逆变焊机维修TIG200氩弧焊机维修电路详细分析（作者352-624-827）: 3.jpg

本帖最后由 维修妹妹 于 2017-1-4 11:11 编辑

一.氩弧焊基本工作原理介绍：
氩弧焊即钨极惰性气体保护弧焊，指用工业 钨或活性钨作不熔化电极，惰性气体(氩气)作保护的焊接方法，简称TIG。
1、氩弧焊的起弧方式氩弧焊的起弧采用高压击穿的起弧方式，先在电极针(钨针)与工件间加以 高频高压，击穿氩气，使之导电，然后供给持续的电流，保证电弧稳定。
2、氩弧焊的一般要求对气体的控制要求:要求气体先来后走，氩气是较易 被击穿的惰性气体，先在工件与电极针间充满氩气，有利于起弧，焊接完成后保持送气，有助于防止 工件迅速冷却防止氧化，保证了良好的焊接效果。电流的手开关控制要求:要求按下手开关时电流较气延迟，手开关断开(焊接 结束后)，根据要求延时供气电流先断。高压的产生与控制要求:氩弧焊机采用高压高频起弧的方式，则要求起弧时 有高压，起弧后高压消失。干扰的防护要求:氩弧焊的起弧高压中伴有高频，其对整机电路产生严重的 干扰，要求电路有很好的防干扰能力。
3、氩弧焊机与手弧焊机工作电路的差别 氩焊机与手弧焊机在主回路、辅 助电源、驱动电路、保护电路等方面都是相似的。但它在后者的基础上增加了几项控制:1、手开关控制；2、高频高压控制；3、增压起弧控制。另外在输出回路上氩弧焊机采用负极输出方式，输出负 极接电极针，而正极接工件。


(1)电源启动过程
当焊机电源开关合上时，交流220V电压经热敏电阻1PTC6、1NTC1→1NTC2→ 1NTC3对整流桥供电，正常后辅助电源输出24V直流电，使场效应管1Q3导通，继 电器1JD2得电吸合，短路启动电阻，转为正常供电状态。(这也称电源软启动， 主要是防止在电源开关闭合时产生浪涌电流)
（2）电源过压保护 当供电电压过压时，稳压管1ZD2导通,使光耦1IC1输出 晶体管导通，场效应管1Q3因栅极接地而截止，继电器1JD2断电，常开触点断开，使启动电阻接入回路中，降低了供电电压起到保护作用，当系统供电电压正常时，继电器重新闭 合，短接启动电阻，焊机恢复正常供电。如果误将电源接到380V电源上时，压敏电阻1RT1因过压被击穿，电源和 1PTC6直接构成回路，这样大电流流过热敏电阻1PTC6(又是消磁电阻）并快速发 热，电阻随之变大，当达到一定温度时，该热敏电阻呈开路状态，把电路断开 起到保护电路的作用。
2、手开关控制电路分析：
焊枪手 开关控制过程：（见图一）
氩弧焊机要求先供氩气，后供焊接电流，即提前供气，滞后停气，这些都 是通过手开关控制电路实现的。当焊机主开关合上后，辅助电源工作，给控制电路提供了24V的直流电。手 开关未合上时，24V直流电源通过电阻1R11使三极管1Q5导通，IQ5的集电极通过 插件X4Y的3脚接到SG3525A芯片的8脚回路，经T形滤波器（L、C26组成，抗干扰 作用）对地短路，此时SG3525A处于封波状态，电路无输出。当手开关K3合上时， 24V直流电通过热敏电阻1PTC5→电感线圈1T3、1T2（一组）→K3→电感线圈1T3、T2（另一组）→1PTC4→1R13使1Q6导通，这时三极管1Q5的基极电位被拉低而 关断.（慢启动电路开始工作）此电压又经1D11、1R9加到场效应管1Q4的栅极， 使1Q4导通，24V继电器1JD3得电吸合，使电磁阀工作，开始供气。而SG3525A的 8脚电位由于缓起电阻，电容的作用充电电压缓慢增加，经过一定时间后SG3525A 开始工作，焊机输出电压，这样，实现了提前供气的目的，提前供气时间由缓 起动电组（R116).电容（C108)的大小决定。在手开关控制电路中，电感1T2、1T3及电容1C25、1C26起到防止干扰引起 开关误导通及开关在通断时产生的过电压。而热敏电阻1PTC4、1PTC5有限流作用，保护手开关不因电流过大而损坏。 在焊接结束，手开关断开后，1Q6截止，1Q5导通，SG3525A的8脚电位被拉 低，电路停止输出，由于电容1C4，1C6上仍充有电能，它通过1R9、1R7放电仍可使场效应管1Q4导通，保持电磁阀的吸合，继续供气。直到放电电压低于1Q4 的导通电压才释放继电器1JD3,停止供气。从而实现了滞后停气的目的。
3、给定电路与反馈电路分析


