MOSFET调控的快速充放电精密电阻点焊电源研究
发布时间：2021-10-16 14:13
精密电阻点焊是实现微型零件连接的重要焊接方法。由于微型零件的热惯性小以及内外表层温差小,使得其在焊接时容易出现零件熔毁、不能正常熔合,焊接质量不稳定及成品率低等问题,因此,必须对焊接能量、电极压力、电极形状等进行更加精密的控制。传统微型零件焊接电源存在焊接能量上升慢、能量控制响应速度慢以及控制精度低等不足,难以满足其焊接需求。研究能量控制更加精密的点焊电源,对提高微型零件焊接质量具有重要意义。针对微型零件点焊对焊接电源的特殊要求,研究了一种基于金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET,Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）调控的快速充放电精密电阻点焊电源。旨在提高点焊电源控制精度和响应速度的同时,也能保证电源的生产效率。采用基于半桥逆变拓扑的电容组快速充电电路和基于Buck变换的电容组放电电路作为电源主电路,完成了主电路中关键器件的参数设计及选型。设计了以高性能数字信号控制器（DSC,Digital signal controllers）为核心的控制系统,主要完成了驱动电路、采样电路、保护电路以及人机交互系统电路等的设计...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电阻焊原理图
图 1-2 各种点焊电源的焊接电流波形[49]Fig.1-2 Welding current waveform of various spot welding power[49]以看出，单相交流式焊接电源输出的电流峰值有限，电流波，对于工件加热较慢，仅适用焊接厚度不大的钢板；对于某材料，需要快速加热，最大限度地减少散热，有效地加热焊电流波形最适合于焊接此类材料，但由于加热快，电流波形接飞溅较严重的缺点；逆变式焊接电源能精确地控制焊接电于焊接要求很高的精密点焊或容易产生焊接飞溅的高强度钢纹波，控制精度和响应速度还不够高，不能满足某些需要更；晶体管式点焊电源由工作在高频状态下，其控制精度高接输出能量，由晶体管直接控制焊接能量输出，具有较快的流波形。
图 2-4 电源电路图Fig.2-4 Power supply circuit为保证控制系统各部分电路的正常工作，需设计电源电路为其提供合适的电压。控制系统电路、霍尔电流传感器和信号采样电路都需要±15V 电源，开关量控制电路需要24V 电源，MOSFET 驱动电路需要 18V 电源，DSC 芯片需要 3.3V 的工作电压。采用稳压电源芯片 L7815、L7915、L7818、L7824、LM2576-3.3 设计电源电路，其输出电压分别为+15V、-15V、+18V、+24V、+3.3V。按相应稳压电源芯片的数据手册内容及建议设计电路即可。为 DSC 供电的 3.3V 电源电路如图 2-4 所示，其中 LED1 为电源工作指示灯，电源电路正常则灯亮。2.3.3.2 复位电路和时钟电路
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSP的逆变交流电阻焊电源控制[J]. 曹彪,李海波,庞少辉. 华南理工大学学报(自然科学版). 2015(03)
[2]电阻焊晶体管电源的恒流充电系统设计[J]. 余文捷,曹彪. 科学技术与工程. 2012(14)
[3]基于DSP的高频逆变电阻点焊电源的研究[J]. 曾敏,魏良红,马成,曹彪. 机械工程学报. 2011(06)
[4]交流电阻点焊中电极位移波动特征的分析[J]. 王先锋,孟国香,谢文华,冯正进. 焊接学报. 2010(11)
[5]汽车车灯的精密电阻点焊[J]. 杨凯,曹彪,余文捷. 电焊机. 2010(05)
[6]微型电阻焊技术的研究进展[J]. 莫秉华,郭钟宁. 材料导报. 2009(23)
[7]微型电容储能点焊机的研制及应用[J]. 苏利龙,白钢,胡亚真,朱瑞峰. 热加工工艺. 2009(23)
[8]高频晶体管式电阻点焊电源的研制[J]. 曹彪,王晓东,范丰欣,李建国. 焊接学报. 2009(07)
[9]微型零件精密电阻点焊技术及其应用[J]. 杨景卫,曹彪. 焊接. 2009 (06)
