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一種基于交流信號的逆變電焊機輸出電流檢測電路及檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于交流信號的逆變電焊機輸出電流檢測電路及檢測方法，本發明利用三極管Q1基極與發射極的導通壓降，與二極管D3的管壓降相近的原理，使得三極管Q1發射極電壓與逆變電焊機輸出電流成比例關系，作為檢測信號輸出。從而能夠采用較少的元器件既可實現逆變電焊機輸出電流精確檢測，電路既簡單，響應速度又快。
【專利說明】—種基于交流信號的逆變電焊機輸出電流檢測電路及檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電焊機技術，具體涉及電焊機輸出電流檢測技術。
【背景技術】
[0002]逆變電焊機為了對焊接電流進行精確控制需要實時檢測電焊機輸出電流，目前一般采用霍爾電流傳感器或分流器等器件在電焊機的輸出端檢測電焊機輸出電流。若采用霍爾電流傳感器的優點是實現檢測電路與主電路隔離，但霍爾電流傳感器的成本高，尤其是大電流霍爾傳感器；而且霍爾電流傳感器需要電源供電，檢測電路復雜。若采用分流器的方案成本低，但不能夠實現監測電路與主電路隔離，抗干擾能力差。
[0003]針對上述電焊機輸出電流檢測方案所存在的問題，專利號為200910216856.1的中國專利給出了 一種逆變電焊機輸出電流檢測方法，該方法主要是利用電壓比較器和三極管來實現電流的檢測。但是該方案中涉及到的檢測電路中相應的元器件還是比較多，檢測電路還是比較復雜成本比較高；還有就是該方案中采用到電壓比較器，由于電壓比較器的響應時間，從而造成整個檢測電路存在響應時間長、響應速度慢的問題。

【發明內容】

[0004]針對現有逆變電焊機輸出電流檢測方案存在結構復雜、成本高、響應速度慢等問題，本發明的第一個目的在于提供一種結構結構簡單、響應時間短的逆變電焊機輸出電流檢測電路。
[0005]作為本發明的第二個目的，本發明基于上述檢測電路還提供一種檢測方法。
[0006]為了達到上述目的，本發明采用如下的技術方案:
[0007]基于交流信號的逆變電焊機輸出電流檢測電路，所述檢測電路包括信號采樣單元和信號處理單元，所述信號采樣單元包括電流互感器和全橋整流電路，
[0008]所述電流互感器置于主變壓器的初級或次級，其輸出端與全橋整流電路相接，并形成與主變壓器原邊交流電流輸入對應的交流電流信號；
[0009]所述信號采樣單元還包括電壓采樣電路，所述電壓采樣電路由二極管D3與電路Rl串接形成，并與全橋整流電路的輸出端相接；
[0010]所述信號處理單元包括放電電阻R2、電容Cl以及三極管Q1，所述三極管Ql的基極連接電壓采集電路的采樣電壓，其發射極通過電容Cl接地，并作為檢測信號輸出端，所述放電電阻R2與電容Cl并接。
[0011]在檢測電路的優選方案中，所述電壓采樣電路采樣的電壓值為二極管D3的管壓降Vak和在電阻Rl上形成的電壓之和，且電阻Rl上電壓與主變壓器初級或次級的電流值成正比關系。
[0012]作為本發明的第二目的，基于交流信號的逆變電焊機輸出電流檢測方法，所述檢測方法利用三極管Ql基極與發射極的導通壓降，與二極管D3的管壓降相近的原理，使得三極管Ql發射極電壓與逆變電焊機輸出電流成比例關系，作為檢測信號輸出。
[0013]在檢測方法的優選方案中，所述檢測方法利用電流互感器Tl檢測變壓器的初級或次級，在電流互感器Tl的輸出端形成與交流電流輸入對應的交流電流信號，再由全橋整流電路對電流互感器Tl產生的交流電流信號進行整流變成直流電流；
[0014]該直流電流經過二極管D3和電阻Rl形成采樣電壓，該采樣電壓為二極管D3的管壓降和在電阻Rl上形成的電壓之和，且電阻Rl上電壓與變壓器初級或次級電流值成正比關系；
