电源的开路电压调整方法、电源电路、电源装置及电焊机与流程

[0001]
本申请属于电源技术领域，尤其涉及一种电源的开路电压调整方法、电源电路、电源装置及电焊机。


背景技术：

[0002]
焊接电源输出电压分开路电压和工作电压，开路电压是指通电情况下，电源输出端没有接任何负载时所测得的输出电压，即在不工作时的电压，一般在50v至90v之间；工作电压是指引燃电弧以后正常焊接时的电压，通常在15v至40v左右。为了满足焊接时起弧的需要，焊接电源开路电压一般设计的比工作电压高很多，但较高的开路电压又不能满足各种安规和不同焊接工艺过程对输出电压的要求，因此需要设计出一种对焊接电源输出开路电压进行调整的方法。
[0003]
为了对焊接电源输出开路电压进行调整，有如下几种方案：
[0004]
1、针对特定某一种或有限的几种焊接工艺过程设计相应较低开路电压的焊接电源，以满足特定的焊接工艺过程和部分安规要求，一般的做法是增大焊接电源主变压器匝比，然后在变压器副边输出端并联一个合适的不可变动的负载，如图1所示，va为焊接电源，ra1为输出端并联的负载电阻。然而，此方案只能满足部分安规要求，例如国标的“弧焊设备安全要求”规定额定空载电压不超过直流103v峰值，对于更严苛的安规则无法遵守，而且没有电压降低装置(vrd)措施，有一定的人身安全危害；其次，开路电压的高低很大程度上影响起弧和稳弧的性能，开路电压越高引弧和稳弧越容易，特别是对于一些特殊的焊接工艺，对开路电压大小有一定的要求，而此方案设计出的焊接电源开路电压一经设计，不可更改，只能针对不同焊接工艺过程设计相应开路电压的焊接电源，在缺乏灵活性的同时也限制了单台焊接电源所能实现的焊接工艺类别，只适用于单功能、低成本的焊接电源应用场合。
[0005]
2、如图2所示，vb1为焊接主电源，输出空载电压一般为50v至90v，vb2为一组独立的安全电压源，公认的安全电压不高于36v，持续接触安全电压不高于24v；vb2正极经电子开关sb1、限流电阻rb1和正向二极管db1连接到vb1的正极输出端，vb2和vb1的负极相连作为公共参考；当焊接回路进入开路状态时，焊接电源输出电流为零，系统识别零电流后立即关闭主电源vb1的输出，同时闭合sb1，使vb2电压经rb1与db1加载到焊接电源输出端，从而形成较低的用于判断是否要进行焊接的开路电压；当开始焊接时，输出端从开路变为短路，用于判断是否要进行焊接的开路电压被拉低，焊机控制系统识别低电压后立即断开sb1，同时开启焊接主电源vb1，以提供焊接所需要的空载电压或工作电压，焊接断弧或完毕后，焊接回路又进入开路状态，然后按照上述过程输出较低的用于判断是否要进行焊接的开路电压，如此便实现了焊接电源开路电压的调整过程。此方案可以很好地解决所有常见的安规问题，但需要增加一组独立的安全电压源vb2和电子开关sb1(mos管、bjt、继电器触点等)、限流电阻rb1、较高耐压的二极管db1，在增加硬件成本的同时也增添了电路的复杂性，给调试带来很大的负担。其次，此方案不能实现焊接工作状态下的开路电压调整，因而不能根据不同焊接工艺特性针对性地施加最佳的开路起弧电压，以实现起弧电压的最优配置。再次，
由于开路电压较低，在开始进行焊接时，如果开路状态到焊接工作状态的过渡处理不好的话，会严重影响起弧性能，带来不好的焊接体验。
[0006]
3、采用数字式调节器，在开路状态下对输出电压进行平特性闭环控制，从而实现一定范围内的开路电压调整功能，此软件调整方案能实现的前提是需要像方案1在电源输出端并联一个合适的恒电阻负载，以拉低开路电压。此方案中，采用纯软件控制方式，在开路状态进行恒压闭环控制，此方法只能调整平均开路电压，峰值电压不能保证符合安规要求，而且线性调整范围有限，取决于输出端并联的恒电阻负载的大小，负载电阻值越大，可调整范围越小，负载电阻值越小，可调整范围越大；但越小的负载电阻产生待机功耗越大，因此从能效的角度考虑，负载电阻不能太小，这会导致平均开路电压的线性调整范围不会很大，而且此范围与额定空载电压相临，此情况下峰值电压也会超过安规要求。由于开路电压的线性调整范围小且偏大(临近额定空载电压)，所以也不能实现起弧电压的最优配置。


