IGBT模塊在CO2氣體保護(hù)焊電源中的應(yīng)用： 

1．主電路設(shè)計(jì)

  CO2氣體保護(hù)焊中應(yīng)用比較廣泛的是細(xì)絲CO2焊，其熔滴過(guò)渡方式為短路過(guò)渡，其過(guò)渡過(guò)程實(shí)質(zhì)上是短路期間與燃弧期間不斷重的過(guò)程．每次短路時(shí)間為2~3ms，短路周期為10ms左右。
  為了能夠?qū)Χ搪愤^(guò)程進(jìn)行精確控制，主電路采用工作頻率很高的IGBT作為開(kāi)關(guān)功率器件。C02氣體保護(hù)焊電源的主電路采用全橋式結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

 

 
  2．控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

  (1)控制系統(tǒng)的構(gòu)成原理
  整個(gè)控制系統(tǒng)由單片機(jī)和外圍電路組成，系統(tǒng)構(gòu)成原理框圖如圖2所示。控制電路的主要單元電路有：

 

 
  ①80C196KB是INTEL 公司生產(chǎn)的MCS-96系列16 位高性能單片機(jī)，它具有強(qiáng)大的微處理能力，具有8KB EPROM、232B寄存器陣列、20個(gè)中斷源、脈寬調(diào)制輸出、高速I(mǎi)/O系統(tǒng)、空閑掉電兩種工作方式、16 位監(jiān)視定時(shí)器、4個(gè)16位軟件定時(shí)器、全雙工串行接口、帶采樣/保持的l0 位A/D 轉(zhuǎn)換器。其A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間僅需22μs，電流采樣轉(zhuǎn)換精度為1A。
  ②2764芯片為片外程序存儲(chǔ)器，用于存放控制程序。
  ③6264芯片為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于存放焊接電流和電壓采樣值，是為分析實(shí)時(shí)的焊接電流、電壓波形而專(zhuān)門(mén)擴(kuò)展的。
  ④MAX530是12 位D/A轉(zhuǎn)換器，精度達(dá)到12位，芯片工作電流只需250μA，轉(zhuǎn)換輸出電壓范圍在0~+4.096V 之間。

  (2)控制系統(tǒng)的基本工作原理

  80C196KB單片機(jī)控制系統(tǒng)采用脈寬調(diào)制(PWM)控制技術(shù)，通過(guò)對(duì)焊接電流、電壓信號(hào)的采樣，經(jīng)PI算法處理后，輸出控制參量。控制參量由 MAX530進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)后將其送入脈寬調(diào)制器SG3525，得到兩組相互反相的脈寬信號(hào)，經(jīng)EXJ3840功率放大后驅(qū)動(dòng)．IGBT的開(kāi)通和關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接電流的調(diào)節(jié)。
 
  3．控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

  細(xì)絲CO2焊要求電源輸出恒壓特性并配等速送絲，單片機(jī)系統(tǒng)采用電壓負(fù)反饋的PI算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電源的恒壓控制。利用80C196KB的高速輸入口HIS.0 捕捉同步脈沖，高速輸出口HSO. 0和HSO．1輸出兩路觸發(fā)脈沖，控制送絲電路的單相半控橋中晶閘管的導(dǎo)通角，實(shí)現(xiàn)等速送絲。

  (1) PI控制算法

  PI控制算法的遞推公式為

  式中：E(k)、E(k -1)分別為第屢次及k-l次電壓反饋值與給定值的偏差值；Uh、Ug分別為電壓反饋值及給定值；PI（k）、PI(k-l)分別為第走次及k-l次輸給MAX530的控制參量； Kp、Ki需經(jīng)過(guò)系統(tǒng)仿真獲得而整定。

  (2)控制主程序框圖

  控制主程序框圖如圖3所示。整個(gè)程序固化在E2PROM 2764內(nèi)，主要由主程序和，斷服務(wù)子程序組成，同時(shí)還有一些諸如顯示、譯碼、延時(shí)和PI運(yùn)算等子程序。主程序在焊接過(guò)程中有焊接開(kāi)關(guān)、顯示焊接電壓和電流以及中斷保護(hù)信號(hào)的功能，在焊接結(jié)束時(shí)具有自動(dòng)收弧功能。