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JP2010284709A - Power source device - Google Patents

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JP2010284709A
JP2010284709A JP2009141905A JP2009141905A JP2010284709A JP 2010284709 A JP2010284709 A JP 2010284709A JP 2009141905 A JP2009141905 A JP 2009141905A JP 2009141905 A JP2009141905 A JP 2009141905A JP 2010284709 A JP2010284709 A JP 2010284709A
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Japan
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voltage
switching element
drive
circuit
output control
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Application number
JP2009141905A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirotsune Tajima
弘恒 田島
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Daihen Corp
Original Assignee
Daihen Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem in which control of output current becomes unstable when the conduction time of an inverter circuit built in a power source device is near the minimum. <P>SOLUTION: The power source device is equipped with: a DC converting circuit that outputs a DC voltage by rectifying/smoothing a commercial AC power source; an inverter circuit for converting the DC voltage to a high frequency AC voltage; a transformer for converting the high frequency AC voltage to a voltage suitable for a load; an output control circuit that outputs an output control signal for controlling the inverter circuit; and a switching element driving circuit that drives the inverter circuit in accordance with the output control signal. In the power source device, the switching element driving circuit drives the inverter circuit by supplying a predetermined first driving voltage when the on-duty of the output control signal is less than the predetermined reference value, and by increasing the first driving voltage from the point when the on-duty of the output control signal exceeds the reference value and supplying it as a predetermined second driving voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電源装置に内蔵されているインバータ回路のスイッチング素子を駆動するスイッチング素子駆動回路に関するものである。   The present invention relates to a switching element driving circuit for driving a switching element of an inverter circuit built in a power supply device.

電源装置に内蔵されているインバータ回路のスイッチング素子は、オンデューテイが非常に小さくなるとスイッチング素子のターン・オフの遅れにより小電流領域での安定制御が困難になる。   When the on-duty of the switching element of the inverter circuit built in the power supply apparatus becomes very small, stable control in a small current region becomes difficult due to the delay of turn-off of the switching element.

図8は、従来技術の溶接電源の電気接続図である。同図において、直流変換回路は、整流回路DR1及び出力側に並列に設けた平滑コンデンサーC1から形成される。   FIG. 8 is an electrical connection diagram of a conventional welding power source. In the figure, the DC conversion circuit is formed of a rectifier circuit DR1 and a smoothing capacitor C1 provided in parallel on the output side.

インバータ回路INVは、図示省略の相対向する第1のスイッチング素子TR1乃至第4のスイッチング素子TR4からフルブリッジを形成し、直流電圧を高周波交流電圧に変換して出力する。   The inverter circuit INV forms a full bridge from the opposing first switching element TR1 to fourth switching element TR4 (not shown), converts a DC voltage into a high-frequency AC voltage, and outputs it.

変圧器INTは、インバータ回路INVによって変換された高周波交流電圧をアーク加工に適した高周波交流電圧に変換し、2次整流回路DR2は、主変圧器INTの出力を整流し直流リアクトルDCLを介して消耗電極1と被加工物Mとの間に電力を供給しアークを発生させる。   The transformer INT converts the high-frequency AC voltage converted by the inverter circuit INV into a high-frequency AC voltage suitable for arc machining, and the secondary rectifier circuit DR2 rectifies the output of the main transformer INT and passes through the DC reactor DCL. Electric power is supplied between the consumable electrode 1 and the workpiece M to generate an arc.

出力電流検出回路IDは、主変圧器INTの2次側の出力電流を検出して出力電流検出信号Idとして出力する。出力制御回路SCは、パルス周波数が一定でパルス幅を変調するPWM制御を行ない、出力電流検出信号Idに応じて互いに半周期ずれた第1の出力制御信号Sc1及び第2の出力制御信号Sc2のパルス幅を制御する。   The output current detection circuit ID detects the output current on the secondary side of the main transformer INT and outputs it as an output current detection signal Id. The output control circuit SC performs PWM control for modulating the pulse width with a constant pulse frequency, and outputs the first output control signal Sc1 and the second output control signal Sc2 that are shifted from each other by a half cycle according to the output current detection signal Id. Control the pulse width.

