JPS6247106B2 - - Google Patents
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- JPS6247106B2 JPS6247106B2 JP2775282A JP2775282A JPS6247106B2 JP S6247106 B2 JPS6247106 B2 JP S6247106B2 JP 2775282 A JP2775282 A JP 2775282A JP 2775282 A JP2775282 A JP 2775282A JP S6247106 B2 JPS6247106 B2 JP S6247106B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/06—Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
- B23K9/067—Starting the arc
- B23K9/0672—Starting the arc without direct contact between electrodes
- B23K9/0673—Ionisation of the arc gap by means of pulsed or high-frequency voltages
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、出力トランスの一次側にスイツチ
ング回路、二次側に整流出力回路および高周波回
路を接続して、スイツチング周波数を制御するこ
とによつて整流出力の大きさを変化させる様にし
た溶接用電源装置に関し、特には、出力トランス
の偏磁によるスイツチング回路の半導体素子の破
壊を防止する制御回路の改良に関するものであ
る。[Detailed Description of the Invention] This invention connects a switching circuit to the primary side of an output transformer, and a rectifier output circuit and a high frequency circuit to the secondary side, and controls the switching frequency to control the magnitude of the rectifier output. The present invention relates to a welding power supply device in which the voltage is changed, and particularly to an improvement in a control circuit that prevents damage to semiconductor elements in a switching circuit due to biased magnetization of an output transformer.
出力トランスの一次側にスイツチング回路、二
次側に整流出力回路を接続した例えば直流TIG溶
接用電源装置としては、二次側の整流出力の検出
量を一次側にフイードバツクして前記スイツチン
グ回路を周波数制御する様にしたものがある。こ
のスイツチング回路と、フイードバツク制御系を
備える直流TIG溶接用電源装置は、他の幾つかの
方式の電源装置に比べ大容量リアクトルを不用に
し、しかも応答性と精度を格段に向上する利点を
有している。しかしこうした利点を有する反面、
所謂出力トランスの偏磁現象に起因してスイツチ
ング素子に過大電流の流れることがあるため、動
作の安定度と装置の信頼性を高く維持するには何
等かのスイツチング素子保護手段が必要になつて
くる。 For example, in a DC TIG welding power supply device in which a switching circuit is connected to the primary side of an output transformer and a rectifier output circuit is connected to the secondary side, the detected amount of the rectifier output on the secondary side is fed back to the primary side to control the frequency of the switching circuit. There are things that can be controlled. A DC TIG welding power supply equipped with this switching circuit and feedback control system has the advantage of not requiring a large-capacity reactor compared to some other types of power supplies, and dramatically improving response and accuracy. ing. However, while having these advantages,
Because excessive current may flow through the switching element due to the so-called biased magnetism of the output transformer, some kind of switching element protection method is required to maintain high operational stability and equipment reliability. come.
特に、アーク起動をおこなうための高周波回路
を備えた装置では、起動時に、偏磁を生じやすく
するノイズが上記高周波回路からスイツチング制
御回路へ侵入するので、起動時でのスイツチング
素子保護手段が非常に重要となる。 In particular, in devices equipped with a high-frequency circuit for arc starting, noise that tends to cause biased magnetization enters the switching control circuit from the high-frequency circuit at the time of start-up, so it is extremely important to take measures to protect the switching element at the time of start-up. becomes important.
そこで、この要求に応えるため、本出願人は先
に特願昭56−56016号に於いて、高速で且つ高精
度な制御特性を保有したまま、スイツチング素子
の破壊を防止し得る溶接用電源装置を提案した。 Therefore, in order to meet this demand, the present applicant previously proposed in Japanese Patent Application No. 56-56016 a welding power supply device that can prevent destruction of switching elements while maintaining high-speed and high-precision control characteristics. proposed.
この提案の溶接用電源装置を要約すると、整流
出力の検出量をフイードバツクしてスイツチング
回路を周波数制御する制御回路とともに、この制
御回路に優先して作動し、スイツチングを行う半
導体素子に流れる電流が所定値に達した時、当該
半導体素子をオフする別の制御回路を設けたもの
である。 To summarize the proposed welding power supply device, it includes a control circuit that feeds back the detected amount of rectified output to control the frequency of the switching circuit, and a control circuit that operates with priority over this control circuit to control the current flowing through the semiconductor element that performs switching to a predetermined level. Another control circuit is provided to turn off the semiconductor element when the value is reached.