技术实现要素：

[0007]
本申请的目的在于提供一种电源的开路电压调整方法、电源电路、电源装置及电焊机，可以解决现有的焊接电源存在开路电压调整范围小，焊接工艺适应性较差的问题。
[0008]
本申请实施例的第一方面提供了电源的开路电压调整方法，所述电源包括第一功率管开关模块、变压器模块、第二功率管开关模块以及整流和续流模块，所述第一功率管开关模块的电流输入端与直流母线的正极性端连接，所述第一功率管开关模块的电流输出端与变压器模块的原边绕组的第一端连接，所述第二功率管开关模块的电流输入端与所述变压器模块的原边绕组的第二端连接，所述第二功率管开关模块的电流输出端与所述直流母线的负极性端连接；
[0009]
所述开路电压调整方法包括：
[0010]
驱动所述第一功率管开关模块和所述第二功率管开关模块交替导通；
[0011]
通过整流和续流模块对所述变压器模块输出的电压信号进行整流和续流；其中，所述整流和续流模块与所述变压器模块的副边绕组连接。
[0012]
在其中一个实施例中，所述开路电压调整方法还包括，包括：
[0013]
采用跳频技术对所述第一功率管开关模块与所述第二功率管开关模块的开关频率进行调节，以调节所述变压器模块的能量传递密度。
[0014]
在其中一个实施例中，所述开路电压调整方法还包括：
[0015]
采用电压调节模块调整所述电源的输出端的等效电阻，以对所述电源的开路电压进行调节。
[0016]
在其中一个实施例中，所述开路电压调整方法还包括：
[0017]
采用辅助降压模块根据输入的辅助电源控制信号输出辅助电压。
[0018]
本申请实施例的第二方面提供了一种电源电路，所述电源电路包括：
[0019]
第一功率管开关模块，所述第一功率管开关模块的电流输入端与直流母线的正极性端连接；
[0020]
变压器模块，所述变压器模块的原边绕组的第一端与所述第一功率管开关模块的电流输出端连接；
[0021]
第二功率管开关模块，所述第二功率管开关模块的电流输入端与所述变压器模块
的原边绕组的第二端连接，所述第二功率管开关模块的电流输出端与所述直流母线的负极性端连接；
[0022]
第一门极驱动模块，用于接收第一原始驱动信号，并根据所述第一原始驱动信号生成第一门极驱动信号；
[0023]
第二门极驱动模块，用于接收第二原始驱动信号，并根据所述第二原始驱动信号生成第二门极驱动信号；其中，所述第一门极驱动信号和所述第二门极驱动信号驱动所述第一功率管开关模块与所述第二功率管开关模块交替导通；
[0024]
整流和续流模块，与所述变压器模块的副边绕组连接，用于对所述变压器模块输出的电压信号进行整流和续流。
[0025]
在其中一个实施例中，所述电源电路还包括：
[0026]
电压调节模块，与所述整流和续流模块连接，用于根据输入的电压控制信号对所述整流和续流模块输出的开路电压进行调节。
[0027]
在其中一个实施例中，所述电源电路还包括：
[0028]
辅助降压模块，与所述整流和续流模块连接，用于根据输入的辅助电源控制信号输出辅助电压。
[0029]
在其中一个实施例中，所述第一门极驱动模块包括：第一电阻、第二电阻、第一稳压管、第一电容；
[0030]
所述第一电阻的第一端与第一原始驱动信号源的正极性端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端共接于所述第一功率管电路的控制端，所述第二电阻的第二端、所述第一稳压管的阳极以及所述第一电容的第一端共接于所述第一原始驱动信号源的负极性端，所述第一稳压管的阴极、所述第一电容的第二端共接于所述变压器模块的原边绕组的第一端；
[0031]
所述第二门极驱动模块包括：第三电阻、第四电阻、第二电容、第二稳压管；
