第六章控制电路工作原理

发布 2019-07-03 23:52:57 阅读 3970

控制电路是用以控制整机电路的开通与断开,并提供驱动电路、驱动模块电源的电路,要求输出稳定、可靠、控制灵敏的。

第一节脉宽调节器。

一、作用:脉宽调节器的作用是改变,工作电压、电流,以满足不同的焊接需求。

焊接要求:输出电流或电压可变,且电流、电压满足一定的函数关系(国际规定)。通常,以调节输出电压的方式控制输出。

而u0=n×d×ui(n为主变压器初级、次级匝数比,d为占空比,ui为输入电压),要改变输出电压,在一定的匝数比和输入电压条件下,可调节占空比,即调节脉宽。

二、调节方法:图6.1为一般脉宽调节器的基本电路,在正向输入的振荡信号一定的条件下,输出脉冲的占空比由基准电压决定,如图6.2:

由图6.2可知,只要改变基准电压,即可改变输出脉宽,达到调节占空比的目的。

三、cw3525集成脉宽调节器的工作原理。

图6.3为cw3525集成脉宽调节器的外部引脚配置和内部结构框图:

1、 各引脚功能脚为误差放大器正反向输入端,3脚为同步时钟控制输入端,4脚为振荡输出脚为振荡器输入,7脚为放电端,8脚为基准电位脚为比较器反相输入脚为脉冲输出引脚,12脚接地,13脚为芯片输出电压控制端,15脚为电源输入,16脚为输出基准电压。

2、 cw3525工作原理:cw3525动作后,由9脚对外部电路采样,与5脚的标准振荡信号(锯齿波)进行比较,确定输出脉宽,在锁存器进行锁存,在触发器控制下输出,11脚、14脚的的输出脉冲相位错开1800。8脚为基准电压端,当外部电路对地短路时,8脚电压变低,芯片停止工作(封波),同时,8脚也为慢启动端,当其电位从“1v”到“5v”缓慢增长时,输出脉冲的脉宽也由(最)窄到(最)宽变化。

0脚可控制比较坚输出,当其电位大于0.7v时,比较器反相输入端为“0”电压,芯片也停止工作。

3、 部分引脚与外部电路的连接:

通常,在9脚接入整机电路的输出电流电压的反馈信号与给定信号,从而调节脉宽,控制输出大小,保证输出稳定。8脚处理各种保护信号,一但出现异常,8脚电位迅速变低,停止工作,保护工作电路脚分别连接一定的转换电路,以得到符合要求的脉冲脚接直流稳压源(辅助电源脚接振荡信号(由电容和电阻组成)。

第二节反馈与给定。

一、 反馈与给定的作用:

给定是指所需设定的输出电流(电压),它是一个可变值,以满足可变电流(电压)的焊接需求。反馈即是对输出信号进行采样,并与设定值进行比较,以保证输出控制到设定要求。

二、 反馈与给定控制电路工作原理:

图6.4为反馈与给定控制电路原理图:

如图:反馈信号由分流器负端取出,是一个负电压信号,此电压信号与给定信号在运放反相输入端叠加后输入到动放,其简图如图6.5:

假设1、分流器电阻为0.375mω,即流过160a产生60mv的信号。

2、当电位器调到电阻最大时,输出电流为160a。

3、假负载电阻为0.165ω,即流过160a的电流时产生26.4v的压降。

此时,占空比d= vo = 26.4 =47%(不考虑主回路中压降),4、 当3525的9脚电压为这2v时,输出脉冲占空比为47%。

5、 由于q1、r12、r13组成31倍的反向放大器,即3140的输出电平值在0~5v变化时,9脚电压在5~0v之间变化,即要使9脚为2v即要求运放3140的6脚输出3v。

6、 因运放3140没有接入直流负反馈,其直流增益相当于开环增益(约为105),由v0==via求得其输出电平在0~5mv变化,则6脚电平为3v时,要求2脚输入vi=0.03mv。

v5+v给b=-0.03mv

v给b=-0.03-(-60mv)=59.97mv

i给b=59.97/100-0.5997ma

则rx=8v/0.5997ma=13.34kω

由以上假设可知,只要调节rx的值,便可设定最大输出电流,调节电位器w电压值,从而改变运放的输出电平,9脚电位则输出脉、电压也随之改变。

当负载改变时,导致输出电流变大时,使得a点电位变高(负值),b点电位下降(负值增大),c点电平上升,d点电平下降,脉宽(e)变大,又使得a点电位下降,形成了一个负反馈过程,保证了电路输出电流稳定,此时,电源的输出外特性如图6.6,为一稳流特性。