先ず、この発明の理解を容易にするため、第1
図および第2図を参照してこの発明の前提である
上記電源装置の一例を説明する。 First, in order to facilitate understanding of this invention, the first
An example of the power supply device, which is the premise of the present invention, will be explained with reference to the drawings and FIG.
第1図に於いて、1は商用電源を整流かつ平滑
することによつて得られる直流電源で、スイツチ
ング回路2に供給されている。スイツチング回路
2は、出力トランス3の一次側巻線にプツシユプ
ル接続される2個のスイツチングトランジスタ2
0,21を主要素に構成されていて、そのスイツ
チング電流は出力トランス3の一次側に供給され
る。また出力トランス3の二次側巻線に接続され
る整流出力回路4は、整流ダイオードブリツジ4
0とリアクトル41から成り、その出力端には電
極トーチ5と母材6が接続されている。そして、
電極トーチ5と母材6間には、溶接開始時にそれ
らに高周波を印加し、良好にアークスタートさせ
る高周波回路7が設けられている。この高周波回
路7は、高周波カツプリングコイル70、高周波
発生回路71、高周波が出力トランス側に流れる
のを防止するバイパスコンデンサ72とから構成
されている。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a DC power source obtained by rectifying and smoothing a commercial power source, which is supplied to a switching circuit 2. The switching circuit 2 includes two switching transistors 2 that are push-pull connected to the primary winding of the output transformer 3.
The switching current is supplied to the primary side of the output transformer 3. Further, the rectifier output circuit 4 connected to the secondary winding of the output transformer 3 includes a rectifier diode bridge 4.
0 and a reactor 41, the output end of which is connected to an electrode torch 5 and a base material 6. and,
A high frequency circuit 7 is provided between the electrode torch 5 and the base material 6 to apply a high frequency to them at the start of welding to properly start the arc. This high frequency circuit 7 is composed of a high frequency coupling coil 70, a high frequency generation circuit 71, and a bypass capacitor 72 that prevents high frequency waves from flowing to the output transformer side.
前記スイツチング回路2を周波数制御する第1
の制御回路8は、整流出力電流を検出する第1の
電流検出器80、この電流検出器80の出力を基
準設定電圧Edと比較する誤差増幅制御回路8
1、この誤差増幅制御回路81の出力を出力トラ
ンスの一次側と二次側を絶縁した状態でスイツチ
ング制御回路83に伝達する、フオトカツプラを
使用した信号伝達回路82、およびスイツチング
回路2を制御するスイツチング制御回路83とに
より構成される。なお、このスイツチング制御回
路83は、信号伝達回路82の出力レベルに対応
する周波数でスイツチングトランジスタ20,2
1を交互にオン、オフする二相クロツク発生回路
(図示せず)、および本出願人が先に提案している
二相クロツク間に休止期間を介在させるオフタイ
ム発生回路(図示せず)を含んでいる。 A first circuit that controls the frequency of the switching circuit 2.
The control circuit 8 includes a first current detector 80 that detects a rectified output current, and an error amplification control circuit 8 that compares the output of this current detector 80 with a reference setting voltage Ed.
1. A signal transmission circuit 82 using a photo coupler that transmits the output of this error amplification control circuit 81 to a switching control circuit 83 with the primary and secondary sides of the output transformer insulated, and a switching circuit that controls the switching circuit 2. It is constituted by a control circuit 83. The switching control circuit 83 controls the switching transistors 20 and 2 at a frequency corresponding to the output level of the signal transmission circuit 82.
A two-phase clock generation circuit (not shown) that alternately turns on and off 1, and an off-time generation circuit (not shown) that interposes a rest period between two-phase clocks, which was previously proposed by the applicant. Contains.