[0032]
所述第三电阻的第一端与第二原始驱动信号源的正极性端连接，所述第三电阻的第二端、第四电阻的第一端共接于所述第二功率管模块的控制端，所述第四电阻的第二端、所述第二电容的第一端以及所述第二稳压管的阳极共接于所述第二原始驱动信号源的负极性端，所述第二稳压管的阴极、所述第二电容的第二端共接于所述变压器模块的原边绕组的第二端。
[0033]
本申请实施例第三方面还提供了一种电源装置，所述电源装置包括如上述任一项所述的电源电路。
[0034]
本申请实施例第四方面还提供了一种电焊机，包括如上述任一项所述的电源电路。
[0035]
本申请实施例提供了一种电源的开路电压调整方法、电源电路、电源装置及电焊机，通过驱动第一功率管开关模块与第二功率管开关模块交替导通，使变压器模块工作在极低的能量密度状态下，从而实现大范围调整电源的开路电压的目的，并通过跳频技术降低电源中的双管正激拓扑结构电路上下开关管的等效驱动频率，进一步降低变压器的能量传递密度，并由电压调节模块控制电源输出端的等效电阻，由辅助降压模块提供辅助电压，从而达到复合调整电源开路电压的目的，最后由整流和续流模块对所述变压器模块输出的电压信号进行整流和续流，解决现有焊接电源的开路电压大都不能调整，或极少虽能调整
但调整范围小，焊接工艺适应性较差的问题。
附图说明
[0036]
图1为本申请提供的一种焊接电源的结构示意图；
[0037]
图2为本申请提供的另一种焊接电源的结构示意图；
[0038]
图3为本申请实施例提供的一种电源电路的结构示意图；
[0039]
图4为本申请实施例提供的另一种电源电路的结构示意图；
[0040]
图5为本申请实施例提供的另一种电源电路的结构示意图；
[0041]
图6为本申请实施例提供的另一种电源电路的结构示意图。
具体实施方式
[0042]
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0043]
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0044]
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0045]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0046]
本申请实施例提供了本申请实施例的第一方面提供了电源的开路电压调整方法，所述电源包括第一功率管开关模块、变压器模块、第二功率管开关模块以及整流和续流模块，所述第一功率管开关模块的电流输入端与直流母线的正极性端连接，所述第一功率管开关模块的电流输出端与变压器模块的原边绕组的第一端连接，所述第二功率管开关模块的电流输入端与所述变压器模块的原边绕组的第二端连接，所述第二功率管开关模块的电流输出端与所述直流母线的负极性端连接。
[0047]
具体地，本实施例中的开路电压调整方法包括：
[0048]
驱动所述第一功率管开关模块和所述第二功率管开关模块交替导通；
[0049]
通过整流和续流模块对所述变压器模块输出的电压信号进行整流和续流；其中，所述整流和续流模块与所述变压器模块的副边绕组连接。
[0050]
在本实施例中，第一功率管开关模块、变压器模块、第二功率管开关模块组成双管正激拓扑结构电路，在对电源的开路电压调节中，通过驱动双管正激拓扑结构电路中的上下两个功率管交替导通，利用功率管中的源漏极寄生电容，可以使得变压器模块工作在极低的能量传递密度状态下，从而通过控制主功率开关管(第一功率管开关模块、第二功率管
开关模块)对电源的开路电压进行大范围调节，实现输出电压的最佳配置。
[0051]
在其中一个实施例中，所述驱动所述第一功率管开关模块和所述第二功率管开关模块交替导通，包括：
[0052]
所述第一功率管开关模块的控制端设置为低电平信号时，所述第二功率管开关模块的控制端设置为高电平信号；
