[发明专利]电弧加工用电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及驱动内置在电源装置中的逆变电路的开关元件驱动电路的控制。

背景技术

内置于电弧加工用电源装置中的逆变电路的开关元件若逆偏压降低，则会在关断时产生延迟，从而增加关断损失。

图4是现有技术的电弧加工用电源装置的电气连接图。在图4中，直流变换电路由1次整流电路DR1以及并联设于1次整流电路DR1的输出侧的平滑电容器C1形成。

逆变电路INV通过相对置的第1开关元件TR1到第4开关元件TR4形成全桥，将直流电压变换为高频交流电压之后输出。

变压器INT将由逆变电路INV变换的高频交流电压变换为适于电弧加工的高频交流电压，2次整流电路DR2对主变压器INT的输出进行整流，经由直流电抗器DCL来对消耗电极1和被加工物M之间提供电力，产生电弧。

图4所示的1次电流检测电路ID检测变压器INT的1次侧的输入电流并作为1次电流检测信号ID输出。输出电流检测电路OD检测主变压器INT的2次侧的输出电流并作为输出电流检测信号Od输出。1次过电流检测电路OCP将1次电流检测信号Id的值和省略图示的预先确定的基准电流信号If的值进行比较，若1次电流检测值成为基准电流值以上，则输出1次过电流检测信号Ocp。

图4中示出的输出控制电路SC进行使脉冲频率恒定来调制脉冲宽度的PWM控制，按照输出电流检测信号Od来控制彼此错开半周期的第1输出控制信号Sc1和第2输出控制信号Sc2的脉冲宽度。然后，若输入1次过电流检测信号Ocp，则在规定时间T1的期间禁止所述第1输出控制信号Sc1以及第2输出控制信号Sc2的输出。

图2是使用了脉冲变压器的、例如图1中示出的第1开关元件驱动电路DK1的详细图，第1开关元件驱动电路DK1由1次驱动开关元件TR5、脉冲变压器PT、2次驱动开关元件TR6、电阻器R6以及逆偏置电容器C2形成，1次驱动开关元件TR5响应第1输出控制信号Sc1而导通，响应于该1次驱动开关元件TR5的导通而将规定的电压施加在脉冲变压器PT的1次线圈上，按照该施加电压而产生感应电压，并将其输出到脉冲变压器PT的2次线圈。接下来，响应于感应电压而切断2次驱动开关元件TR6，经由电阻器R6对形成逆变电路的第1开关元件TR1的栅极施加正偏压，并且经由电阻器R5以及电阻器R6向逆偏置电容器C2提供电流，生成逆偏压。

图5是说明现有技术的动作的波形定时图。在图5中，图5(A)的波形表示1次过电流检测信号Pcp，图5(B)的波形表示第1输出控制信号Sc1，图5(C)的波形表示第2输出控制信号Sc2，图5(D)的波形表示第1开关驱动信号Dk1，图5(E)的波形表示第2开关驱动信号Dk2。

在图5所示的时刻t＝t1，图5(B)所示的第1输出控制信号Sc1成为高电平后，图2所示的第1开关元件驱动电路Dk1的1次驱动开关元件TR5导通，将规定的1次电压施加到脉冲变压器PT的1次线圈N1。并且，脉冲变压器PT若在1次线圈被施加1次电压，则在2次线圈N2产生感应电压。

在时刻t＝t1，响应于感应电压而切断2次驱动开关元件TR6，经由电阻器R6向形成逆变电路的第1开关元件TR1施加正偏压，使其导通。进而，经由电阻器R6将电流提供给逆偏置电容器C2，并且经由电阻器R5将电流提供给逆偏置电容器C2，生成逆偏压(例如-8V)。

在时刻t＝t2，图5(B)所示的第1输出控制信号Sc1成为低电平后，切断1次驱动开关元件TR5，停止对脉冲变压器T1的1次线圈N1施加1次电压。

在时刻t＝t2，停止对图2所示的脉冲变压器T1的1次线圈N1施加1次电压后，停止产生2次线圈N2的感应电压。此时，若2次驱动开关元件T6导通，则从正偏压变化为逆偏压(例如从+16V到-8V)，切断图4所示的第1开关元件TR1。

此时，在时刻t＝t2，若电弧产生中发生长时间短路，则图4所示的1次过电流检测电路OCP检测到由长时间短路形成的1次过电流，并输出1次过电流检测信号Ocp。然后，输出控制电路SC在输入1次过电流检测信号Ocp后，在预先确定的时间T1(例如逆变器周期的2周期)的期间，禁止第1输出控制信号Sc1以及第2输出控制信号Sc2的输出，使逆变电路的动作停止，由此避免由于长时间短路的电力损耗的增加而导致的开关元件的损坏。

但是，如图5(C)所示，若第2输出控制信号Sc2的输出禁止时间变长，则逆偏置电容器C2的电荷被放电，从而导致逆偏压降低。