前記第1の制御回路8に優先して作動し、スイ
ツチングトランジスタ20,21に流れる電流が
所定値に達した時、そのトランジスタ20,21
をオフする第2の制御回路9は、スイツチング電
流、即ちトランジスタ20,21に流れる電流を
検出する第2の電流検出器90、この電流検出器
90の出力と一定の基準電圧Ekとを比較する比
較増幅器91とにより構成される。なお、基準電
圧Ekは、トランジスタ20,21に流れる許容
電流の限界を設定する電圧で、電流検出器90の
特性やトランジスタ20,21の最大特性等を考
慮して定められる。 It operates with priority over the first control circuit 8, and when the current flowing through the switching transistors 20, 21 reaches a predetermined value, the switching transistors 20, 21
The second control circuit 9 that turns off the switching current includes a second current detector 90 that detects the switching current, that is, the current flowing through the transistors 20 and 21, and compares the output of this current detector 90 with a constant reference voltage Ek. Comparing amplifier 91. Note that the reference voltage Ek is a voltage that sets the limit of the allowable current flowing through the transistors 20 and 21, and is determined in consideration of the characteristics of the current detector 90, the maximum characteristics of the transistors 20 and 21, and the like.
続いてこの電源装置の動作を説明すると、ま
ず、アーク起動時は、高周波発生回路71から高
周波を発生させ、カツプリングコイル70を介し
て電極トーチ5と母材6間に高周波を印加し、そ
の間にアークを発生させる。そしてアークが発生
すると、高周波発生回路71の動作を停止させ
る。このようにしてアークが形成されると、整流
出力電流は第1の電流検出器80により検出さ
れ、この電流検出器80の出力と第1の基準設定
電圧Edが誤差増幅制御回路81により誤差増幅
され、更にその誤差増幅制御回路81の出力は信
号伝達回路82を介してスイツチング制御回路8
3に伝達されてこのスイツチング制御回路83に
よりスイツチング回路2が制御される。即ちこの
第1の制御回路8は、整流出力が基準設定電圧
Edに対応した大きさとなる様常時フイードバツ
ク制御を行うことになる。一方、スイツチング回
路2に流れる電流は第2の電流検出器90により
検出され、この電流検出器90の出力は、比較増
幅器91によつて一定の基準電圧Ekと比較され
る。そしてこの第2の制御回路9が動作する時、
言い換えれば、偏磁現象等の回路の異常に生じて
いずれかのトランジスタに基準電圧Ekに対応す
る許容最大電流以上の異常電流が流れた時は、比
較増幅器91の出力がハイレベルとなりスイツチ
ング制御回路83を介してトランジスタ20,2
1をオフし、従つて第1の制御回路8の動作も停
止させる。この状態は比較増幅器91の出力がハ
イレベルの間継続する。そして上記の異常電流が
一時的なものである限り、トランジスタ20,2
1に流れる電流が許容最大電流以下の状態に復帰
した時に、前記トランジスタ20,21のオフの
状態は解除され、再び第1の制御回路8は機能す
る様になつて元の定常状態に復帰する。この様に
して異常電流がトランジスタに流れ始めると、第
1の制御回路8の動作に優先して第2の制御回路
9が動作をし、当該トランジスタを強制的にオフ
にしてトランジスタの破壊を防ぐ様にしている。
そしてこの様な動作を行つている間も負荷に対し
電力の供給が行われ、溶接動作の継続を可能にし
ている。 Next, the operation of this power supply device will be explained. First, when starting an arc, a high frequency is generated from the high frequency generation circuit 71, and the high frequency is applied between the electrode torch 5 and the base material 6 via the coupling coil 70. generate an arc. When an arc occurs, the operation of the high frequency generation circuit 71 is stopped. When an arc is formed in this way, the rectified output current is detected by the first current detector 80, and the output of this current detector 80 and the first reference setting voltage Ed are error amplified by the error amplification control circuit 81. Furthermore, the output of the error amplification control circuit 81 is sent to the switching control circuit 8 via the signal transmission circuit 82.
3, and the switching circuit 2 is controlled by this switching control circuit 83. In other words, the first control circuit 8 has a rectified output that is equal to the reference setting voltage.
Constant feedback control will be performed to ensure that the size corresponds to Ed. On the other hand, the current flowing through the switching circuit 2 is detected by a second current detector 90, and the output of this current detector 90 is compared with a constant reference voltage Ek by a comparison amplifier 91. When this second control circuit 9 operates,
In other words, when an abnormality in the circuit such as a magnetic bias phenomenon occurs and an abnormal current exceeding the allowable maximum current corresponding to the reference voltage Ek flows through any transistor, the output of the comparator amplifier 91 becomes high level and the switching control circuit Transistors 20,2 through 83
1 is turned off, and therefore the operation of the first control circuit 8 is also stopped. This state continues while the output of comparison amplifier 91 is at a high level. As long as the above abnormal current is temporary, the transistors 20, 2
When the current flowing through the first control circuit 1 returns to a state below the allowable maximum current, the off state of the transistors 20 and 21 is released, and the first control circuit 8 becomes functional again, returning to the original steady state. . In this way, when an abnormal current begins to flow through a transistor, the second control circuit 9 operates in priority to the operation of the first control circuit 8, and forcibly turns off the transistor to prevent destruction of the transistor. I'm doing it like that.