[0053]
所述第一功率管开关模块的控制端设置为高电平信号时，所述第二功率管开关模块的控制端设置为低电平信号。
[0054]
作为本申请的一个实施例，第一原始驱动信号源用于为第一功率管开关模块的控制端提供第一门极驱动信号，第二原始驱动信号源用于为第二功率开关模块的控制端提供第二门极驱动信号，通过调节第一门极驱动信号和第二门极驱动信号的电平或者占空比，可以对所述第一功率管开关模块和所述第二功率管开关模块的等效驱动频率进行调节，例如，若第一功率管开关模块和第二功率管开关模块均为n型mos管，在一种具体应用中，第一门极驱动信号为低电平信号，则第二门极驱动信号为高电平信号，第一门极驱动信号为高电平信号，则第二门极驱动信号为低电平信号。
[0055]
进一步地，第一原始驱动信号源与第一功率管开关模块之间可以设置第一门极驱动模块，第二原始驱动信号源与第二功率管开关模块之间设置第二门极驱动模块，从而使得第一功率管开关模块和第二功率管开关模块在交替导通过程中，实现负压预置功能，以使第一功率管开关模块和第二功率管开关模块具有可靠的负压关断。
[0056]
在其中一个实施例中，所述驱动所述第一功率管开关模块和所述第二功率管开关模块交替导通，包括：采用跳频技术对所述第一功率管开关模块与所述第二功率管开关模块的开关频率进行调节，以调节所述变压器模块的能量传递密度。
[0057]
具体地，在本实施例中，通过跳频技术调整第一门极驱动信号和第二门极驱动信号的占空比，可以对变压器模块的能量传递密度进行调节，例如，采用跳频技术降低电源中的双管正激拓扑结构电路上下开关管的等效驱动频率，使变压器的能量传递密度进一步降低，这样便可通过主功率开关管控制开路电压达到更低的电压，使焊接电源更容易满足各种安规要求。
[0058]
作为本申请的一个实施例，所述开路电压调整方法还包括：采用电压调节模块调整所述电源的输出端的等效电阻，以对所述电源的开路电压进行调节。
[0059]
在本实施例中，通过在电源输出端设置电压调节模块，例如，在现有焊接电源输出端并联的恒电阻负载中串入电子开关，通过对电子开关的灵活控制使不可变动的“死负载”变为可以变动的“活负载”，从而实现恒电阻负载作用外，还可以在电源的负压预置工作模式下，通过pwm信号驱动电子开关来控制接入电源输出端的等效电阻，从而拉低开路电压，实现对开路电压的调整目标。在其中一个实施例中，该电压调节模块可以为ova电路模块。
[0060]
作为本申请的一个实施例，所述开路电压调整方法还包括：采用辅助降压模块根据输入的辅助电源控制信号输出辅助电压。
[0061]
在本实施例中，在电源输出端设置辅助降压模块，该辅助降压模块根据输入的辅助电源控制信号输出辅助电压，进一步地，还可以感知输出端负载变化，另外，还可以和电源的负压预置模式混合、协同工作，以达到复合调整电源的开路电压的目的。在其中一个实施例中，该辅助降压模块可以为ves电路模块。
[0062]
作为本申请的一个实施例，参见图3所示，本实施例中的电源电路包括第一功率管开关模块10、变压器模块20、第二功率管开关模块30、第一门极驱动模块40、第二门极驱动模块50、整流和续流模块60。具体地，第一功率管开关模块10的电流输入端与直流母线的正极性端vbus+连接；变压器模块20的原边绕组的第一端与第一功率管开关模块10的电流输出端连接；第二功率管开关模块30的电流输入端与变压器模块20的原边绕组的第二端连接，第二功率管开关模块30的电流输出端与直流母线的负极性端vbus-连接；第一门极驱动模块40用于接收第一原始驱动信号，并根据第一原始驱动信号生成第一门极驱动信号；第二门极驱动模块50用于接收第二原始驱动信号，并根据第二原始驱动信号生成第二门极驱动信号；其中，第一门极驱动信号和第二门极驱动信号可以分别驱动第一功率管开关模块10与第二功率管开关模块30交替导通；整流和续流模块60与变压器模块20的副边绕组连接，用于对变压器模块20输出的电压信号进行整流和续流。
