1 弧焊机总体设计

图1 逆变式直流弧焊机总体设计结构图

弧焊机的总体设计结构图如图1所示，220V交流电通过滤波和整流后形成310V上下的直流电，由控制驱动部分驱动大功率IGBT的逆变的作用形成中频交流电，再经过降压变压器的作用，获得中频低压脉冲电压，再由整流器输出直流电，供给弧焊机焊接时使用。这个过程中控制驱动部分的反馈电路由采集输出的电流值进行反馈控制，控制输出的电流值在设定值范围内。

2 弧焊机控制系统设计

主控部分是弧焊机的核心，由显示模块显示出电流调节设定的电流值，经SG3525调节控制制后驱动IGBT开关，通过直流电流传感器在输出端采样输出电流，实现反馈控制，控制输出电流与给定电流一致；通过过流检测器和温度传感器时刻监控弧焊机的状态，将信号传到主控单片机MC56F8013，当高于设定值的情况下通过控制SG3525开关来断开输出，从而使弧焊机处于被保护状态

2.1 主控单元

该设计主控制芯片采用MC56F8013单片机。该单片机片内包含16K字节程序快闪存贮器，片内闪存具有E2PROM的功能，还包含四个16位高速多功能定时/计数器、4K 字节数据/程序随机存贮器、PWM 模块具有六路高速PWM输出通道和四路故障保护输入等，还有模拟量模块包括二个12位高速多功能数-模转换器，该芯片总共可以提供六路模拟量输入通道，高达26条具有中断功能的、可以直接与5V系统接口的通用IN/OUT接口，还具有 UART、SPI、I2C等通信接口。

2.2 PWM调制

本项目的PWM调制模块使用的是 SG3525，它是电流控制型PWM控制器，是一种比较理想的控制器，能够实现通过反馈电流的大小控制输出的脉宽。误差放大器输出的信号与在脉宽比较器的输入端利用流过输出电感线圈的信号进行比较，进而来调节输出的占空比，让输出的电感最大值电流随着误差电压的变化而变化。由于电流环和电压环双环系统的结构使开关电源的瞬态响应特性、电压调整率以及负载调整率提高了。电流传感器的信号经处理后送入SG3525的2脚，通过所获得反馈信号来调节PWM输出占空比，进而实现了输出电流大小的调节。10脚为外部开关断开信号端，与单片机的保护控制引脚相连，当外部传感器测得数据非正常时，单片机通过外部断开引脚控制SG3525的输出与禁止，实现对弧焊机保护。原理图如图2。

图2 SG3525调制电路原理图

2.3 IGBT驱动

驱动电路的主要作用是将SG3525信号隔离放大，并调节SG3525的5脚和7脚间电阻RD来改变死区时间，能够预防两路IGBT同时导通造成短路的问题。在实验中，A、B端的输出信号要由MOS管放大，变压器隔离后输出，为了实现信号的最大程度上不变形失真和无尖峰干扰，IGBT驱动信号是在变压器输出端经过斩波滤波处理获得。

3 程序设计