Even while performing such an operation, power is supplied to the load, making it possible to continue the welding operation.
なお、異常電流が流れたときには、トランジス
タ20,21を保護すればよいので、上記のよう
に完全オフ状態となるように電流をクランプせ
ず、若干の能動状態を保つように一定の安全な電
流にクランプされることもある。 Note that when an abnormal current flows, it is only necessary to protect the transistors 20 and 21, so instead of clamping the current so that it is completely off as described above, a constant safe current is applied so that it remains slightly active. It may also be clamped.
以上の様に第1の制御回路8に優先して動作す
る第2の制御回路9を設けることによつて、偏磁
に起因するトランジスタの破壊が防止される。し
かし、一般にこの破壊防止が完全に保証されるに
は、制御回路9の制御速度或いはトランジスタの
応答性がスイツチング電流の上昇傾き、つまり
di/dtよりも充分に高速でなければならない。第
2図は、スイツチング回路2のトランジスタ2
0,21に流れるスイツチング電流波形の三つの
形態を表しているが、基準電圧Ek(許容最大電
流に対応)およびトランジスタの最大定格電流に
対応する電流検出器90の出力レベルEMを図の
様に設定した場合、A,Bの電流はトランジスタ
を破壊しないが、偏磁等に起因して生じるCの電
流はトランジスタを破壊するおそれがある。即
ち、電流Aは制御回路9が作動せず従つてトラン
ジスタの破壊も無く、また電流Bも、制御回路9
は作動するが、その制御速度はdi/dtに対して充
分に高速となるためトランジスタの破壊には到ら
ないのに対して、電流Cは、di/dtが急峻である
ため制御速度がその変化に追従出来ず、つまり制
御遅れ時間Tの期間内に電流値が最大定格電流値
を越えることになつて、結局この期間T内でトラ
ンジスタを破壊するおそれが生じてくる。そして
この破壊は、前述のアーク起動用高周波回路を備
えた電源装置において起動時に特に生じやすくな
る。この様なことから、制御回路9或いはトラン
ジスタの高速性が要求される訳であるが、実際に
はこうした要求に充分に応える素子が無く、低価
格で汎用の素子を使う限りに於いては上述の破壊
が生じる危険がないとは言えなかつた。 As described above, by providing the second control circuit 9 which operates preferentially to the first control circuit 8, destruction of the transistor due to biased magnetism can be prevented. However, in general, in order to completely guarantee this prevention of destruction, the control speed of the control circuit 9 or the responsiveness of the transistor must be such that the rising slope of the switching current, that is,
Must be sufficiently faster than di/dt. FIG. 2 shows the transistor 2 of the switching circuit 2.
0 and 21, the output level EM of the current detector 90 corresponding to the reference voltage Ek (corresponding to the maximum allowable current) and the maximum rated current of the transistor is as shown in the figure. If set, the currents A and B will not destroy the transistor, but the current C generated due to biased magnetism etc. may destroy the transistor. That is, the current A does not operate the control circuit 9, so there is no destruction of the transistor, and the current B also does not operate the control circuit 9.
operates, but its control speed is sufficiently high relative to di/dt, so that it does not destroy the transistor, whereas the control speed of current C is high enough relative to di/dt to It is not possible to follow the change, that is, the current value exceeds the maximum rated current value within the period of the control delay time T, and there is a risk that the transistor will eventually be destroyed within this period T. This breakdown is particularly likely to occur during startup in a power supply device equipped with the above-mentioned high-frequency circuit for arc starting. For this reason, high-speed performance of the control circuit 9 or the transistor is required, but in reality there are no elements that fully meet these requirements, and as long as low-cost, general-purpose elements are used, the above-mentioned It cannot be said that there is no risk of destruction.