[0015]該采樣電壓連接至三極管Ql的基極，三極管Ql導通，電源VCC通過三極管Ql向電容Cl充電，三極管Ql工作在飽和狀態，三極管Ql的發射極電壓Ve跟隨基極電壓，與電阻Rl上電壓相等，并作為檢測信號輸出。
[0016]進一步的，所述檢測方法中，當電容Cl上的電壓加上三極管Ql基極與發射極的導通壓降高于Ql基極電壓時，三極管Ql處于截止狀態，電容Cl上電壓通過電阻R2放電，Cl上電壓緩慢降低。
[0017]根據上述方案形成的逆變電焊機輸出電流檢測電路和檢測方法基于交流信號，能夠在保證檢測精度的情況下大大減少檢測電路的元器件的使用量，從而能夠大大簡化電路的組成，降低電路的制作成本。
[0018]同時，摒棄采用比較器，從而大大降低檢測電路的響應時間，提高檢測電路的響應速度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]以下結合附圖和【具體實施方式】來進一步說明本發明。
[0020]圖1為本發明中基于交流信號的逆變電焊機輸出電流檢測電路的電路原理圖。【具體實施方式】
[0021]為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。
[0022]參見圖1，其所示為本發明提供的基于交流信號的逆變電焊機輸出電流檢測電路的電路原理圖。由圖可知，整個檢測電路分為前部的電壓信號采樣單元和后面的信號處理單元。
[0023]電壓信號采樣單元主要由電流互感器Tl、全橋整流電路(Dl、D2、D4、D5)、電壓采用電路(D3、Rl)構成。
[0024]其中，電流互感器Tl置于主變壓器的初級或次級(該主變壓器的原邊輸入交流電流信號)，檢測變壓器的初級或次級，在電流互感器Tl的輸出端形成與主變壓器的交流電流輸入對應的交流電流信號。
[0025]由二極管D1、D2、D4和D5組成的全橋整流電路與電流互感器Tl的輸出端相接，對電流互感器Tl產生的交流電流信號進行整流變成直流電流。
[0026]電壓采樣電路由二極管D3的負極與電阻Rl串接組成，其與全橋整流電路輸出相接，對全橋整流電路輸出的直流電流進行采樣形成采樣電壓，該采樣電壓為二極管D3的管壓降Vak和在電阻Rl上形成的電壓VRl相加，且電阻Rl上電壓VRl與變壓器初級或次級電流值成正比關系。
[0027]檢測電路中的信號處理單元主要包括三極管Q1、放電電阻R2、電容Cl。其中三極管Ql的基極連接電壓采樣電路中二極管D3的正極，其集電極直接連接電源VCC，而發射極通過電容Cl接地，并且作為檢測信號輸出端；放電電阻R2與電容Cl并接。
[0028]由此形成的逆變電焊機輸出電流檢測電路，其在進行逆變電焊機輸出電流檢測時，首先逆變電焊機中主變壓器的原邊輸入交流電流，利用置于變壓器的初級或次級的電流互感器Tl，檢測變壓器的初級或次級，在Tl的輸出端形成與交流電流輸入對應的交流電流號。
[0029]接著，通過二極管D1、D2、D4和D5組成的全橋整流電路對電流互感器Tl產生的交流電流信號進行整流變成直流電流。
[0030]再者，該直流電流經過二極管D3和Rl進行采樣，形成采樣電壓，采樣電壓為二極管D3的管壓降Vak和在Rl上形成的電壓VRl相加，其中Rl上電壓VRl與變壓器初級(或次級)電流值成正比關系。
[0031]采樣電壓連接三極管Ql的基極，三極管Ql導通，電源VCC通過三極管Ql向電容Cl充電，三極管Ql工作在飽和狀態，三極管Ql的發射極電壓Ve (即為檢測電路的信號輸出電壓)跟隨基極電壓Vb。
[0032]由于三極管Q l發射極電壓低于基極電壓，且差值為Ql基極與發射極導通壓降Vbe。而且三極管Ql基極連接采樣電壓，故三極管Ql基極電壓與采樣電壓相同:Vb=Vak+VRl。
[0033]由此，三極管Ql的發射極電壓Ve (即信號輸出電壓)=Vb-Vbe=Vak+VRl_Vbe
[0034]因二極管D3的管壓降Vak與三極管Ql基極與發射極導通壓降Vbe都為PN結壓降，所以兩個值近似即:Vak ^ Vbe0
[0035]所以:三極管Ql的發射極電壓Ve (即信號輸出電壓)=VRl。
