条正常的焊接。
另外，CN0的8脚可以与单片机相连，在熔化极气体保护焊(MIG)时，单片机通过采样输出电压，电压设定值，产生恒压算法输出，然后进恒流控制电路，实现恒压输出特性，满足铝焊、不锈钢焊等焊接工艺，简单方便。在非熔化极气体保护焊(TIG)时，可以通过单片机输出脉冲信号，然后到恒流控制电路，实现脉冲TIG焊。
该控制电路可以实现软件与硬件对恒压输出特性的分别控制，从而使焊接工艺操作更简单。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。