それ故に、この発明の主な目的は、一般的な低
価格な素子を使用したままで、アーク起動用高周
波回路を備える電源装置におけるトランジスタ等
のスイツチング素子の破壊防止をより一層確実化
することにある。 Therefore, the main purpose of the present invention is to further ensure the prevention of destruction of switching elements such as transistors in a power supply device equipped with a high-frequency circuit for arc starting, while using common low-cost elements. be.
この発明を要約すれば、アーク起動用高周波回
路を備え、整流出力の検出量をフイードバツクし
てスイツチング制御をするフイードバツク系を有
する溶接用電源装置に於いて、前記フイードバツ
ク系の制御回路(第1の制御回路)と、この制御
回路に優先して動作する半導体素子オフ用の制御
回路(第2の制御回路)と、第2の制御回路にお
いて半導体素子をオフする基準値を、アーク起動
時には定格電流より充分小さな値に設定し、アー
ク起動後には定格電流以上で且つ最大許容電流以
下の値に設定する第3の制御回路を設けたもので
ある。なお、アーク起動時に基準値を定格電流よ
りも十部小さな値に設定するが、この十分小さな
値とは、オフ信号が出力されて半導体素子が実際
にオフするまでの間に流れる電流をその最大許容
電流以下にする値である。 To summarize the present invention, in a welding power supply apparatus having a high-frequency circuit for arc starting and a feedback system for performing switching control by feedback of a detected amount of rectified output, the control circuit for the feedback system (a first control circuit), a control circuit for turning off the semiconductor element (second control circuit) that operates with priority over this control circuit, and a reference value for turning off the semiconductor element in the second control circuit, at the rated current when starting the arc. A third control circuit is provided which sets the current to a sufficiently smaller value, and after starting the arc, sets the current to a value that is higher than the rated current and lower than the maximum allowable current. Note that when starting the arc, the reference value is set to a value ten parts smaller than the rated current, but this sufficiently small value is defined as the maximum current that flows between when the off signal is output and when the semiconductor element actually turns off. This is the value to keep the current below the allowable current.
以下この発明の実施例を図面を参照して説明す
る。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第3図はこの発明の実施例である溶接用電源装
置の回路図である。なお、第1図に示す電源装置
と同一部分には同一符号を付してあり、以下にお
いてはその部分の説明を略する。 FIG. 3 is a circuit diagram of a welding power supply device according to an embodiment of the present invention. Note that the same parts as those of the power supply device shown in FIG. 1 are given the same reference numerals, and the description of those parts will be omitted below.
構成に於いて第1図と相違する部分は、第2の
制御回路9に切換スイツチ92で切換選択される
二つの基準設定電圧Ek1,Ek2を設けたことと、
アーク起動時には上記基準設定電圧Ek1に切換
え、アーク起動後には上記基準設定電圧Ek2に切
換える第3の制御回路10を設けたことである。
二つの基準設定電圧のうち電圧Ek1は、トランジ
スタ20,21の定格電流に対応する電流検出器
90の出力より充分小さな値に設定され、電圧
Ek2は、最大許容電流に対応する電流検出器90
の出力より小さく且つ定格電流に対応する電流検
出器90の出力より大きい値に設定されている。
すなわち、第2の制御回路9では、切換スイツチ
92で電圧Ek1が選択されたときトランジスタ2
0,21の定格電流より充分小さな電流がトラン
ジスタをオフする基準値となり、電圧Ek2が選択
されたときトランジスタ20,21の最大許容電
流より小さく且つ定格電流より大きい電流がトラ
ンジスタをオフする基準値となる。 The difference in the configuration from FIG. 1 is that the second control circuit 9 is provided with two reference setting voltages Ek 1 and Ek 2 that are selected by a changeover switch 92.
The third control circuit 10 is provided, which switches to the reference set voltage Ek 1 at the time of starting the arc, and switches to the reference set voltage Ek 2 after starting the arc.
Of the two reference setting voltages, the voltage Ek 1 is set to a value sufficiently smaller than the output of the current detector 90 corresponding to the rated current of the transistors 20 and 21, and the voltage
Ek 2 is the current detector 90 corresponding to the maximum allowable current
is set to a value smaller than the output of the current detector 90 and larger than the output of the current detector 90 corresponding to the rated current.
That is, in the second control circuit 9, when the voltage Ek 1 is selected by the changeover switch 92, the transistor 2
A current sufficiently smaller than the rated current of transistors 20 and 21 is the reference value for turning off the transistor, and when voltage Ek 2 is selected, a current smaller than the maximum allowable current of transistors 20 and 21 and larger than the rated current is the reference value for turning off the transistor. becomes.