図9は、パルストランスを用いた従来技術の第1のスイッチング素子駆動回路SD1の詳細図であり、第1のスイッチング素子駆動回路SD1は、第1の出力制御信号Sc1に応じて導通する1次駆動スイッチング素子TR9と、この1次駆動スイッチング素子TR9の導通に応じて所定の電圧がパルストランスT1の1次巻線に印加し、この印加電圧に応じて誘導起電圧を発生しパルストランスT2の2次巻線に出力する。続いて、誘導起電圧に応じて2次駆動スイッチング素子TR10が遮断し、インバータ回路を形成する第1のスイッチング素子TR1に順バイアスがかかり導通する。図示省略の第2スイッチング素子駆動回路SD2〜第4のスイッチング素子駆動回路SD4は、第1のスイッチング素子駆動回路SD1と同一構成を有するので動作説明は省略する。   FIG. 9 is a detailed diagram of a first switching element driving circuit SD1 of the prior art that uses a pulse transformer. The first switching element driving circuit SD1 is a primary that conducts in response to a first output control signal Sc1. A predetermined voltage is applied to the primary winding of the pulse transformer T1 according to the conduction of the drive switching element TR9 and the primary drive switching element TR9, and an induced electromotive voltage is generated according to the applied voltage, and the pulse transformer T2 Output to the secondary winding. Subsequently, the secondary drive switching element TR10 is cut off in accordance with the induced electromotive voltage, and a forward bias is applied to the first switching element TR1 forming the inverter circuit to conduct. Since the second switching element drive circuit SD2 to the fourth switching element drive circuit SD4 (not shown) have the same configuration as the first switching element drive circuit SD1, description of the operation is omitted.

次に、図8を用いて従来技術の動作について説明する。
図8に示す主制御回路SCは、出力電流検出信号Idに応じて互いに半周期ずれた第1の出力制御信号Sc1及び第2の出力制御信号Sc2のパルス幅を制御する。同図に示す主制御回路SCから第1の出力制御信号Sc1が第1のスイッチング素子駆動回路SD1及び第4のスイッチング素子駆動回路SD4に入力されると、第1のスイッチング駆動信号Sd1及び第4のスイッチング駆動信号Sd4を出力し、相対向する辺を形成する第1のスイッチング素子TR1及び第4のスイッチング素子TR4を導通する。
Next, the operation of the prior art will be described with reference to FIG.
The main control circuit SC shown in FIG. 8 controls the pulse widths of the first output control signal Sc1 and the second output control signal Sc2 that are shifted from each other by a half cycle according to the output current detection signal Id. When the first output control signal Sc1 is input from the main control circuit SC shown in the figure to the first switching element driving circuit SD1 and the fourth switching element driving circuit SD4, the first switching driving signal Sd1 and the fourth switching driving signal SD1 The switching drive signal Sd4 is output, and the first switching element TR1 and the fourth switching element TR4 that form opposite sides are made conductive.

続いて、主制御回路SCから第2の出力制御信号Sc2が第2のスイッチング素子駆動回路SD2及び第3のスイッチング素子駆動回路SD3に入力されると、第2のスイッチング駆動信号Sd2及び第3のスイッチング駆動信号Sd3を出力して相対向する辺を形成する第2のスイッチング素子TR2及び第3スイッチング素子TR3を導通する。
(例えば、特許文献1)
Subsequently, when the second output control signal Sc2 is input from the main control circuit SC to the second switching element driving circuit SD2 and the third switching element driving circuit SD3, the second switching driving signal Sd2 and the third switching element driving circuit SD3 are input. The switching drive signal Sd3 is output to conduct the second switching element TR2 and the third switching element TR3 that form opposite sides.
(For example, Patent Document 1)

特開昭59−104830号公報JP 59-104830 A

図9に示す従来のスイッチング素子駆動回路は、パルストランスT2の負極側に逆バイアス電源を設けて、スイッチング素子のゲート・エミッタ間に充分な正の電圧(飽和電圧)を印加し、スイッチング素子を飽和領域で安定動作させていた。このとき、スイッチング素子のゲートに蓄えた電荷のゲートチャージ容量が大きいために放電に時間がかかりターン・オフが若干遅くなるが、インバータ回路を制御する出力制御信号のオンデューチイが比較的大きいため、このターン・オフの遅れによる影響は無視できる。   The conventional switching element driving circuit shown in FIG. 9 is provided with a reverse bias power source on the negative side of the pulse transformer T2, and applies a sufficient positive voltage (saturation voltage) between the gate and the emitter of the switching element. Stable operation was performed in the saturation region. At this time, since the gate charge capacity of the charge stored in the gate of the switching element is large, it takes a long time to discharge and the turn-off is slightly delayed, but the on-duty of the output control signal for controlling the inverter circuit is relatively large. The effects of turn-off delays are negligible.

しかし、図8に示す溶接電源において、アーク発生中に消耗電極1と被加工物Mとが短絡したとき、この短絡時にアーク電圧が、(例えば1V近傍)アーク電流が、(例えば40A近傍)のときが多々発生する。このときインバータ回路を制御する出力制御信号のオンデューチイが最少近傍まで小さくなる。このオンデューチイが最少近傍になると、スイッチング素子のターン・オフの遅れの影響が無視できず、インバータ回路を制御する出力制御信号が間欠動作に陥り、短絡時に多々発生するアーク電圧が低く、アーク電流が小さいときに安定制御ができなくなるという問題が生じてしまう。   However, in the welding power source shown in FIG. 8, when the consumable electrode 1 and the workpiece M are short-circuited during arc generation, the arc voltage (for example, near 1 V) and the arc current (for example, near 40 A) at the time of this short-circuiting. Many times occur. At this time, the on-duty of the output control signal for controlling the inverter circuit is reduced to the minimum vicinity. When this on-duty is close to the minimum, the effect of the switching element turn-off delay cannot be ignored, the output control signal that controls the inverter circuit falls into intermittent operation, the arc voltage that is often generated at the time of a short circuit is low, and the arc current is low. When it is small, there arises a problem that stable control cannot be performed.