给定： 给定是指设定焊机所需要的输出电流，以满足焊接的工艺需求，给 定可通过外接电位器（VR3）调节。
反馈：即是对输出的电流信号进行采样，并与给定电流值进行比较，并通 过脉宽调制器的输出脉宽对逆变器开关管的导通时间加以控制，保证输出电流的稳定。
5（1）电流控制电路工作原理： （见图二）
电流反馈信号由焊机输出的分流 器取一个负电压信号，由插座X5的2脚输入，与给定电流信号（正电压）叠加后输入到运算放大器CA3140的反相输入端2脚， 由于运算放大器的开环特性，要求正负输入端“互需”，给定电流信号与反馈 电 流信号叠加后接近于零，但不是零（正输入端3脚接地），电流反馈的负信号一定 要占优势。此优势被运算放大器放大后，经过电阻R108、R113加到脉宽控 制三极 管Q102的基极，此三极管组成的是一倍的反向放大器。主要用于控制焊 机输出电 流的大小。假设三极管Q102截止时，SG3525A的9脚通过电阻R117接于16脚的5V基准电 压，（9脚电压必须小于5V，否则会出现封波现象），此时11、14脚输出脉冲为 满宽（输出最大），当9脚电位受电流反馈控制被拉低时，11、14脚输出脉冲开 始收窄（输出变小），具体情况分析如下：
(1)当输出电流为零时（空载）只有给定信号时： CA3140的2脚为正电压，6脚输出为零，Q102截止，3525A的9脚电压为最高（为设定值接近5V)，11、14 脚输出脉冲为满宽，输出最大。（有利于引弧)
(2)当输出电流的反馈信号与给定信号一定时：（焊机工作状态）CA3140的2脚为负电压，此时，6脚输出为正电压，Q102处于放大状态，SG3525A的9脚电 压随着给定信号和反馈信号叠加后相应下降，此时11、14脚输出脉冲相应的脉 宽，焊机按给定电流大小工作.
(3)当给定不变时，而输出电流因负载变化而改变时：当电流实然变大时， 由于电流反馈是负电压信号，电流反馈信号相对变得更低（负电压增加），则 CA3140的2脚更负，6脚的正电平上升，由于Q102为反向放大，使SG3525A的9脚 电位下降，11、14脚的输出脉冲宽收窄，电流回到原来状态，达到稳流的目的。
(4)当给定变化时（增大或减小）输出电流应相应变化：如当给定电流增加时（调节VR3使给定的正电压增加），CA3140的6脚电位会下降（因为给定是正 电压），SG3525A的9脚电位会上升，11、14脚输出的脉宽会增宽，输出电流增 大，这时电流反馈的负电压也会增加，会使输出再次下降，为了使输出不因给 定增加而下降，电路采用了电压负反馈和电压跟随器电路来提供给定电压来解 决这一问题。此电路由Q20、ZD3、ZD4、和部分电阻组成电压跟随器。当增大给 定电流时，输出电流和电压相应增加，使电压反馈的负电压相应减小，稳压管 ZD4负端电压增加，Q20为电压跟随器，所以发射极电压也增高，使电流给定电 压也随着增高，保证了CA3140的6脚电压不因反馈电流增加而变化。达到了增加 给定电流的目的，反之当给定电流调小时，分析过程和上述一样。
（2）小电流引弧补偿电路分析 小电流引弧补偿电路（引弧成功转换电路）小电流引弧补偿电路是由三极管Q101、电阻R105、R106、R112、二极管 D101,C105、C106等组成。（见图三） 为了保证氩弧焊机在引弧过程中(特别是在给 定电流较小情况下)，不因负反馈电流变化（增加）使CA3140的6脚过早输出正电压，导致焊机输出电流电压 降低，影响引弧而设置的。其工作过程如下：在给定电流一定时（特别是在小电流工作时）这个给定的正电压在A点只有 0.04V左右甚至更低，在引弧过程中电流负反馈的电压（负电压）会超过这个值， 使CA3140的6脚输出正电压，导致焊机输出下降，影响正常引弧，所以电路采用 加预偏正电压来解决小电流引弧困难问题，即由+12V电压经电阻R112→D101→ R105→R103→R104→地回路，在A点分压约0.28V(比给定电压高）的正电压，

