【焊机电路方案】 ZX7200IGBT
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A5
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NC
NC
NC
NC
NC
NC
NC
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10U50V
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100R
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203
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+15V
+15V
+15V
+15V
-15V
-15V
+15V
+15V
-15V
+15V
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+15V
-15V
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NC
NC
NC
NC
NC
NC
NC
NC
NC
A3
+15V
A13
A16
A21
A24
NC
A5
A7
-15V
电流电压反馈
电流给定调节
KA3843
UC3846
D9
SX2
温控开关
0.8V
1.63V
给定输入
反馈电流（正电压）
给定电流（负电压）
一次侧电流反馈信号
+15V
软启动
保护关断
TL084
TL084
TL084
R6
6.8K
C4
104
6.5V
(1.5V)
5.5V
电源指示灯
过热指示
3.53V
0.65V
过流保护：当电压大于0.35V时启动锁机功能
当电压大于1.2V是输出延时关断
斜坡补偿
6.1V
6.1V
3.6V
2V
5.1V
2.55V
5.2V
振荡电容、电阻
未接
15V
15V
15V
+15V
-15V
电流环调节器
5.2V
12V
+310V
-310V
限制输出
欠压保护
保护时输出1.1V
最小电流调节
最大电流调节
给定电流输出（负电压）
推力电流自动控制
反馈电流电压（正电压）
反馈电压（正）
反馈电流（正）
热保护
S
D
D
S
S
D
D
S
G
G
G
G
N型MOS管
N型MOS管
P型MOS管
P型MOS管
8.8V
最大2.3V
18.6V
12V
0V
提供芯片工作电压
启动电阻
N1
N2
N3
N4
电流负反馈
取样电压
稳压作用
（单端反激式开关电源）
提高关断速度
D
G
S
C
ds
推力电流
输出短路保护
峰值电流反馈
U=8-3.9Vi
求和比较器
8.8V
电压反馈
补偿
5V
RC振荡
大于8.5V时工作
小于7.6V不工作
78V
大于1V时保护
平均值电流
吸收电流反馈前沿尖峰电流
+15V
+15V
+15V
+15V
R2
R1
D1
C1
R4
R3
D2
C2
R5
R6
D3
R7
R8
D4
C4
C3
471/2KV
FGH40N60
FGH40N60
C
E
G
C
E
G
C
E
G
C
E
G
脉冲变压器
RC吸收电路
启动电阻(降低启动电流）
保护IGBT
K
一、辅助开关电源工作原理：
1、启动过程：+310电源一路经过启动电阻R37、R36至KA3843脉宽调制芯片的7脚
使3843工作，从6脚输出一矩形脉冲信号使开关管VT5导通，+310V电源经开关变
压器的初级N1线圈→开关管的DS→R44→地构成回路。这时在N1线圈上产生上正
下负感应电动势，在N2线圈上感应下正上负的电压经D16整流、C18滤波得到26V
左右直流电为芯片供电，另外在N3和N4线圈上感应上正下负的感应电压，整流
二极管D19和D178、D18反偏无输出，此时电能全部转为磁能储存在变压器T2上。
当KA3843的6脚输出低电平时开关管VT5截止，此时N1线圈产生上负下正感应电压
此电压与+310V相串联对开关管内结间电容Cds充电，同时在N3和N4线圈上产生上
负下正感应电压，整流管D19和D17、D18向负载供电。
2、振荡过程：当开关管结间电容Cds充电电压高于N1上感应电压时，电容Cds又向
N1充电，当Cds电压低于N1端电压时电感N1又开始向Cds充电，如此往复产生振
荡，由于此时开关变压器N3和N4不断向负载供电，T2储存的磁能逐渐减少，此振荡
为阻尼振荡。
3、再次启动：当KA3843的6脚再次输出高电平时开关管VT5再次导通，N1线圈上再
次产生上正下负的感应电压，N3和N4上的整流管再次截止，T2再次储能，重复上