[10]电阻焊显微焊接及其阶梯波输出脉冲[J]. 杨仕桐,李远波,李光范. 焊接学报. 2009(03)
博士论文
[1]微电阻点焊条件下的质量控制问题研究[D]. 万晓东.华中科技大学 2016
硕士论文
[1]大功率电容储能点焊机电源系统的研究[D]. 付凯林.南昌航空大学 2016
[2]高频逆变电阻点焊电源的研制[D]. 周华飞.华南理工大学 2015
[3]波控晶体管式电阻点焊电源的研制[D]. 余文捷.华南理工大学 2012
[4]基于ARM的电阻点焊控制器[D]. 徐旭.南昌航空大学 2010
本文编号：3439952
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电阻焊原理图
图 1-2 各种点焊电源的焊接电流波形[49]Fig.1-2 Welding current waveform of various spot welding power[49]以看出，单相交流式焊接电源输出的电流峰值有限，电流波，对于工件加热较慢，仅适用焊接厚度不大的钢板；对于某材料，需要快速加热，最大限度地减少散热，有效地加热焊电流波形最适合于焊接此类材料，但由于加热快，电流波形接飞溅较严重的缺点；逆变式焊接电源能精确地控制焊接电于焊接要求很高的精密点焊或容易产生焊接飞溅的高强度钢纹波，控制精度和响应速度还不够高，不能满足某些需要更；晶体管式点焊电源由工作在高频状态下，其控制精度高接输出能量，由晶体管直接控制焊接能量输出，具有较快的流波形。
图 2-4 电源电路图Fig.2-4 Power supply circuit为保证控制系统各部分电路的正常工作，需设计电源电路为其提供合适的电压。控制系统电路、霍尔电流传感器和信号采样电路都需要±15V 电源，开关量控制电路需要24V 电源，MOSFET 驱动电路需要 18V 电源，DSC 芯片需要 3.3V 的工作电压。采用稳压电源芯片 L7815、L7915、L7818、L7824、LM2576-3.3 设计电源电路，其输出电压分别为+15V、-15V、+18V、+24V、+3.3V。按相应稳压电源芯片的数据手册内容及建议设计电路即可。为 DSC 供电的 3.3V 电源电路如图 2-4 所示，其中 LED1 为电源工作指示灯，电源电路正常则灯亮。2.3.3.2 复位电路和时钟电路
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSP的逆变交流电阻焊电源控制[J]. 曹彪,李海波,庞少辉. 华南理工大学学报(自然科学版). 2015(03)
[2]电阻焊晶体管电源的恒流充电系统设计[J]. 余文捷,曹彪. 科学技术与工程. 2012(14)
[3]基于DSP的高频逆变电阻点焊电源的研究[J]. 曾敏,魏良红,马成,曹彪. 机械工程学报. 2011(06)
[4]交流电阻点焊中电极位移波动特征的分析[J]. 王先锋,孟国香,谢文华,冯正进. 焊接学报. 2010(11)
[5]汽车车灯的精密电阻点焊[J]. 杨凯,曹彪,余文捷. 电焊机. 2010(05)
[6]微型电阻焊技术的研究进展[J]. 莫秉华,郭钟宁. 材料导报. 2009(23)
[7]微型电容储能点焊机的研制及应用[J]. 苏利龙,白钢,胡亚真,朱瑞峰. 热加工工艺. 2009(23)
[8]高频晶体管式电阻点焊电源的研制[J]. 曹彪,王晓东,范丰欣,李建国. 焊接学报. 2009(07)
[9]微型零件精密电阻点焊技术及其应用[J]. 杨景卫,曹彪. 焊接. 2009 (06)
[10]电阻焊显微焊接及其阶梯波输出脉冲[J]. 杨仕桐,李远波,李光范. 焊接学报. 2009(03)
博士论文
[1]微电阻点焊条件下的质量控制问题研究[D]. 万晓东.华中科技大学 2016
硕士论文
[1]大功率电容储能点焊机电源系统的研究[D]. 付凯林.南昌航空大学 2016
[2]高频逆变电阻点焊电源的研制[D]. 周华飞.华南理工大学 2015
[3]波控晶体管式电阻点焊电源的研制[D]. 余文捷.华南理工大学 2012
[4]基于ARM的电阻点焊控制器[D]. 徐旭.南昌航空大学 2010
本文编号：3439952
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