[0036]由于Rl上電壓VRl與變壓器初級(或次級)電流值成正比關系，從而三極管Ql發射極電壓Ve與逆變電焊機輸出電流成比例關系，可以作為檢測信號輸出。
[0037]其中，當電容Cl上電壓加上三極管Ql基極與發射極的導通壓降Vbe高于Ql基極電壓Vb時，Ql處于截止狀態，電容Cl上電壓通過電阻R2放電，Cl上電壓緩慢降低。
[0038]若輸入交流電流信號為一系列脈沖信號時，當脈沖峰值在電阻Rl上產生的電壓VRl再次高于Cl上電壓時，Ql將再次導通，此時信號輸出電壓=VRl,故檢測電路工作時信號輸出電壓一直跟隨脈沖信號的在Rl上形成電壓的峰值。
[0039]因電焊機輸出電流與流過主變壓器的原邊電流峰值為比例關系，所以信號輸出電壓與與焊機的輸出電流成比例關系，既可實現對焊機的輸出電流進行檢測。
[0040]由上可知，本方案利用三極管Ql基極與發射極的導通壓降，與二極管D3的管壓降相近的原理，使得三極管Ql發射極電壓與逆變電焊機輸出電流成比例關系，作為檢測信號輸出。從而能夠采用較少的元器件既可實現逆變電焊機輸出電流精確檢測，電路既簡單，響應速度又快。
[0041]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.基于交流信號的逆變電焊機輸出電流檢測電路，所述檢測電路包括信號采樣單元和信號處理單元，所述信號采樣單元包括電流互感器和全橋整流電路，其特征在于， 所述電流互感器置于主變壓器的初級或次級，其輸出端與全橋整流電路相接，并形成與主變壓器原邊交流電流輸入對應的交流電流信號； 所述信號采樣單元還包括電壓采樣電路，所述電壓采樣電路由二極管D3與電路Rl串接形成，并與全橋整流電路的輸出端相接； 所述信號處理單元包括放電電阻R2、電容Cl以及三極管Q1，所述三極管Ql的基極連接電壓采集電路的采樣電壓，其發射極通過電容Cl接地，并作為檢測信號輸出端，所述放電電阻R2與電容Cl并接。
2.根據權利要求1所述的基于交流信號的逆變電焊機輸出電流檢測電路，其特征在于， 所述電壓采樣電路采樣的電壓值為二極管D3的管壓降Vak和在電阻Rl上形成的電壓之和，且電阻Rl上電壓與主變壓器初級或次級的電流值成正比關系。
3.基于交流信號的逆變電焊機輸出電流檢測方法，其特征在于，所述檢測方法利用三極管Ql基極與發射極的導通壓降，與二極管D3的管壓降相近的原理，使得三極管Ql發射極電壓與逆變電焊機輸出電流成比例關系，作為檢測信號輸出。
4.根據權利要求3所述的基于交流信號的逆變電焊機輸出電流檢測方法，其特征在于，所述檢測方法利用電流互感器Tl檢測變壓器的初級或次級，在電流互感器Tl的輸出端形成與交流電流輸入對應的交流電流信號，再由全橋整流電路對電流互感器Tl產生的交流電流信號進行整流變成直流電流； 該直流電流經過二極管D3和電阻Rl形成采樣電壓，該采樣電壓為二極管D3的管壓降和在電阻Rl上形成的電壓之和，且電阻Rl上電壓與變壓器初級或次級電流值成正比關系; 該采樣電壓連接至三極管Ql的基極，三極管Ql導通，電源VCC通過三極管Ql向電容Cl充電，三極管Ql工作在飽和狀態，三極管Ql的發射極電壓Ve跟隨基極電壓，與電阻Rl上電壓相等，并作為檢測信號輸出。
5.根據權利要求4所述的基于交流信號的逆變電焊機輸出電流檢測方法，其特征在于，所述檢測方法中，當電容Cl上的電壓加上三極管Ql基極與發射極的導通壓降高于Ql基極電壓時，三極管Ql處于截止狀態，電容Cl上電壓通過電阻R2放電，Cl上電壓緩慢降低。
【文檔編號】G01R19/00GK103612039SQ201310611304
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2013年11月26日
【發明者】陳振剛, 陳良, 邱冀寶, 莫桂敏, 莫文雄, 馮光永, 翟會杰, 徐永勝, 沈飛, 高世杰, 蔡濤, 裘超群, 丁俊捷, 祁劍, 王 琦 申請人:上海通用重工集團有限公司, 上海通用電焊機股份有限公司