[0063]
在本实施例中，第一功率管开关模块10、变压器模块20、第二功率管开关模块30、第一门极驱动模块40、第二门极驱动模块50组成双管正激拓扑结构电路的逆变部分，用于将直流母线提供的直流电转换为交流电，配合带有驱动负压生成功能的门极驱动电路(即第一门极驱动模块40、第二门极驱动模块50)，能使第一功率管开关模块10和第二功率管开关模块30在交替导通过程中实现负压预置功能，让第一功率管开关模块10和第二功率管开关模块30实现可靠的负压关断。具体地，第一功率管开关模块10和第二功率管开关模块30中均存在寄生电容(例如，漏源极寄生电容)，通过驱动第一功率管开关模块10与第二功率管开关模块30交替导通，使变压器模块20工作在极低的能量传递密度状态下，并且其副边绕组的最大峰值电压降为正常工作时的一半左右，这使得直接通过调整第一功率管开关模块10和第二功率管开关模块30的开关频率，即可对焊接电源的开路电压进行大范围的调整，并且可以很容易地根据不同焊接工艺特性针对性地施加最佳的开路起弧电压，以实现起弧电压的最优配置。
[0064]
作为本申请的一个实施例，还可以采用跳频技术降低第一功率管开关模块10和第二功率管开关模块30所形成的双管正激拓扑结构电路中的上下开关管的等效驱动频率，使变压器模块20的平均能量传递密度进一步降低，这样便可通过主功率开关管(即第一功率管开关模块10和第二功率管开关模块30)控制开路电压达到更低的电压，使焊接电源更容易满足各种安规要求。具体地，通过调整第一原始驱动信号和第二原始驱动信号的占空比，从而对电源电路的开路电压进行调节。
[0065]
在其中一个实施例中，参见图4所示，电源电路还包括电压调节模块70，电压调节模块70与整流和续流模块60连接，用于根据输入的电压控制信号对整流和续流模块60输出的开路电压进行调节。
[0066]
在本实施例中，通过在电源电路的输出端设置电压调节模块70和输入电压控制信号来对整流和续流模块60输出的开路电压进行调节。例如，在电源电路的输出端并联的电压调节模块70可以由电阻负载和电子开关串联组成，通过对电子开关的开关状态进行控制，从而使电源输出的电阻从不可调的“死负载”变为可调的“活负载”，不仅可以实现恒电阻负载作用外，还可以使焊接电源在负压预置工作模式下，通过电压控制信号控制功率开关管的开关频率以控制接入电源电路输出端的等效电阻，从而拉低开路电压，实现对其开路电压的调整。在其中一个实施例中，该电压控制信号可以为pwm驱动信号。
[0067]
在其中一个实施例中，参见图5所示，电源电路还包括辅助降压模块80，辅助降压模块80与用于根据输入的辅助电源控制信号输出辅助电压。
[0068]
在本实施例中，辅助降压模块80可以根据用户需要输入辅助电源控制信号，从而由辅助降压模块80输出辅助电压，该辅助电压可以为安全电压，例如，辅助电压为36v。
[0069]
在具体的应用中，开路电压的高低很大程度上影响起弧和稳弧的性能，开路电压越高引弧和稳弧越容易，特别是对于一些特殊的焊接工艺，对开路电压大小有一定的要求，通过辅助降压模块80输出辅助电压，可以在开路状态和焊接工作状态之间进行切换，不仅可以保证良好的起弧性能，而且可以很好的解决常见的不能满足安规要求的问题。
[0070]
作为本申请的一个优选实施例，辅助降压模块80还可以感知输出端的负载变化，并根据输出端的负载变化输出对应的开路电压。进一步地，还可以和电源电路的负压预置模式混合、协同工作，以达到复合调整焊接电源开路电压的目的。
[0071]
在其中一个实施例中，参见图6所示，第一门极驱动模块40包括：第一电阻r1、第二电阻r2、第一稳压管z1、第一电容c1；第一电阻r1的第一端与第一原始驱动信号源的正极性端连接，第一电阻r1的第二端与第二电阻r2的第一端共接于第一功率管模块10的控制端，第二电阻r2的第二端、第一稳压管z1的阳极以及第一电容c1的第一端共接于第一原始驱动信号源的负极性端，第一稳压管z1的阴极、第一电容c1的第二端共接于变压器模块20的原边绕组的第一端。