然而,为了达到“给定信号改变时,输出也跟着改变,最终达到动态平衡“的目的。在电路中给定信号中引入了反馈信号,如原理图中由d1、d2q1、w1等组成的信号给定电路,反馈电压由输出负端引出。当w1值改变后,引起脉宽改变,从而改变了输出电压。

输出电压反馈到信号给定电路,又改变了w1上的压降,从而,给定电压值、脉宽、输出电压也随着先后改变。最终,达到了动态的稳定,此时,输出外特性曲线如图6.7

由于运放的特性,要求在反馈信号与给定信号的比较中,反馈信号一定占优势。如果给定信号占优,运放输出低电平,使得q2截止,9脚电位约等于基准电压5v,此时,无脉冲输出。为了避免封波,在q1的基极引入稳压管d2,钳住电位。

不便给定电压过高。

稳压管d1控制了反向电流,避免r2影响给定而便外特性变差。r9(150k)和基准电压5v给电路指供了一个最小给定,保证电路能正常运作。同样,由cw3525 16脚引出一基准电压经分压后加到9脚,也给9脚提供了一个最小电压。

第三节保护控制电路。

cw3525集成脉宽调节器的8脚电平变低时,能使芯片停止工作。同时,由于输出脉冲,驱动电路,输出电路也将停止运作。所以,在8脚处联接了各种保护电路,一但电路出现异常,保护电路工作拉低8脚电位,保护电路如图6.

8一、过流保护控制电路(r3、c2、d4、r4、vs等组成)

通过电流耦合器对主电路进行不断地采样,一但出现异常(过流)过大的电流即通过r3给电容c2充电,使c2端电压大于8.2伏,击穿稳压管d4,在r4上形成压降,并使可控硅vs导通,拉低q1的基极电位,使得q1截止,q2基极(q1的集电极)电位变高,q2导通,拉低8脚(q2集电极)电位,使芯片cw3525保护。

二、过热保护控制电路(热敏开关k、r2等组成)

热敏开关安装于整机电路的散热器上,一只散热器温度过高(元器件散热不好),热敏开关便导通,同样使q1截止,q2导通,8脚电平变低,电路停止工作。

三、欠压保护控制电路(r5、d3、r7、r8等组成)

辅助电源正常工作时,输出24v的稳压直流电,并给q1基极提供 24-vd3 ×r8

(24-15) ×0.68≈0.7vr 压降。

使得q1导通,q2截止,cw3525正常工作。如果辅助电源出现异常(欠压),输出不足24v时,q1基极电位变低,q1基电位变低,q1截止,q2导通,8脚电位变低,保护电路。

欠压保护电路是为了避免因控制电路输出脉冲幅值偏低而引起驱动电路误导通而导致炸机而设置的。是保证电路安全的重要保护电路。

第四节输出转换控制电路。

cw3525能输出两个相位错开的脉冲信号(幅值为12v),但它仍然能满足驱动电路的要求,于是,要经过转换,电路原理图下:

如图:由脚输出脉冲加到三极管q1、q2、q3、q4,当11脚脉冲为高电平时,q1导通,q2截止,12v电流电压加到稳压管正端。而电容c1经24v直流充电后由于稳压管的作用无法放电,而形成15v的压降,它与12v电压串联,于是在1处得到27v的高电平输出,而2处仍保持约12v的电压。

当输出为低电平时,q1截止,q2导通,此时1处电平为15v,而2处被拉低,输出低电平。

同理,3处在14脚输出高电平时输出27v,14脚为低电平时输出15v,而4处则分别为12v。低电平。其波形如图6.10

第五节控制电路原理图。

图中,包含了脉宽调节器,给定与反馈控制电路,保护控制电路和输出转换电路。完成了电源需求的控制功能,其中,cw3525上脚所接的电容与电阻产生了约为160k的振荡信号,逆变开关的开关频率信号。

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