そこで、本発明では、インバータ回路を制御する出力制御信号のオンデューチイが最少近傍のときでも、安定制御ができる電源装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a power supply apparatus that can perform stable control even when the on-duty of an output control signal that controls an inverter circuit is in the vicinity of the minimum.

上述した課題を解決するために、第1の発明は、商用交流電源を整流・平滑して直流電圧を出力する直流変換回路と、前記直流電圧を高周波交流電圧に変換するスイッチング素子から成るインバータ回路と、前記高周波交流電圧を負荷に適した電圧に変換する変圧器と、前記インバータ回路を制御する出力制御信号を出力する出力制御回路と、前記出力制御信号に応じて前記インバータ回路を駆動するスイッチング素子駆動回路と、を備えた電源装置において、前記スイッチング素子駆動回路は、前記出力制御信号のオンデューチイが予め定めた基準値未満のとき予め定めた第1の駆動電圧を供給し、前記出力制御信号のオンデューチイが前記基準値を超えたときから前記第1の駆動電圧を高くし予め定めた第2の駆動電圧として供給し、前記インバータ回路を駆動すること、を特徴とする電源装置である。   In order to solve the above-described problems, a first invention is an inverter circuit comprising a DC conversion circuit that rectifies and smoothes a commercial AC power supply and outputs a DC voltage, and a switching element that converts the DC voltage into a high-frequency AC voltage. A transformer for converting the high-frequency AC voltage into a voltage suitable for a load, an output control circuit for outputting an output control signal for controlling the inverter circuit, and switching for driving the inverter circuit in accordance with the output control signal In the power supply device including the element driving circuit, the switching element driving circuit supplies a predetermined first driving voltage when an on-duty of the output control signal is less than a predetermined reference value, and the output control signal When the on-duty exceeds the reference value, the first drive voltage is increased and supplied as a predetermined second drive voltage. Driving the inverter circuit, a power supply device according to claim.

第2の発明は、前記第1の駆動電圧は、前記インバータ回路を形成するスイッチング素子のしきい値電圧を超えた活性領域で通電する活性電圧であり、前記第2の駆動電圧は、前記スイッチング素子が飽和領域で導通する飽和電圧の値であること、を特徴とする請求項1記載の電源装置である。   According to a second aspect of the invention, the first drive voltage is an active voltage that is energized in an active region that exceeds a threshold voltage of a switching element that forms the inverter circuit, and the second drive voltage is the switching voltage. 2. The power supply device according to claim 1, wherein the element has a saturation voltage value at which the element conducts in a saturation region.

第3の発明は、前記第2の駆動電圧は、前記出力制御信号のオンデューチイが前記基準値を超えたときから前記第1の駆動電圧を所定の電圧上昇率で高くし、所定の駆動電圧に達すると前記電圧の上昇を停止しすること、を特徴とする請求項1記載の電源装置である。   According to a third aspect of the present invention, the second drive voltage is increased to a predetermined drive voltage by increasing the first drive voltage at a predetermined voltage increase rate when the on-duty of the output control signal exceeds the reference value. The power supply device according to claim 1, wherein when it reaches, the rise in the voltage is stopped.

第4の発明は、前記第2の駆動電圧は、前記出力制御信号のオンデューチイが前記基準値以上のとき、前記出力制御信号のオンデューチイの値に基づいて高くなること、を特徴とする請求項1記載の電源装置である。   The fourth invention is characterized in that the second drive voltage becomes higher based on the on-duty value of the output control signal when the on-duty of the output control signal is equal to or higher than the reference value. It is a power supply device of description.