[0072]
在本实施例中，第一门极驱动模块40用于接收第一原始驱动信号vgs1，该第一原始驱动信号vgs1经由门极电阻(即第一电阻r1)、下拉电阻(即第二电阻r2)、第一稳压管z1和第一电容c1组成的负压产生电路调整后生成第一门极驱动信号，以控制第一功率管开关模块10的导通和关断。
[0073]
作为本申请的一个实施例，参见图6所示，第二门极驱动模块50包括：第三电阻r3、第四电阻r4、第二电容c2、第二稳压管z2；第三电阻r3的第一端与第二原始驱动信号源的正极性端连接，第三电阻r3的第二端、第四电阻r4的第一端共接于第二功率管模块30的控制端，第四电阻r4的第二端、第二电容c2的第一端以及第二稳压管z2的阳极共接于第二原始驱动信号源的负极性端，第二稳压管z2的阴极、第二电容c2的第二端共接于变压器模块20的原边绕组的第二端。
[0074]
在本实施例中，第二门极驱动模块50用于接收第二原始驱动信号vgs2，该第二原始驱动信号vgs2经由门极电阻(即第三电阻r3)、下拉电阻(即第四电阻r4)、第二稳压管z2和第二电容c2组成的负压产生电路调整后生成第二门极驱动信号，以控制第二功率管开关模块30的导通和关断。
[0075]
作为本申请的一个实施例，参见图6所示，第一功率管开关模块10包括第一功率管m1，第一功率管m1的漏极作为第一功率管模块10的电流输入端与直流母线的正极性端vbus+连接，第一功率管m1的源极作为第一功率管模块10的电流输出端与变压器模块20的原边绕组的第一端连接，第一功率管m1的栅极作为第一功率管模块10的控制端与第一门极驱动模块40连接。
[0076]
作为本申请的一个实施例，参见图4所示，第二功率管开关模块30包括第二功率管m2，第二功率管m2的漏极作为第二功率管开关模块30的电流输入端与变压器模块20的原边绕组的第二端连接，第二功率管m2的源极作为第二功率管模块30的电流输出端与直流母线
的负极性端vbus-连接，第二功率管m2的栅极作为第二功率管模块30的控制端与第二门极驱动模块50连接。
[0077]
作为本申请的一个实施例，第一功率管m1和第二功率管m2均为n型mos管。
[0078]
作为本申请的一个实施例，参见图6所示，变压器模块20包括变压器t1，变压器t1的原边绕组作为变压器模块20的原边绕组，变压器t1的副边绕组作为变压器模块20的副边绕组。
[0079]
在本实施例中，第一功率管m1的漏极连接到直流母线的正极性端vbus+，第一功率管m1的源极连接到变压器t1的原边绕组的第一端，第二功率管m2的漏极连接到变压器t1的原边绕组的第二端，第二功率管m2的源极连接到直流母线的负极性端vbus-。
[0080]
理想情况下，只有当第一功率管m1和第二功率管m2同时导通时，才会有电流流过t1的原边绕组，驱动变压器t1工作，但由于第一功率管m1和第二功率管m2中的漏源极之间存在着寄生电容cds，导致单独开通第一功率管m1或者第二功率管m2时，也会形成一条经变压器t1的原边绕组对寄生电容cds充电的回路，直到寄生电容cds被充满回路才消失，这个过程亦会向变压器t1的副边绕组传递能量。例如，假设第一功率管m1的导通电阻为rds1，第一功率管m1的漏源寄生电容为cds1，第二功率管m2的导通电阻为rds2，第二功率管m2的漏源寄生电容为cds2；第一功率管m1和第二功率管m2以交替导通的方式工作，当第一功率管m1导通时，第二功率管m2处于关断状态，此时会形成一条由直流母线的正极性端vbus+依次流经rds1、变压器t1的原边绕组、cds2到直流母线的负极性端vbus-的充电回路，对接近零电压的cds1充电，与此同时cds1被rds1快速放电至接近于零电压；当第二功率管m2导通时，第一功率管m1处于关断状态，此时会形成一条由直流母线的正极性端vbus+依次流经cds1、变压器t1的原边绕组、rds2到直流母线的负极性端vbus-的充电回路，对在第一功率管m1导通期间被放电至接近零电压的cds1充电，与此同时，cds2被rds2快速放电至接近于零电压,为第一功率管m1导通时形成充电回路作准备。