在引弧成功后CA3140的6脚输出正电压，这时输出电流很大，超过了实际给定电 流，此时6脚输出的正电压使三极管Q101导通，旁路了这个预置电压，输出电流 回到实际给定电流值。为了控制最小工作电流，由+12V→R102→R103→R104→地，在A点分压为0.044V，{ 12V ´( R103 + R104) = 0.044V }实现了小电流引弧的目的，R102 + R103 + R104

4、SG3525A集成脉宽调制工作原理： 脉宽调节的原理是用（集成电路内部）一个电压比较器，在正输入端输入一个三角波（内部产生）在负输入端输入一直流电平（外部通过9脚输入）比较 后输出一方波，通过改变负端输入的直流电平大小（即给定电流电压与电流负 反馈电压叠加后经运放CA3140A的6脚输出），可改变输出方波的脉宽。达到调 节主逆变管输出电流的大小。波形如下图四


系统提示图片发不上来了，先到这里吧！有时间再下续！谢谢大家的支持！

本帖最后由 维修妹妹 于 2017-1-5 08:37 编辑

                  今天有点时间再给大家续上一点3525芯片分析
TIG200氩弧焊机维修电路详细分析（续1）
4、SG3525A集成脉宽调制工作原理：
脉宽调节的原理是用（集成电路内部）一个电压比较器，在正输入端输入一个三角波（内部产生）在负输入端输入一直流电平（外部通过9脚输入）比较 后输出一方波，通过改变负端输入的直流电平大小（即给定电流电压与电流负 反馈电压叠加后经运放CA3140A的6脚输出），可改变输出方波的脉宽。达到调 节主逆变管输出电流的大小。波形如下图四

今天来给大家继续讲解关于驱动电路的分析（续2）
稳压管组成。其工作过程如下：
当初级线圈 N5 流过驱动电流时（C 端为正，D 端为负）N1、N4 产生下正上负的感应电动势，(T8 的线圈匝比为 15：7，则感应电动势的值为 11.2V),这个 感应电动势分别给电容（2C1,2C2)和(2C7,2C8)充电，由于稳压管 2ZD4 和 2ZD16 的作用，电容上充的电压不能放出，形成右正左负的 3.3V 电压降，它与 N1、N4 上感应的电动势相串联，于是，在相应的场效应管栅极产生 11.2V-3.3V=7.9V 的正电压，这时，相应的这两组场效应管 Q1-Q3、Q10-Q12 导通，使逆变主变压 器 3T1 初级 C1-D1 上形成下正上负的308V 电压，同时又由于场效应管的栅极回 路无电流通过（电流无变化，死区）,栅极电位保持（-3.3V）的电压，场效应 管全部截止。

当初级线圈电流为上正下负时，N1、N4 上产生上正下负的感应电动势（幅 度值为 11.2V),其与电容上的压降叠加，此时，对应栅极上的电位为｛-11.2+（-3.3）=-14.5V），使这对应 2 组场效应管进一步深度截止。与此同时另两组 线圈N2、N3 上感应的电压为下正上负，同样因稳压管 2ZD8、2ZD12 的存在电容2C3、2C4）和（2C5、2C6）两端产生右正左负的3.3V 电压降，栅极电压为 7.9V, 场效应管 Q4-Q6、Q7-Q9 两组导通,（场效应管栅极驱动波形见图十） 使逆变主 变压器 3T1 初级 C1-D1 上形成上正下负的 308V 电压，截止过程与上述分析的相 同。使直流电逆变成交流电（电路见图十一）