第1の発明及び第2の発明は、インバータ回路を形成するスイッチング素子を駆動するスイッチング素子駆動回路において、スイッチング素子に印加するゲート・エミッタ間の駆動電圧を2段階にし、例えば、第1の駆動電圧をスイッチング素子が導通を開始するしきい値電圧を超えた活性領域で通電する活性電圧とし、第2の駆動電圧をスイッチング素子が飽和領域で導通する飽和電圧とし、インバータ回路を制御する出力制御信号のオンデューチイが予め定めた基準値以上のとき、第2の駆動電圧をスイッチング素子のゲート・エミッタ間に印加し、飽和状態で導通することで、出力電流が最大定格のときでも安定制御が可能になる。さらに、インバータ回路を制御する出力制御信号のオンデューチイが最少近傍まで小さくなったとき、第1の駆動電圧のスイッチング素子のゲート・エミッタ間に印加し、活性状態で導通することで、スイッチング素子のスイッチングが速くなり、この速度アップにより出力制御信号の間欠動作が防止でき、オンデューチイが最少近傍でも安定制御が可能になる。   A first invention and a second invention are switching element driving circuits for driving a switching element forming an inverter circuit, wherein the gate-emitter driving voltage applied to the switching element is divided into two stages, for example, the first driving Output control for controlling the inverter circuit by setting the voltage as an active voltage that is energized in an active region that exceeds a threshold voltage at which the switching element starts to conduct and the second drive voltage as a saturation voltage that causes the switching element to be conducted in the saturation region When the on-duty of the signal is higher than a predetermined reference value, stable control is possible even when the output current is at the maximum rating by applying the second drive voltage between the gate and emitter of the switching element and conducting in saturation. become. Furthermore, when the on-duty of the output control signal for controlling the inverter circuit is reduced to the minimum value, it is applied between the gate and the emitter of the switching element of the first driving voltage, and is conducted in the active state, thereby switching the switching element. As the speed increases, intermittent operation of the output control signal can be prevented, and stable control can be performed even when the on-duty is near the minimum.

第3の発明は、第1の駆動電圧から第2の駆動電圧に高くするときに、所定の電圧上昇率(dv/dt)をもたせて緩やかに上昇させることで、第1の駆動電圧から第2の駆動電圧に切換わるときに発生する出力電流のハンチングを抑制できる。   According to a third aspect of the present invention, when the first drive voltage is increased from the first drive voltage to the second drive voltage, the first drive voltage is gradually increased with a predetermined voltage increase rate (dv / dt). Hunting of the output current generated when switching to the drive voltage of 2 can be suppressed.

第4の発明は、インバータ回路を制御する出力制御信号のオンデューチイが基準値以上になったとき、出力制御信号のオンデューチイの値に基づいて第2の駆動電圧を高くすることで、スイッチング素子のゲートに充電される電荷量が出力電流に応じて制御され、精度の良い出力制御が可能となる。   According to a fourth aspect of the present invention, when the on-duty of the output control signal for controlling the inverter circuit becomes equal to or higher than the reference value, the second drive voltage is increased based on the on-duty value of the output control signal, thereby The amount of charge to be charged is controlled in accordance with the output current, and accurate output control is possible.

本発明の実施の形態1に係る電源装置の電気接続図である。It is an electrical connection figure of the power supply device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1に示すスイッチング素子駆動回路の詳細図である。FIG. 2 is a detailed diagram of the switching element driving circuit shown in FIG. 1. 実施の形態1のオンデューチイが大きいときの動作を説明する波形タイミン グ図である。FIG. 6 is a waveform timing diagram for explaining the operation when the on-duty of the first embodiment is large. 実施の形態1のオンデューチイが小さいときの動作を説明する波形タイミン グ図である。FIG. 6 is a waveform timing diagram for explaining an operation when the on-duty in the first embodiment is small. スイッチング素子(IGBT)のVce−Ic特性図である。It is a Vce-Ic characteristic view of a switching element (IGBT). 実施の形態2に係るスイッチング素子駆動回路の詳細図である。6 is a detailed diagram of a switching element driving circuit according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係るスイッチング素子駆動回路の詳細図である。6 is a detailed diagram of a switching element driving circuit according to Embodiment 2. FIG. 従来技術の電源装置の電気接続図である。It is an electrical connection diagram of the power supply device of a prior art. 従来技術のスイッチング素子駆動回路の詳細図である。It is detail drawing of the switching element drive circuit of a prior art.

図1は、本発明の実施の形態1に係る電源装置の電気接続図である。
同図において、図8に示す従来技術の電源装置の電気接続図と同一符号の構成物は、同一動作を行なうので説明は省略し符号の相違する構成物についてのみ説明する。
FIG. 1 is an electrical connection diagram of the power supply device according to Embodiment 1 of the present invention.
In the figure, components having the same reference numerals as those in the electrical connection diagram of the prior art power supply device shown in FIG. 8 perform the same operations, and therefore description thereof will be omitted, and only components having different reference numerals will be described.