第3の制御回路10は、電流検出器80の出力
を受けて上記切換スイツチ92を制御する一方、
この実施例では同時に高周波発生回路71の制御
もおこなう。この制御回路10の回路図を第4図
に示す。電流検出器80からの出力は基準電圧
Esとの比較をおこなう比較器12に導かれる。
この基準電圧Esは、アーク起動後の溶接電流に
対応する電圧値に設定されていて、アーク起動前
の小電流時には比較器12は出力せず、アーク起
動後の一定の電流値に達したときに比較器12は
出力する。この比較器12は本発明のアーク起動
状態検出手段を構成している。比較器12の出力
は、リレー14を制御するトランジスタ13をオ
ンし、また高周波発生回路71の駆動を停止す
る。リレー14はトランジスタ13のオフ時に切
換スイツチ92を電圧Ek1に設定させているが、
トランジスタ13がオンすると切換スイツチ92
を電圧Ek1から電圧Ek2に切換える。このリレー
14は本発明のスイツチ作動手段を構成してい
る。 The third control circuit 10 receives the output of the current detector 80 and controls the changeover switch 92, while
In this embodiment, the high frequency generation circuit 71 is also controlled at the same time. A circuit diagram of this control circuit 10 is shown in FIG. The output from the current detector 80 is the reference voltage
It is led to a comparator 12 which performs a comparison with Es.
This reference voltage Es is set to a voltage value corresponding to the welding current after starting the arc, and the comparator 12 does not output when the current is small before starting the arc, but when the current reaches a certain value after starting the arc. Comparator 12 outputs. This comparator 12 constitutes the arc starting state detection means of the present invention. The output of the comparator 12 turns on the transistor 13 that controls the relay 14 and also stops driving the high frequency generation circuit 71. The relay 14 sets the changeover switch 92 to voltage Ek 1 when the transistor 13 is off, but
When the transistor 13 is turned on, the changeover switch 92
Switch from voltage Ek 1 to voltage Ek 2 . This relay 14 constitutes the switch operating means of the present invention.
以上の構成から、高周波発生回路71が駆動し
ているときには、つまりアーク起動時には、第2
の制御回路9の基準設定電圧がEk1となり、高周
波発生回路71の駆動していないとき、つまりア
ーク起動後には上記基準設定電圧がEk2となる。 From the above configuration, when the high frequency generation circuit 71 is driving, that is, when starting the arc, the second
The reference setting voltage of the control circuit 9 becomes Ek 1 , and when the high frequency generation circuit 71 is not driven, that is, after arc starting, the reference setting voltage becomes Ek 2 .
次にこの電源装置の動作を説明する。 Next, the operation of this power supply device will be explained.
まず高周波発生回路71を駆動すると、高周波
がカツプリングコイル70を介して電極トーチ5
と母材6間に印加されてアークが発生する。前述
のようにこの高周波の発生は、電流検出器80の
出力が基準電圧Esに達する迄継続し、その間に
溶接電流が増加していく。そしてもし、このアー
ク起動時に出力トランス3の偏磁が生じなけれ
ば、第2の制御回路9が動作することなく基準電
圧がEk1からEk2に切換わり、且つ高周波発生回
路71の動作が停止して定常の状態に移行する。
この定常状態においては、第1の制御回路9での
基準電圧がトランジスタ20,21の定格電流以
上となるため、各トランジスタを最大定格付近で
作動させることができる。 First, when the high frequency generation circuit 71 is driven, the high frequency is transmitted to the electrode torch 5 via the coupling coil 70.
is applied between the base material 6 and an arc is generated. As described above, the generation of this high frequency continues until the output of the current detector 80 reaches the reference voltage Es, and during that time the welding current increases. If biased magnetization of the output transformer 3 does not occur at the time of starting the arc, the reference voltage will be switched from Ek 1 to Ek 2 without the second control circuit 9 operating, and the operation of the high frequency generation circuit 71 will be stopped. and enters a steady state.
In this steady state, the reference voltage in the first control circuit 9 is equal to or higher than the rated current of the transistors 20 and 21, so each transistor can be operated near its maximum rating.