具体工作过程如下：全桥逆变器每个工作周期分四个时段。分别为 t1、t2、t3、t4.t1 时段： N1、N4 两组场效应管导通，N2、N3 两组场效应管截止。电流方向： 正极（308V）→N4 组场效应管→（C1、C2、C3）→3T1→N1 组场效应管→地t2 时段：全部场效应管关断， 无电流t3 时段： N1、N4 组场效应管关断， N2、N3 组场效应管导通。 电流方向：正极 （308V）→N2 组场效应管→3T1→（C1、C2、C3）→N3 组场效应管→地t4 时段：全部的场效应管关断  无电流。从上述分析来看，在 t1 与t3 时段里，流过主变压器 3T1 的电流方向正好相反，也就是说直流电变成了交流电。这就是整个逆变过程。(波形见图十一)

二次整流电路分析（见图十二）

由逆变场效应管输出的高频脉冲信号，经主变压器降压转换为约 56V 交流 脉冲，该焊机主变采用初级 3 组并绕，副边采用 6 组并绕方式，二次整流部分采用 12 只快速整流管全波整流方式输出并联供电，这样可提高焊接电流的可靠 性，同时可选用电流较小的整流管，便于散热,其中 3L0、3L 为电抗器（电感线 圈）主要起平波作用和防止高频电压串入直流回路，压敏电阻 TR1、TR3 和电容 3C13、C 组成高频高压吸收回路，焊机最终输出直流电压（空载）为 56V。

朋友们不知到为何？我发不了8M的附件，图片也限制上传的个数，没办法、今天就到这里了，下次有空再给大家详细分析高频、高压引弧电路工作原理，同学们我花时间整理这些就为了大家学点技术，如果有分析错的地方请老师指出来。也希望学习的亲们不要刚看不顶奥！如果这贴关注人或回贴的朋友太少的话！也就没有续下去的意义了。谢谢大家的支持！有大家的支持，才是我续下去的动力。

我好久没来论坛了，今天晚上刚看到这个贴，原来我没有发完整，由于之前家里的活忙就阁下快1年了，还请朋友们谅解。我看到很多朋友都说看不清图，这两天我一直再整理这个：松下YM500KR2逆变焊机原理分析故障维修与故障分析检测方法https://www.dzdu.com/forum.php?mod=viewthread&tid=746953
(出处: 家电维修论坛)
今晚上松下YM500的不编辑了，先整理下这份TIG200氩弧机的资料，我把它整理成PDF格式完整版发给大家下载来看吧！发的是之前编辑的原版高清文字分析图纸，图纸上分析了电路原理及详细的标注了参考电压与波形等！建议大家用电脑看，手机的PDF软件放大倍数有限制。由于我在发原版高清图纸时提醒图纸太大发不了，目前先发个分析文档给大家，有知道如何发这么大图纸的朋友请告知！然后再给大家补发。太晚了好休息了，改天见。
我昨天晚上准备发贴睡觉了，接着又提醒！需要在规定时间段发贴。这个时间段那有空呀！！我在工作时间这从车间跑回了给大家贴。哎！！

朋友们如果你想把逆变焊机控制电路学精通了！建议你先把焊机的几大控制芯片了解透。比如：目前市场上用的比较多的MOS管和IGBT半桥逆变焊机上使用的电压型UC33525（KA33525）IGBT全桥上使用的电流型UC3846（KA3846）脉宽调节控制芯片的内部电路及外部控制电路？
1、3525-3846常见无输出、焊接保护、焊接电流不可调节？
2、3525-3846引脚功能和作用？
3、3525-3846内部电路组成和脉宽调节控制过程，包括内部电路中的或门或非门、锁存器、分相器、RS触发器，误差放大器等器件的原理和作用，讲述了芯片振荡波形频率与内部时钟脉冲、死区大小控制与输出占空比之间的控制关系和芯片各类保护、限流以及逐个脉冲控制过程？
4、UC3525-3846外部控制电路的原理，电流调节控制过程、过电流保护、过热保护、欠压保护？
5、UC3525-3846常见无输出故障的分析判断方法，怎样正确判断是保护性无输出还是芯片外部电路故障还是芯片本身损坏引起的无输出？
6、通过对UC3525-3846几个关键脚的电压值大小及与各相关脚电压值之间的关系迅速找到故障原因？
这些你都搞明白了的话！基本控制电路这块故障都难不倒你。