図示省略のインバータ制御回路は、図1に示す第1のスイッチング素子駆動回路DK1〜第4のスイッチング素子駆動回路DK4によって形成され、図2は第1のスイッチング素子駆動回路DK1及び第2のスイッチング素子駆動回路DK2の詳細図である。
図2に示す、第1のスイッチング素子駆動回路DK1は、第1の出力制御信号Sc1に応じて導通/遮断する1次駆動スイッチング素子TR5と、この1次駆動スイッチング素子TR5の導通に応じて所定の電圧がパルストランスT1の1次巻線に印加し、この印加電圧に応じてパルストランスT1の第1の2次巻線に第1の誘導起電圧を発生すると共に第2の2次巻線に第2の誘導起電圧を発生するパルストランスT1と、第1の誘導起電圧の発生に応じて予め定めた第1の駆動電圧を通電する第1の2次駆動スイッチング素子TR6と、第2の誘導起電圧のオンデューチイを判別し、オンデューチイが所定値未満のとき、第2の誘導起電圧の供給を停止し、オンデューチイが所定値以上になったとき第2の誘導起電圧を供給するオンデューチイ判別回路GD1と、第2の誘導起電圧の供給に応じて第1の駆動電圧より高い第2の駆動電圧を通電する第2の2次駆動スイッチング素子TR7と、第1の2次駆動スイッチング素子TR6と第2の2次駆動スイッチング素子TR7との出力側をダイオードを介してオア接続し、オア演算された駆動電圧に応じてロウ・サイド動作を行なう第3の2次駆動スイッチング素子TR8とで形成される。
また、図1及び図2に示す第2のスイッチング素子駆動回路DK2、第3のスイッチング素子駆動回路DK3及び第4のスイッチング素子駆動回路DK4は、第1のスイッチング素子駆動回路DK1と同一構成であるので説明は省略する。
The inverter control circuit (not shown) is formed by the first switching element drive circuit DK1 to the fourth switching element drive circuit DK4 shown in FIG. 1, and FIG. 2 shows the first switching element drive circuit DK1 and the second switching element. FIG. 4 is a detailed diagram of a drive circuit DK2.
The first switching element drive circuit DK1 shown in FIG. 2 has a primary drive switching element TR5 that is turned on / off according to the first output control signal Sc1, and a predetermined value according to the conduction of the primary drive switching element TR5. Is applied to the primary winding of the pulse transformer T1, and in response to this applied voltage, a first induced electromotive voltage is generated in the first secondary winding of the pulse transformer T1 and the second secondary winding is generated. A pulse transformer T1 for generating a second induced electromotive voltage, a first secondary drive switching element TR6 for energizing a first drive voltage predetermined in response to the generation of the first induced electromotive voltage, and a second The on-duty of the induced electromotive voltage is discriminated, and when the on-duty is less than a predetermined value, the supply of the second induced electromotive voltage is stopped, and when the on-duty exceeds the predetermined value, the second inductive voltage is supplied. The determination circuit GD1, the second secondary drive switching element TR7 that supplies a second drive voltage higher than the first drive voltage in response to the supply of the second induced electromotive voltage, and the first secondary drive switching element With the third secondary drive switching element TR8 in which the output side of TR6 and the second secondary drive switching element TR7 are OR-connected through a diode, and the low side operation is performed according to the OR-calculated drive voltage. It is formed.
The second switching element drive circuit DK2, the third switching element drive circuit DK3, and the fourth switching element drive circuit DK4 shown in FIGS. 1 and 2 have the same configuration as the first switching element drive circuit DK1. Therefore, explanation is omitted.

図3、本発明の実施の形態1において、オンデューチイが予め定めた基準値より大きいときの動作を説明する波形タイミング図である。
図3おいて、同図(a)の波形は第1の出力制御信号Sc1を示し、同図(b)の波形は第2の出力制御信号Sc2を示し、同図(c)の波形は第1のスイッチング駆動信号Dk1を示し、同図(d)の波形は第2のスイッチング駆動信号Dk2を示し、同図(e)の波形は第1のスイッチング素子駆動回路DK1を形成する第1の2次駆動スイッチング素子TR6のゲート信号Tr6を示し、同図(f)の波形は第1のスイッチング素子駆動回路DK1を形成する第2の2次駆動スイッチング素子TR7のゲート信号Tr7を示し、同図(j)の波形は第2のスイッチング素子駆動回路DK2を形成する第1の2次駆動スイッチング素子TR10のゲート信号Tr10を示し、同図(h)の波形は第2のスイッチング素子駆動回路DK2を形成する第2の2次駆動スイッチング素子TR11のゲート信号Tr11を示す。
FIG. 3 is a waveform timing chart for explaining the operation when on-duty is larger than a predetermined reference value in the first embodiment of the present invention.
In FIG. 3, the waveform of FIG. 3A shows the first output control signal Sc1, the waveform of FIG. 3B shows the second output control signal Sc2, and the waveform of FIG. 1 shows a first switching drive signal Dk1, the waveform of FIG. 2D shows the second switching drive signal Dk2, and the waveform of FIG. 2E shows the first 2 that forms the first switching element drive circuit DK1. The gate signal Tr6 of the secondary drive switching element TR6 is shown, and the waveform of FIG. 8F shows the gate signal Tr7 of the second secondary drive switching element TR7 forming the first switching element drive circuit DK1, and FIG. The waveform of j) shows the gate signal Tr10 of the first secondary drive switching element TR10 that forms the second switching element drive circuit DK2, and the waveform of (h) in the figure shows the second switching element drive circuit DK2. Shows a second gate signal Tr11 secondary drive switching elements TR11 to formed.