一方、アーク起動時に高周波が第1の制御回路
8に流入してスイツチングタイミングを狂わせ、
それによつて出力トランス3の偏磁を生じさせる
とトランジスタ20,21に流れる電流が低電流
状態から急激に増大する。しかしこのアーク起動
時での第2の制御回路9の基準電圧は、定格電流
より充分小さい電流に対応する電圧Ek2であるか
ら、上記の偏磁による電流の急峻な増大は早いタ
イミングで検出されてトランジスタ20,21の
オフ動作がおこなわれる。すなわち、di/dtが急
峻であつても、基準電圧Ek2が非常に低いためそ
の立上がりの最初の付近で異常状態が検出され、
それ故トランジスタの制御遅れ時間T内に最大許
容電流を越える電流が流れることなく、トランジ
スタ20,21がオフされることになる。 On the other hand, when the arc is started, high frequency waves flow into the first control circuit 8 and disturb the switching timing.
When this causes biased magnetization in the output transformer 3, the current flowing through the transistors 20 and 21 increases rapidly from a low current state. However, since the reference voltage of the second control circuit 9 at the time of starting the arc is the voltage Ek 2 corresponding to a current sufficiently smaller than the rated current, the sudden increase in current due to the above-mentioned biased magnetization is detected at an early timing. Then, the transistors 20 and 21 are turned off. In other words, even if di/dt is steep, the reference voltage Ek 2 is so low that an abnormal state is detected near the beginning of its rise.
Therefore, the transistors 20 and 21 are turned off without a current exceeding the maximum allowable current flowing within the transistor control delay time T.
このように、高周波発生回路71からの高周波
に起因して偏磁しやすいアーク起動時において、
第2の制御回路9の基準電圧を低く設定すること
によりトランジスタの破壊を完全に防ぐことがで
きる。なお、アーク起動後に偏磁が生じた場合
は、di/dtがそれ程急峻にならないため、第2の
制御回路9の基準電圧が定格電流に対応する電圧
値付近の大きさEk2であつても、トランジスタの
制御遅れ時間T内に最大許容電流を越えることが
ないようにトランジスタをオフできる。 In this way, at the time of starting the arc, which tends to be biased due to the high frequency from the high frequency generation circuit 71,
By setting the reference voltage of the second control circuit 9 low, destruction of the transistor can be completely prevented. Note that if biased magnetization occurs after arc starting, di/dt will not become so steep, so even if the reference voltage of the second control circuit 9 is Ek 2 near the voltage value corresponding to the rated current. , the transistor can be turned off so that the maximum allowable current is not exceeded within the transistor control delay time T.
以上の実施例は直流TIG溶接機に適用した電源
装置であるが、この発明は、プラズマ溶接機等の
他の溶接機にも適用することができる。 Although the above embodiment is a power supply device applied to a DC TIG welding machine, the present invention can also be applied to other welding machines such as a plasma welding machine.
以上詳述したように、この発明によれば、特に
アーク起動用の高周波に起因してアーク起動時に
偏磁が生じ、さらにスイツチング電流に異常が生
じても常にdi/dtの小さい段階で半導体素子をオ
フすることができる。したがつて、制御回路、半
導体素子の応答性を高速にしなくても充分に装置
を保護でき、しかも使用素子が汎用の低価格のも
のでよく、また制御回路も簡単な構成でよいた
め、高信頼性にして低価格な電源装置にすること
ができる。さらに、半導体素子を最大定格付近で
作動させることができるため、能率を向上する利
点もある。 As detailed above, according to the present invention, even if biased magnetization occurs during arc starting due to the high frequency for arc starting, and furthermore, even if an abnormality occurs in the switching current, the semiconductor element is always activated at a stage where di/dt is small. can be turned off. Therefore, the device can be sufficiently protected without increasing the response speed of the control circuit and semiconductor elements, and the elements used can be general-purpose and low-priced ones.The control circuit can also have a simple configuration, so it is not expensive. A reliable and low-cost power supply device can be obtained. Furthermore, since the semiconductor element can be operated near its maximum rating, there is also the advantage of improving efficiency.