朋友们可以参考下面这几个通讯视频链接，这个教程对各类型焊机都有一定的帮助和指导意义


1、3525控制芯片原理故障讲解视频教程https://v.qq.com/x/page/h07375unztr.html2、逆变焊机维修视频教程https://v.qq.com/x/page/f03525jvox9.html3、NBC气体保护焊机主板维修视频https://v.qq.com/x/page/k0713hjuyd9.html4、氩弧焊维修视频教程https://v.qq.com/x/page/d0364l8jp2b.html

1、高压产生电路：
升压电路由升压变压器 T3（变比为 24：70）将 308V 脉冲电压升到 898V(约3倍）再经 4倍压整流电路如图（C20、C21、C10、C13和 D6-D9)来产生 898V*4=3.6KV高压。

高频振荡发生器由（3L2、1C15/1C17/1C19、放电嘴 DH1 组成）当 A2、B2 两点的输出电压达到 3.6KV 时，经高频变压器 3L2 初级线圈给电容 1C15/1C17/1C19充电,此高压将放电嘴 DH1 击穿，此时，相当于短路 3L2 初级线圈和高频电容（1C15/1C17/1C19)产生高频振荡，由于输出能量的不断补充，使得每隔一定时间便产生高频电流，并通过 3L2 的次级输出约 5.6KV 的高频高压到输出端进行引弧。



2、高压、高频电路的控制：
高压、高频电流的产生与关断都是由继电器 JD1 来控制的,其控制过程是：当焊枪手开关闭合时，电路工作，焊机输出约 56V 的直流电压，这个电压一路经电阻 1R2 给 1Q1 提供集电极电压，另一路经电阻 1R3 为 1Q1 提供基极电压，使 1Q1 导通，继电器 JD1 得电吸合，高压、高频电路工作，产生高频高压电流输出，引起电弧，一旦引弧成功，输出回路电流会快速增加，流经电抗器（电感线圈），由于电感的续流作用，能使电抗器的正端（M 点）电压降到很低的电位（甚至是负值）这时会使三极管 1Q1 截止，继电器 JD1 断开，高压、高频电路停止工作，完成了对高频高压电流的控制。


3、增压起弧电路:
为保护轻易起弧，提供焊接质量，利用高频高压发生器的变压器的另一组副边作为增压变压器，使得高频高压发生器工作时，产生较高的直流电来抬高输出端的电压，保证起弧可靠，起弧后，增压装置也随着高频高压电流发生器一起被断开。另外该增压装置只提供引弧电压，不提供电流，输出电路中串联了 2 只热敏电阻 1PTC1、1PTC2 就是起限流作用。


4、慢启动过程 ：（看下图）
SG3525A 脉宽调制器的 8 脚内部接有 50 微安的恒流源，8 脚电平低于 5V 时，会限制输出脉冲的宽度，当 8 脚电平低于 1V 时，将关闭控制脉冲，因此，用 8脚来连接启动与保护控制电路。在焊枪开关 K3 闭合后，SG3525A 的 8 脚恒流源通过电阻 R116 给电容 C108充电，8 脚电位逐渐升高，控制脉冲逐渐展开，实现慢启动。


5、保护控制电路原理：（看下图）
当焊接电源内部出现辅助电源 24V 欠压、焊机过流、过热或逆变场效应管，二次整流管等器件损坏时，能及时关闭控制脉冲，保护焊接电源。保护部分由Q104、Q105、可控硅 Q103 等外围部件组成。 欠压保护：正常情况下，+24V 电压通过 R124→稳压管 ZD102→R119→R120→地，在 R120 上产生约 0.7V 电压降，使 Q105 饱和导通，Q104 处于截止状态，SG3525 的 8 脚为高电平，11、14 脚输出正常脉冲，当+24V 电压出现欠压（并达到一定值时）R120 上的压降下降使 Q105 截止，这时，Q104 饱和导通SG3525 的 8 脚电压下降到 1V 以下，关闭脉冲输出，焊机无输出，起到保护作用，当+24V 电压恢复正常时，焊机自动恢复输出。