つぎに、図3の波形タイミング図及び図5のスイッチング素子のVce−Ic特性図を用いて本発明の動作について説明する。
図1に示す、起動スイッチTSから起動信号Tsが出力されると出力制御回路SCは、予め定めた電流基準値Irと出力電流検出信号Idとを比較演算した値(例えば、Ir−Id)に基づいて定まる図3(a)に示す第1の出力制御信号Sc1及び同図(b)に示す第2の出力制御信号Sc2を出力する。
Next, the operation of the present invention will be described with reference to the waveform timing chart of FIG. 3 and the Vce-Ic characteristic diagram of the switching element of FIG.
When the start signal Ts is output from the start switch TS shown in FIG. 1, the output control circuit SC sets the current reference value Ir and the output current detection signal Id to a value (for example, Ir-Id) obtained by comparing and calculating. The first output control signal Sc1 shown in FIG. 3 (a) and the second output control signal Sc2 shown in FIG.

図3に示す時刻t=t1において、図3(a)に示す第1の出力制御信号Sc1がHighレベルになり、図2に示す第1のスイッチング素子駆動回路DK1の1次駆動スイッチング素子TR5が導通すると、1次駆動スイッチング素子TR5は、パルストランスT1の1次巻線N1に所定の1次電圧を印加し、パルストランスT1は1次巻線N1に1次電圧が印加されると第1の2次巻線N2に第1の誘導起電圧を発生すると共に第2の2次巻線N3に第2の誘導起電圧を発生する。   At time t = t1 shown in FIG. 3, the first output control signal Sc1 shown in FIG. 3A becomes High level, and the primary drive switching element TR5 of the first switching element drive circuit DK1 shown in FIG. When conducting, the primary drive switching element TR5 applies a predetermined primary voltage to the primary winding N1 of the pulse transformer T1, and the pulse transformer T1 receives the first voltage when the primary voltage is applied to the primary winding N1. The first induced electromotive voltage is generated in the secondary winding N2, and the second induced electromotive voltage is generated in the second secondary winding N3.

時刻t=t1において、第1の誘導起電圧に応じて図3(e)に示すゲート信号Tr6が第1の2次駆動スイッチング素子TR6に入力され導通する。第1の2次駆動スイッチング素子TR6が導通すると、第1の駆動電圧(例えば、9V)を通電して第3の2次駆動スイッチング素子TR8を遮断する。そして、第1のスイッチング素子TR1は、図3(c)に示す第1のスイッチング駆動信号Dk1が入力されて駆動する。このとき、第1のスイッチング素子TR1のゲートには、例えば、負電圧(−8V)から正電圧(+9V)の変化した第1の駆動電圧が印加され活性状態で導通する。
このとき、第1の駆動電圧(9V)は、図5に示すスイッチング素子のVce−Ic特性図より、インバータ回路を形成する第1のスイッチング素子が導通を開始するしきい値電圧を超えた活性領域のゲート電圧であり、図示省略のアーク発生中に発生する短絡状態で、アーク電圧が(例えば1V近傍) アーク電流が(例えば40A近傍)に対してアーク電流を充分供給できる値(100A)を選択している。
At time t = t1, the gate signal Tr6 shown in FIG. 3 (e) is input to the first secondary drive switching element TR6 in accordance with the first induced electromotive voltage and becomes conductive. When the first secondary drive switching element TR6 is turned on, the first drive voltage (for example, 9V) is applied to cut off the third secondary drive switching element TR8. Then, the first switching element TR1 is driven by receiving the first switching drive signal Dk1 shown in FIG. At this time, for example, a first drive voltage that is changed from a negative voltage (−8V) to a positive voltage (+ 9V) is applied to the gate of the first switching element TR1, and the first switching element TR1 becomes conductive in an active state.
At this time, the first drive voltage (9 V) is an activity exceeding the threshold voltage at which the first switching element forming the inverter circuit starts to conduct from the Vce-Ic characteristic diagram of the switching element shown in FIG. This is the gate voltage of the region, and in a short circuit state that occurs during arc generation (not shown), the arc voltage (for example, around 1 V) is a value (100 A) that can sufficiently supply the arc current with respect to the arc current (for example, around 40 A). Selected.

時刻t=t1において、第2の誘導起電圧がオンデューチイ判別回路GD1に入力されると、オンデューチイ判別回路GD1は、第2の誘導起電圧の時間と予め定めた時間T1とを比較し(例えば、1μs)を超えたときに、オンデューチイが予め定めた基準値より大きいと判別し、時刻t=t2において、第2の2次駆動スイッチング素子TR7の導通させる図3(f)に示すゲート信号Tr7を生成して出力する。   When the second induced electromotive voltage is input to the on-duty discrimination circuit GD1 at time t = t1, the on-duty discrimination circuit GD1 compares the time of the second induced electromotive voltage with a predetermined time T1 (for example, 1 μs), it is determined that the on-duty is larger than a predetermined reference value, and at time t = t2, the second secondary drive switching element TR7 is turned on. The gate signal Tr7 shown in FIG. Generate and output.