次振荡过程。如此往复，输出整流滤波电容C25、C26(储能作用)向负载提供连续
的直流电。再经三端稳压块7815和7915输出稳定的+15V和-15V电压。
4、稳压过程：这个电路的稳压是通过输出电压大于24V经Z2稳压管使光耦U5A处
于导通状态，输出电压的高低通过光耦U5B压降来改变K点的反馈电压高低，当输
出
电压过高低，U5A两端电压升高，发光强度增强U5B压降减小，K点的电压上升，
6脚的输出脉宽变窄，输出电压降低。当输出电压降低时同样U5A端电压下降，
U5B的压降增加，K点电压下降，6脚的输出脉宽变宽输出电压会升高从而起到稳
定输出电压的作用。
5、过电流保护：当某种原因开关管VT5出现过电流时，这个电流经开关管VT5的
DS结流入电阻R44时产生的压降达到1V时，这个电压经R43到KA3843的3脚使芯
片停止输出脉冲，开关电路停止工作，保护了开关管。
二、电流反馈控制电路：
来自中板分流器F1取样电流电压经P3插件的1、2脚引入电流正反馈经U1A组成的
正比例放大器（31倍）由1脚输出1路经电阻R49送到控制模块电路里电流环调节
器与给定电流电压进行比较后差值去控制焊机输出电流。另一路经R4至U1B组成
的求和比较器去控制限制输出电路。其控制过程为：当焊机空载时反馈电流电压
为零，U1B的7脚输出负电压使光耦U3A导通，控制模块3846的1脚电压经A3→D4
→U3B→地，使1脚的电压降在0.8-1V左右，限制焊机输出功率防止触电。当引
弧焊接时由于反馈电流电压使求和比较器发生翻转（大于0.025V）U1B的7脚输出
正电压光耦U3A截止，控制模块3846的1脚电压上升到2.55V焊机正常输出。
反馈电压取样
电压跟随器
二、推力电流控制电路：
推力电流是在焊机弧压低于18V时在给定电流上叠加一个可调节的电流来防止焊条
粘连。电压正反馈经R12、R13和R14分压后经电压跟随器U2C至由U2B组成的和差比
例放大器7脚输出（8-3.9Vi）。当焊接电压（弧压）低于18V时U2B的7脚开始输出
正电压经D10至电流给定放大器，在电流给定基础上叠加一个推力电流，使焊机
输出电流增大推开粘连的焊条，此推力电流是随着弧压变化的，弧压越低，提供
的推力电流就越大，反之弧压升高提供的推力电流将自动减小。
三、输出短路保护电路：
输出短路保护电路是由U2D、D7、Q1组成的比较电路，比较电压由+15V经电阻R17
和R18分压得到0.8V参考电压输入到U2D的同相端，反相端取反馈电压。。正常情
况下反馈取样电压是大于0.8V的所以U2D输出负电压D7反偏不导通Q1截止保护电
路不起作用，当输出发生短路可焊条出现严重粘连时反馈电压将低于0.8V，这时
U2D比较器发生翻转输出正电压，D7导通使三极管Q1饱和导通，使给定电流电压经
Q1的CE结接地，关闭给定电流，焊机无输出或输出很小起到保护焊机的目的。当
短路解除时焊机自动恢复正常输出。
四、电流给定电路：
电流给定电路是由+15V电压经VR1电大电流调节电阻至插头P1外接电位器（给定电
流调节）由2脚输出，再经U2A组成的反比例放大器1脚输出负电压（此放大倍数为
1）通过电阻R10、R11至控制模块的的21脚到控制模块电路里的电流环调节器与反
馈电流进行比较后输出差值来控制焊机输出电流大小。
电压跟随器
峰值反馈电流斜坡补偿后输入
P
五、热保护控制电路：
热保护控制电路是由温控开关、二极管D5、电阻R28、指示灯组成。在正常情况下
+15V经P2插件外接的过热指示灯→R28→D5，使二极管D5反偏（D5不导通）。当主变
压器因某种原因过热时（超过75度）温控开关P闭合，使二极管D5的负极经温控开关
接地，使控制模块内电流环调节器输出电压经电阻R4→控制模块16脚→D5→地，关闭
给定电流回路，焊机停止输出，起到过热保护作用，同时外接过热指示灯亮发出报警
信号。当温度降低到一定值时温控开关P自动断开，过热保护灯熄灭焊机恢复正常。
峰值反馈电流
六、电流环调节器
电流环调节原理是焊机给定电流与焊机输出电流经取样后反馈电流进行比较，
形成闭环控制系统，比较后的差值输出，使焊机输出电流与给定电流一致并达到
稳定。电流环调节器是由U1A组成的反相求和电路构成，来自给定电流电压（负
电压）经控制模块21脚至输入电阻R2与反馈取样电流电压(正电压)经控制模块24
脚至输入电阻R1在U1A的反相端进行比较，比较后的误差值由U1A的1脚输出
当焊机空载引弧前由于反馈电流电压为0，电流环调节器输入只有给定电流电压
（负电压）经U1A反相放大（开环放大倍数约105）输出+12V电压（稳压管Z1作用）
经电阻R4、R5和R6分压得到5.2V电压再经U1D电压跟随器送入3846的5脚进行脉宽