第1図はこの発明の前提である直流TIG溶接用
電源装置のブロツク図、第2図は同電源装置のス
イツチング電流波形を示す。また第3図はこの発
明の実施例である直流TIG溶接用電源装置のブロ
ツク図、第4図は同電源装置の第3の制御回路の
回路図を示す。
2……スイツチング回路、20,21……スイ
ツチングトランジスタ(半導体素子)、3……出
力トランス、4……整流出力回路、7……アーク
起動用高周波回路、8……第1の制御回路、9…
…第2の制御回路、10……第3の制御回路。
FIG. 1 is a block diagram of a DC TIG welding power supply device which is the premise of this invention, and FIG. 2 shows the switching current waveform of the same power supply device. Further, FIG. 3 is a block diagram of a DC TIG welding power supply device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a circuit diagram of a third control circuit of the same power supply device. 2... Switching circuit, 20, 21... Switching transistor (semiconductor element), 3... Output transformer, 4... Rectifier output circuit, 7... High frequency circuit for arc starting, 8... First control circuit, 9...
...Second control circuit, 10...Third control circuit.
Claims (1)
チング回路と、このスイツチング回路を一次側に
接続し、二次側に整流出力回路とアーク起動用高
周波回路とを接続した出力トランスと、 この出力トランスの整流出力の検出量をフイー
ドバツクして前記スイツチング回路を周波数制御
する第1の制御回路と、 この第1の制御回路に優先して動作するととも
に前記半導体素子に流れる電流を検出する電流検
出器とこの電流検出器で検出した電流値と所定の
基準値とを比較する比較器とを備え、前記電流検
出器で検出した電流が前記所定の基準値に達した
とき前記半導体素子に流れる電流をオフすべくオ
フ信号を前記第1の制御回路に出力する第2の制
御回路と、を備えた溶接用電源装置において、 前記第2の制御回路は、前記所定の基準値を、
前記オフ信号が出力されて半導体素子が実際にオ
フするまでの間に半導体素子に流れる電流をその
最大許容電流以下にする第1の値と、前記半導体
素子の最大許容電流以下で且つ定格電流以上の第
2の値のいずれかに切り換えるスイツチ手段を含
み、さらにアーク起動時および起動後を検出する
アーク起動状態検出手段と、このアーク起動状態
検出手段でアーク起動時を検出しているときには
前記第1の値を選択し、アーク起動後を検出して
いるときには前記第2の値を選択するよう前記ス
イツチ手段を作動させるスイツチ作動手段と、を
備える第3の制御回路を設けたことを特徴とする
溶接用電源装置。[Claims] 1. A switching circuit using at least two semiconductor elements, an output transformer in which the switching circuit is connected to the primary side, and a rectifier output circuit and a high-frequency circuit for arc starting are connected to the secondary side. , a first control circuit that controls the frequency of the switching circuit by feeding back the detected amount of the rectified output of the output transformer; and a first control circuit that operates with priority over the first control circuit and detects the current flowing through the semiconductor element. a current detector and a comparator that compares the current value detected by the current detector with a predetermined reference value, and when the current detected by the current detector reaches the predetermined reference value, the semiconductor element A welding power supply device comprising: a second control circuit that outputs an off signal to the first control circuit to turn off the flowing current, wherein the second control circuit adjusts the predetermined reference value to
a first value that makes the current flowing through the semiconductor element less than or equal to its maximum allowable current from when the off signal is output until the semiconductor element actually turns off; and a first value that is less than or equal to the maximum allowable current of the semiconductor element and greater than or equal to the rated current. further includes an arc starting state detecting means for detecting when the arc starts and after the arc starts; and when the arc starting state detecting means detects the arc starting time, 1, and a switch actuating means for operating the switch means to select the second value when detecting after arc starting. A power supply device for welding.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2775282A JPS58145367A (en) | 1982-02-22 | 1982-02-22 | Power source device for dc tig welding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2775282A JPS58145367A (en) | 1982-02-22 | 1982-02-22 | Power source device for dc tig welding |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58145367A JPS58145367A (en) | 1983-08-30 |
| JPS6247106B2 true JPS6247106B2 (en) | 1987-10-06 |
Family
ID=12229748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2775282A Granted JPS58145367A (en) | 1982-02-22 | 1982-02-22 | Power source device for dc tig welding |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58145367A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0320046Y2 (en) * | 1984-09-25 | 1991-04-30 | ||
| JP7220013B2 (en) * | 2019-10-04 | 2023-02-09 | 株式会社ダイヘン | welding power supply |
-
1982
- 1982-02-22 JP JP2775282A patent/JPS58145367A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58145367A (en) | 1983-08-30 |
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