6、过流保护：
当焊机输出部件出现短路造成过流时，电流互感器 T7 的一次侧将流过超出正常值的大电流，经二次侧整流取样，此电压经 R29、ZD101 加到可控硅 Q103 的控制极上，使 Q103 导通，这样 Q105 的基极电压经 R119→D102→Q103→地，Q105 截止，Q104 饱和导通。关闭脉冲，这时故障保护灯（L2、L3）同样会亮起，发出报警信号，起到过流保护作用。此保护不能自动恢复，需关机后才能恢复。 过热保护： 正常情况下+24V 电压经故障保护灯 L1、L2(发光二极管)→R33 到二极管 D102 负极，使 D102 反偏（截止）同时提供可控硅 Q103 阳极 电压。当主变或逆变场效应管因工作过长或散热不良，导致过热,热敏开关 S1便动作闭合，二极管 D102 负极经电阻 R34→热敏开关 S1→地，使 Q105 的基极电位下降而截止，这时 Q104 饱和导通，关闭脉冲，焊机停止工作，起到保护作用，同时故障保护灯（L、L3）亮起，发出报警信号。温度下降后会自动恢复。  


7、辅助开关电源工作原理及电路分析
该辅助开关电源采用单端反激式开关电源的形式，工作原理及启动过程如下：（看下图）
（1）启动： +308V 电源通过开关变压器的 N1→D1→R18→R23 给开关管 Q13的栅极供电，达到 8.2V 时被稳压管 ZD1 钳位（保护开关管），开关管 Q13 导通， 同时，在 N2 与 N3 的同名端感应为正电压，在 N3 同名端的这个正电压又通过 D3、R19 加到开关管的栅极，加速开关管的导通，使其迅速饱和。
（2）储能： 开关管导通后，电源给开关变压器 T1A 供能，并把能量以磁能的形式储存于变压器 T1A 中，此时 N1 的极性为右正左负，N2 的极性也为右正左负。二极管 D6、D7 反向，N2 无电流通过。


（3）关断： 开关管导通后，电流经开关管 Q13、R17 到地，由于 N1 电感的作用，电流是由小到大上升的，则电阻 R17 上的电压降同样是由小到大上升的，当电压值上升到一定程度时（约 0.7V）,三极管 Q14 导通，将开关管 Q13 的栅极电位迅速被拉低。此时开关管截止。
（4）放能： 开关管关断后，由于电感线圈 N1 的储能续流作用，N1 左端电压会上升超出电源电压，极性变为左正右负，此时 N2 的感生电动势极性变为右正左负，二极管 D6、D7 导通给负载供电，同时给 C19 充电，变压器的磁能由次极 N2 释放。
（5）再次导通： 当变压器的能量放到一定程度时，N1 左端电压回落到电源电压，由于电感的续流作用，N1 左端电压会低于电源电压，即 Cds（开关管漏-源电容）的端电压低于电源电压，致使电源再次通过给线圈 N1 给 Cds 充电，产生向左的电流。同时，由于互感作用，N3 开始给 Q13 栅极供电，Q13 再次导通，电源又给变压器充能，此时由 C19 放电供给负载能量。如此反复不断形成震荡，在开关管漏极形成了如图十六的电压波形。

（6）稳压： 当二次直流输出超过 24V 时，24V 稳压管 ZD2 导通，超过部分的电压经 R30 加到线性光耦 U6 的 1、2 端，使光耦发光，3、4 端晶体管导通，Q14 的基极电位上升，集电极电位下降， 使开关管 Q103 的栅极电位下降， 输出电压降低，起到稳压作用。

（7）送大家个框图：

（8）通知：由于全国疫情严重目前被封锁，现场培训被延迟开学，开学时间另通知，为了不让同学浪费这段宝贵的时间，可以先参加我们网络培训，网络培训也是从基础开始学起，包教包会，有12个月的维修技术指导，机会难得。疫情过去后想来现场培训的学员所缴纳的网络培训费可以顶现场培训费，期待你的加入。
（9）感谢：感谢！家电维修这个平台把我们大家聚到一起，大家相聚就是缘分，这是个非常不错的平台，我也介绍了很多学员来到本平台，因为本平台会让学员们学到很多专业知识。也感谢平台上所有管理人员，给我们的照顾。辛苦你们了。感谢！！

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LGK-100空气等离子切割机视频教程链接：https://v.qq.com/x/page/p0760iqpetd.html

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