時刻t=t2において、図3(f)に示すゲート信号Tr7が第2の2次駆動スイッチング素子TR7に入力されて導通すると、第2の駆動電圧(例えば、16V)を通電しダイオードD2及びダイオードD3を介して第1の駆動電圧と第2の駆動電圧とのオア論理を行なって、同図(c)に示す第1のスイッチング駆動信号Dk1の電圧を(9V)から(16V))に高くする。このとき、第2の駆動電圧(16V)は、図5に示すようにインバータ回路を形成する第1のスイッチング素子TR1が飽和状態で導通する飽和電圧であり、負荷に供給する出力電流が最大定格まで供給できる値である。   At time t = t2, when the gate signal Tr7 shown in FIG. 3 (f) is input to the second secondary drive switching element TR7 and becomes conductive, the second drive voltage (for example, 16V) is energized, and the diode D2 and the diode An OR logic of the first drive voltage and the second drive voltage is performed via D3, and the voltage of the first switching drive signal Dk1 shown in FIG. 10C is increased from (9V) to (16V)). To do. At this time, as shown in FIG. 5, the second drive voltage (16V) is a saturation voltage at which the first switching element TR1 forming the inverter circuit is in a saturated state, and the output current supplied to the load is the maximum rating. It is a value that can be supplied up to.

時刻t=t3において、図3(a)に示す第1の出力制御信号Sc1がLowレベルになると1次駆動スイッチング素子TR5が遮断され、パルストランスT1の1次巻線N1に1次電圧の印加が停止する。   At time t = t3, when the first output control signal Sc1 shown in FIG. 3A becomes low level, the primary drive switching element TR5 is cut off, and the primary voltage is applied to the primary winding N1 of the pulse transformer T1. Stops.

時刻t=t3において、図2に示すパルストランスT1の1次巻線N1に1次電圧の印加が停止すると、第1の2次巻線N2の第1の誘導起電圧と第2の2次巻線N3の第2の誘導起電圧の発生が停止する。このとき、第3の2次駆動スイッチング素子TR8に第1の駆動電圧及び第2の駆動電圧の供給が停止され第3の2次駆動スイッチング素子TR8は導通する。第3の2次駆動スイッチング素子TR8は導通すると逆バイアス電源から負電圧(例えば −8V)が供給され第1のスイッチング駆動信号Dk1の電圧が、図3(c)に示すように正電圧から負電圧(例えば+16Vから−8V)に変化し、図1に示す第1のスイッチング素子TR1を遮断する。   When application of the primary voltage to the primary winding N1 of the pulse transformer T1 shown in FIG. 2 stops at time t = t3, the first induced electromotive voltage and the second secondary voltage of the first secondary winding N2 Generation of the second induced electromotive voltage of the winding N3 is stopped. At this time, the supply of the first drive voltage and the second drive voltage to the third secondary drive switching element TR8 is stopped, and the third secondary drive switching element TR8 becomes conductive. When the third secondary drive switching element TR8 is turned on, a negative voltage (for example, −8V) is supplied from the reverse bias power source, and the voltage of the first switching drive signal Dk1 is changed from the positive voltage to the negative voltage as shown in FIG. The voltage changes (for example, from + 16V to −8V), and the first switching element TR1 shown in FIG. 1 is cut off.

図3に示す時刻t=t4において、図3(b)に示す第2の出力制御信号Sc2がHighレベルになり、図2に示す第2のスイッチング素子駆動回路DK2の1次駆動スイッチング素子TR9が導通すると、1次駆動スイッチング素子TR9は、パルストランスT1の1次巻線N1に所定の1次電圧を印加し、パルストランスT1は1次巻線N1に1次電圧が印加さえると第1の2次巻線N2に第1の誘導起電圧を発生すると共に第2の2次巻線N3に第2の誘導起電圧を発生する。   At time t = t4 shown in FIG. 3, the second output control signal Sc2 shown in FIG. 3B becomes High level, and the primary drive switching element TR9 of the second switching element drive circuit DK2 shown in FIG. When conducting, the primary drive switching element TR9 applies a predetermined primary voltage to the primary winding N1 of the pulse transformer T1, and the pulse transformer T1 receives the first voltage when the primary voltage is applied to the primary winding N1. A first induced electromotive voltage is generated in the secondary winding N2, and a second induced electromotive voltage is generated in the second secondary winding N3.