由于充电过程瞬间完成，并且充电电流随着cds1或cds2电压的逐渐升高而减小，所以传递到变压器t1的副边绕组的能量相较于正常工作时上下功率管同时导通的工况小的多，同时变压器t1的原边绕组的工作电压也比正常工作时低50％左右，那么副边整流输出电压峰值也会比正常工作时低50％左右；然后通过调节第一功率管m1与第二功率管m2的门极驱动信号的占空比，即可控制传递到变压器副边的能量和电压。
[0081]
进一步地，实施例中的电源电路还可以利用跳频技术，降低门极驱动信号的驱动频率，可进一步减小传递到变压器副边的能量密度，使电源的开路电压更容易控制且功耗更低，实现对输出开路电压的调整。
[0082]
作为本申请的一个实施例，配合带有驱动负压生成功能的门极驱动电路，能使第一功率管m1与第二功率管m2在交替导通过程中实现负压预置功能，让第一功率管m1与第二功率管m2实现可靠的负压关断。例如，以第一功率管m1的驱动电路为例进行说明，当第一原始驱动信号vgs1为高电平时，第一原始驱动信号vgs1经第一电阻r1对第一功率管m1的栅源电容cgs1进行充电，当充电到高于到第一功率管m1的导通电压vgsth以上时，第一功率管m1导通，与此同时第一电容c1也被充电，直至充电到与之并联稳压管的稳压值为止，此时第一功率管m1的源极端为正，vgs1端为负；当vgs1变为低电平时，vgs1+与vgs1-等电位，第一功率管m1的栅极端又与vgs1+等电位，又由于第一电容c1的电压短时间保持不变，使得第一功
率管m1的栅极电压相对于第一功率管m1的源极为负，并且其幅值等于第一电容c1两端电压，第一功率管m1负压关断，因此称上述第一功率管m1与第二功率管m2交替导通的工作模式为功率管栅极被设置为负压的负压预置模式。
[0083]
在其中一个实施例中，参见图6所示，整流和续流模块60包括：第一二极管d1、第二二极管d2以及第一电感l1；第一二极管d1的阳极与变压器模块20的副边绕组的第一端连接，第一二极管d1的阴极与第二二极管d2的阴极共接于第一电感l1的第一端，第一电感l1的第二端作为电源电路的正极性输出端，第二二极管d2的阳极与变压器模块20的副边绕组的第二端连接。
[0084]
在本实施例中，变压器t1的副边绕组、整流二极管(即第一二极管d1)、续流二极管(即第二二极管d2)和输出电感(即第一电感l1)组成双管正激拓扑结构电路的整流和续流部分，在变压器t1工作期间，第一二极管d1正向导通，第二二极管d2反向截止，第一电感l1被充电储能，在变压器t1的间歇期间，第一二极管d1反向截止，第二二极管d2正向导通续流，第一电感l1释放能量。
[0085]
在其中一个实施例中，参见图6所示，辅助降压模块80包括：第三二极管d3、第五电阻r5、第一开关单元s1以及辅助电压源v1；第三二极管d3的阴极与整流和续流模块60的正极输出端连接，第三二极管d3的阳极与第五电阻r5的第一端连接，第五电阻r5的第二端与第一开关单元s1的第一端连接，第一开关单元s1的第二端与辅助电压源v1的正极性端连接，辅助电压源v1的负极性端与整流和续流模块60的负极性输出端连接。
[0086]
在本实施例中，辅助降压模块80利用独立的安全电压源(即辅助电压源v1)对外输出符合安规要求的开路电压(即辅助电压)，例如，辅助降压模块80可以在需要输出低于直流36v的开路电压的情况下启用，辅助降压模块80对电源电路的开路电压的调整可以在关闭主功率输出电路(例如，第一功率管m1与第二功率管m2关闭)的情况下进行，即辅助降压模块80可以基于辅助电压源v1和第一开关单元s1进行独立工作，也可以和电源电路的负压预置模式混合后协同工作，以达到复合调整焊接电源开路电压的目的。