调节，使焊机输出最大，进行引弧。当引弧成功后反馈电流电压与给定电流电压
比较后输出相应的正电压去控制驱动脉宽，使焊机按给定电流大小输出（此时给
定电流电压占主导）
七、启动过程：
基准电压
焊机开启时3846的2脚输出5.1V基准电压经R16和R15分压在3846的1脚上的电压为2.55V，但由于启动电容C13在刚启动时电容两端电压不能突变
即从零伏开始充电，当充电电压达到0.5V时3846开始输出驱动脉冲，随着充电电压上升输出脉宽渐渐增大至完全展开，完全软启动过
程。八、欠压保护电路：
欠压保护是由电压比较器U1B组成，来自3846的2脚输出5.1V基准电压至U1B的同相端5脚作为参考电压，+15V电压经R19、R18分压得到5.5V为比较
电压，正常情况下U1B输出负电压，二极管D4处于截止状态，焊机正常工作，当某种原因出现欠压时即+15V电源低于14V时，电压比较器U1B发生
翻转输出正电压，二极管D4导通，此电压经电阻R17和R20分压在3846的16脚得到1.1V左右电压立即关闭输出脉冲使焊机停止输出。
十、驱动输出电路及逆变电路：
九、斜坡补偿电路：
3846为电流型脉宽控制器，输出脉宽控制除了从5脚输入的电流给定电压大小能改变脉宽外还受4脚输入的峰值反馈电流控制，
这是电流型脉宽控制器与电压型脉宽控制器（3525）区别所在，由于峰值电流反馈信号为矩形脉冲，上升沿和下降沿非常陡峭，
无法与5脚输入的电流给定电压比较来改变输出脉宽，因此必须进行斜坡补偿。所谓斜坡补偿就是把来自3846的8脚输出的锯齿波
基准脉冲经电压跟随器隔离输出由RC组成的斜坡补偿电路，通过RC充放电来改变或合成锯齿波和峰值电流矩形波，使锯齿波的上
升和下降沿随着峰值电流大小而改变，产生变坡的锯齿波。这个变坡的锯齿波输入到3846的4脚与5脚来的给定电流电压比较后改
变和调节输出脉宽达到调节输出电流大小的目的。
N1
N2
N3
N1
N4
N5
来自3846的11脚和14脚输出的驱动脉冲信号经控制模块电路的7脚和5脚分别送到由VT1-VT4四个场效应管组成的
驱动输出放大电路。其控制过程如下：分4个时段
1、t1时段：当3846的11脚输出高电平14脚输出低电平时即A7为高电平A5为低电平场效应管VT2、VT3导通，VT1、VT4截止，电流经
+15V→R29→VT2→T3→R30→VT3→地，在T3的N1两端产生上正下负15V电压，再经T3脉冲变压器（1：1）
15V
在N2和N4线圈上产生上正下负+15V脉冲分别输出到G1E1和G4E4（在N3和N5线圈上正下负的-15V脉冲输出到G2E2和G3E3)
这时对应的桥式逆变电路的单管IBGT的G1和G4导通，G2和G3截止，+310V电压经G1→T4→G4→地构成回路，在主变压器
一次侧产生下正上负的-310V脉冲，再经主变压器降压后二次整流二极管D4-D6导通输出相应的直流电压。
2、t2时段：当3846的11脚和14脚都输出低电压时场效应管VT2和VT1导通，VT4和VT3截止，这时在T3的N1上下两端同
A5
时加上+15V电压N1线圈上无电流流过（称为死区）此时N2、N3、N4、N5线圈上感应电压为零，桥式逆变管IGBT的G1、G2、
G3、G4全部截止。此时段是防止下一个脉冲来临时IGBT容易出现直能现象而烧毁IGBT.
3、t3时段：当3846的11脚输出低电平14脚输出高电平时即A7为低电平A5为高电平时，场管VT1、VT4导通VT2、VT3截止，
电流经+15V→R29→VT1→R30→T3→VT4→地，在T3的N1两端产生上负下正的15V电压，这个电压在N3、N5上同时感应出上负
下正的+15V脉冲分别输出到G2E2和G3E3使对应的桥式逆变管IGBT的G2和G3导通，G1和G4截止，+310V电压经G2→T4→G3→地
构成回路，在主变压器T4的一次侧产生上正下负的310V脉冲，再经主变压器降压后二次整流二极管D1-D3导通输出相应的直流电压。
4、t4时段：当3846的11脚和14脚再次输出低电平时即为第二个死区，具体过程与t2时段相同
十一、过电流保护：
过电流保护是桥式逆变回路取样互感器T1产生的峰值反馈电流信号经D11-D14组成的桥式整流在电阻R35产生的压降
来反映电流大小，再经控制模块的13脚，一路与斜坡补偿电路合成为调节输出脉宽，另一路经R8、R20分压送至3846
的16脚（保护关断），当焊机出现过流时反馈电流在R8和R20上分压将大于0.35V，3846将关闭输出脉冲，使焊机停止
输出，起到过电流保护作用。
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