[发明专利]一种250kHz弧焊电源斩波器及其控制方法

权利要求书

1.一种250kHz弧焊电源斩波器，其特征在于：包括，

电流设定模块、ARM控制单元、FPGA的PWM调制单元、驱动单元、ADC检测单元、斩波器单元和电流传感器LEM；其中，所述电流设定单元用于设定斩波器输出的电流信号值，经过所述ARM控制单元的SPI通信将电流信号传输至所述FPGA的PWM调制单元，所述FPGA的PWM调制单元对电流信号进行换算得到脉冲输出，所述驱动单元对所述斩波器主电路进行斩波调制，从而获得设定的电流输出值，所述ADC检测单元对所述电流输出值进行闭环检测，并将检测的电流输出值反馈至所述ARM控制单元和FPGA的PWM调制单元。

2.如权利要求1所述的250kHz弧焊电源斩波器，其特征在于：所述斩波器单元还包括直流电源、稳压电容C、Mosfet1及其RCD吸收回路、续流二极管D、电感L和电流传感器LEM；

其中，所述稳压电容C用于对所述直流电源进行稳压，Mosfet1用于斩波，电感L滤波后输出至负载；FPGA接收ARM电流输出指令，并生成高频250kHz的PWM波形驱动Mosfet1，LEM电流传感器采集输出电流值经滤波和高速ADC采样输入至FPGA进行闭环调节，获得恒定的输出电流。

3.如权利要求2所述的250kHz弧焊电源斩波器，其特征在于：所述斩波器主电路还包括第一稳压电容C1、第二稳压电容C1、第三稳压电容C3和第一电阻R1，快速续流二极管置于Q1之后，电感L1用于滤波，获得恒定的输出电流，电感L1在短路时进行电流限定，此时的PWM输出脉冲根据检测电流值进行闭环调节，维持短路电流的恒定。

4.如权利要求2或3所述的250kHz弧焊电源斩波器，其特征在于：还包括脉冲振荡吸收电路，所述脉冲振荡吸收电路包括Mosfet1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电容C4,在Mosfet1的D、S端设置RC吸收电路。

5.如权利要求4所述的250kHz弧焊电源斩波器，其特征在于：FPGA的控制芯片EP3C25Q240脉冲生成电路产生2路125kHz高频脉冲H1和H2，经脉冲变压器T1至钳位电路D3、D4和D5、D6，获得无噪声的高速脉冲，经过U1叠加，生成250kHz脉冲，经反相获得驱动Mosfet1的驱动芯片MIC4451。

6.如权利要求5所述的250kHz弧焊电源斩波器，其特征在于：还包括使能电路，所述使能电路包括第四电阻R4、第五电阻R5、D2、光耦U4和第六电阻R6，第四电阻R4和第五电阻R5分别连接D2的两端并与光耦U4相连接，第六电阻R6与光耦U4相连接；Enable+为高电位，经第四电阻R4至光耦U4，光耦导通，Pin5与Pin4接通，FPGA端电位发生变化，使能触发PWM脉冲输出。Enable+端为低电位，与之相反，FPGA关闭PWM输出。

7.如权利要求5或6所述的250kHz弧焊电源斩波器，其特征在于：所述控制芯片EP3C25Q240的硬件逻辑部分包括SPI接口、脉冲生成、电流采集和脉冲输出；所述控制芯片EP3C25Q240经SPI接收上位机电流输出指令，脉冲参数输出信号传输至脉冲生成模块，根据SPI接口的电流指令调制PWM脉冲参数，在低频GTAW频率内对250kHz脉冲进行调制，经脉冲输出模块输出250kHz驱动脉冲。

8.一种250kHz弧焊电源斩波器的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

ADC检测单元进行高速ADC采样，并检测电路是否发生短路，若未短路则结束控制；

若检测为发生短路，且窗口电路被触发，则确认发生短路，否则结束控制；

确认发生短路时，降低斩波器的PWM输出占空比，同时采集ADC值进行反馈，以维持较低的短路电流；

短路过程中，由于电极与工件间电阻极小，电路中发热严重，因此对电路的温度进行采集并判断是否过温；

检测短路结束，则恢复所设定的正常焊接电流，短路未结束，则持续输出短路电流；

熄弧指令发出，则结束焊接电流输出。