[发明专利]一种基于单片机PWM发生器的电弧控制方法和电路

说明书

本发明涉及电焊机技术领域，具体涉及一种基于单片机PWM发生器的电弧控制方法和电路；包括电弧控制系统输入、输出和单片机核心PWM控制三部分，本发明为了实现电焊机核心控制的统一和简化控制电路提高控制精度，采用单片机PWM发生器为核心并且以软件配合而成的焊机控制电路，其结构简单适用，成本低廉，安全可靠，普及性高等优点。可以完全替代目前的模拟电路设计方案，并且实现不同拓扑结构的主回路控制兼容，实现不同的焊接功能和电弧特性只需软件调整即可，产品一致性提高，维修也变得简单。保密性还可以通过软件加密实现，不像模拟电路控制的电路，很难加密，很容易被拷贝。并且由于采用单片机来控制，振荡频率十分的稳定，提高了可靠性。

技术领域

本发明涉及电焊机技术领域，具体涉及一种基于单片机PWM发生器的电弧控制方法和电路。

背景技术

现在电焊机所使用电弧控制方法一般分为电流型和电压型两种控制电路：一般主回路为全桥拓扑结构以电流型控制电路UC3846为PWM发生器来控制；半桥拓扑结构一般以电压型控制电路UC3525为PWM发生器来控制。从控制方案上来说这两种控制很难做到兼容，目前的状况是只能二选一，对电焊机规模生产增加了复杂性和生产成本，这两种方案的控制电路结构很不一样，实用范围也都有其局限性，并且由于是模拟电路构成的控制器，PWM的频率受到RC震荡器的温漂参数影响，不一样的温度条件下PWM的的频率将会发生改变，对于一台逆变式弧焊电焊机来说这个参数的改变或者不稳有时候是致命的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种基于单片机PWM发生器的电弧控制方法和电路，为了实现电焊机核心控制的统一和简化控制电路提高控制精度，采用单片机PWM发生器为核心并且以软件配合而成的焊机控制电路，其结构简单适用，成本低廉，安全可靠，普及性高等优点。可以完全替代目前的模拟电路设计方案，并且实现不同拓扑结构的主回路控制兼容。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于单片机PWM发生器的电弧控制电路，其特征在于，包括电弧控制系统输入、电弧控制系统输出和单片机核心PWM控制；所述电弧控制系统输入接收原边电流反馈、焊接电流反馈和焊接电压反馈的模拟量，通过所述单片机核心PWM控制的ADC模数转换器转换成数字量，并输入到电弧特性控制算法模块，处理后由电弧控制系统输出去控制PWM发生器。

优选的，所述电弧控制系统输入由原边电流反馈电路、焊接电流反馈电路、焊接电压反馈电路三路反馈信号组成。

优选的，所述原边电流反馈电路中，由电流互感器T1、D2、D3、D4、D5构成的整流桥、原边电流取样电阻R3和开关尖峰信号抑制C2组成原边电流采样电路；R4、R7、R8、C4构成原边电流反馈信号分压电路，一路作为刹车信号，在发生电流异常、主变压器偏磁、开关功率器件损坏的时关闭PWM输出，第二路作为全桥控制的逐脉冲封波控制；

所述焊接电压反馈电路由分压电路R1、R2、滤波电容C1和电压跟随器U2B组成；

所述焊接电流反馈电路由分压电路R18、R19、滤波电容C11和电压跟随器U2A组成，R5、C3、R6、C5为单片ACD采样输入阻抗匹配电路。

优选的，所述电弧控制系统输出由AB两路PWM驱动放大电路组成，A路PWM驱动放大电路由上管门极电路R9、D1、C6、R13、U3上管和下管门极电路R10、D7、C7、D10、R15、U3下管组成；B路PWM驱动放大电路由上管门极电路R11、D8、C8、R14、U4上管和下管门极电路R12、D9、C9、D11、R16、U4下管组成。

优选的，所述AB两路PWM驱动放大电路将单片机两路相位差180度的PWM信号放大后送至开关功率管驱动变压器。

优选的，所述单片机核心PWM控制，U1采用STM32F301C8T6芯片，包括PWM发生器、ADC模数转换和控制算法模块。