[0087]
作为申请的一个实施例，第一开关单元s1可以为mos管、双极结型晶体管(bipolar junction transistor，bjt)、继电器触点等。
[0088]
在其中一个实施例中，参见图6所示，电压调节模块70包括：第六电阻r6和第二开关单元s2；第六电阻r6的第一端与整流和续流模块60的正极性输出端连接，第六电阻r6的第二端与第二开关单元s2的第一端连接，第二开关单元s2的第二端与整流和续流模块60的负极性输出端连接。
[0089]
在本实施例中，电压调节模块70可以有两种工作方式，一种是控制第二开关单元s2常开，让第六电阻r6作为电源输出端的固定负载，然后在负压预置模式下通过闭环调节第一功率管m1与第二功率管m2的门极驱动信号的占空比来达到调节开路电压的目的；另一种是在负压预置模式下，根据目标开路电压的大小，给第一功率管m1与第二功率管m2的门极驱动信号预先设定一个跳频数与合适的占空比，然后通过电压控制信号驱动第二开关单元s2来控制接入电源输出端的等效电阻，从而拉低开路电压，实现对开路电压的调整。
[0090]
作为申请的一个实施例，第一功率管m1与第二功率管m2的门极驱动信号为脉宽调制信号(pwm信号)，其中，第一功率管m1的栅极接入第一门极驱动信号，第二功率管m2的栅极接入第二门极驱动信号，在负压预置模式下通过闭环调节第一门极驱动信号与第二门极
驱动信号的占空比，可以对电源电路的开路电压进行自动调节。
[0091]
进一步地，作为本申请的一个优选实施例，用于控制第二开关单元s2的开关状态的电压控制信号为脉宽调制信号，通过调整电压控制信号的占空比可以调整第二开关单元s2的开关频率，进而对接入电源输出端的等效电阻进行调节，从而实现对开路电压的调整。
[0092]
在其中一个实施例中，参见图6所示，第二开关单元s2包括电子开关，电子开关的第一端与第六电阻r6的第二端连接，电子开关的第二端与整流和续流模块60的负极性输出端连接，电子开关的控制端接入电压控制信号，其中，电压控制信号用于控制电子开关的开关状态。
[0093]
作为本申请的一个实施例，电子开关可以为mos管、双极结型晶体管(bipolar junction transistor，bjt)、继电器触点等。
[0094]
本申请实施例还提供了一种电源装置，所述电源装置包括如上述任一项所述的电源电路。
[0095]
本申请实施例还提供了一种电焊机，包括如上述任一项所述的电源电路。
[0096]
具体实施中，电焊机为逆变电焊机，能够被加载后用于焊接。
[0097]
本申请实施例采用了创新的主功率驱动电路和工作方式，新颖的ves(辅助降压模块80)和ova(电压调节模块70)模块，独有的跳频控制技术，搭配针对不同焊接工艺过程要求而设置的开路电压软件控制策略，用多种方式实现了焊接电源开路电压的大范围调整，从而解决了现有焊接电源开路电压因不能调整或是有限范围调整而不能满足各种安规以及不同焊接工艺过程对开路电压的要求等问题，达到了避免常见的不能满安规的问题和实现不同焊接工艺过程的起弧和稳弧电压最优配置的效果。
[0098]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0099]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0100]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0101]
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0102]
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各
实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。