時刻t=t4において、第1の誘導起電圧に応じて図3(j)に示すゲート信号Tr10が第1の2次駆動スイッチング素子TR10に入力され導通する。第1の2次駆動スイッチング素子TR10が導通すると、第1の駆動電圧(例えば、9V)を通電して第3の2次駆動スイッチング素子TR12を遮断する。そして、第2のスイッチング素子TR2は、同図(d)に第2のスイッチング駆動信号Dk2が入力されて駆動する。このとき、第2のスイッチング素子TR2のゲートには、例えば、負電圧(−8V)から正電圧(+9V)の変化した第1の駆動電圧が印加され導通する。   At time t = t4, the gate signal Tr10 shown in FIG. 3 (j) is input to the first secondary drive switching element TR10 in accordance with the first induced electromotive voltage and becomes conductive. When the first secondary drive switching element TR10 is turned on, a first drive voltage (for example, 9V) is supplied to cut off the third secondary drive switching element TR12. The second switching element TR2 is driven by inputting the second switching drive signal Dk2 in FIG. At this time, for example, a first drive voltage that is changed from a negative voltage (−8 V) to a positive voltage (+9 V) is applied to the gate of the second switching element TR <b> 2 to be conductive.

時刻t=t4において、第2の誘導起電圧がオンデューチイ判別回路GD2に入力されると、オンデューチイ判別回路GD2は、第2の誘導起電圧の時間が予め定めた時間T1が経過したときに、第2の2次駆動スイッチング素子TR10の導通させる図3(h)に示すゲート信号Tr10を生成して出力する。   When the second induced electromotive voltage is input to the on-duty discrimination circuit GD2 at time t = t4, the on-duty discrimination circuit GD2 determines that the second induced electromotive voltage has the first time when the predetermined time T1 has elapsed. 2 generates and outputs the gate signal Tr10 shown in FIG. 3 (h) for conducting the secondary drive switching element TR10.

時刻t=t5において、図4(h)に示すゲート信号Tr11が第2の2次駆動スイッチング素子TR11に入力されて導通すると、第2の駆動電圧(例えば、16V)を通電してダイオードD2及びダイオードD3を介して第1の駆動電圧と第2の駆動電圧とのオア論理を行なって、同図(d)に示す第2のスイッチング駆動信号Dk2の電圧を(9V)から(16V)に高くする。このとき、第2の駆動電圧(16V)は、図5に示すようにインバータ回路を形成する第2のスイッチング素子TR2が飽和状態で導通する飽和電圧であり、負荷に供給する出力電流が最大定格まで供給できる値である。   At time t = t5, when the gate signal Tr11 shown in FIG. 4 (h) is input to the second secondary drive switching element TR11 and becomes conductive, the second drive voltage (for example, 16V) is supplied to the diode D2 and An OR logic of the first drive voltage and the second drive voltage is performed via the diode D3, and the voltage of the second switching drive signal Dk2 shown in FIG. 4 (d) is increased from (9V) to (16V). To do. At this time, as shown in FIG. 5, the second drive voltage (16V) is a saturation voltage at which the second switching element TR2 forming the inverter circuit conducts in a saturated state, and the output current supplied to the load is the maximum rating. It is a value that can be supplied up to.

時刻t=t6において、図3(b)に示す第2の出力制御信号Sc2がLowレベルになると1次駆動スイッチング素子TR9が遮断され、パルストランスT2の1次巻線N1に1次電圧の印加が停止する。   At time t = t6, when the second output control signal Sc2 shown in FIG. 3B becomes low level, the primary drive switching element TR9 is cut off, and the primary voltage is applied to the primary winding N1 of the pulse transformer T2. Stops.

時刻t=t6において、図2に示すパルストランスT2の1次巻線N1に1次電圧の印加が停止すると、第1の2次巻線N2の第1の誘導起電圧と第2の2次巻線N3の第2の誘導起電圧の発生を停止する。このとき、第3の2次駆動スイッチング素子TR12に第1の駆動電圧及び第2の駆動電圧の供給が停止されて第3の2次駆動スイッチング素子TR12は導通する。第3の2次駆動スイッチング素子TR12は導通すると逆バイアス電源から負電圧(例えば −8V)が供給され第2のスイッチング駆動信号Dk2の電圧が、図3(d)に示すように正電圧から負電圧(例えば+16Vから−8V)に変化して図1に示す第2のスイッチング素子TR2を遮断する。そして、以後は上記と同一動作を行なう。   When application of the primary voltage to the primary winding N1 of the pulse transformer T2 shown in FIG. 2 stops at time t = t6, the first induced electromotive voltage and the second secondary voltage of the first secondary winding N2 The generation of the second induced electromotive voltage of the winding N3 is stopped. At this time, the supply of the first drive voltage and the second drive voltage to the third secondary drive switching element TR12 is stopped, and the third secondary drive switching element TR12 becomes conductive. When the third secondary drive switching element TR12 is turned on, a negative voltage (for example, −8V) is supplied from the reverse bias power source, and the voltage of the second switching drive signal Dk2 is changed from the positive voltage to the negative voltage as shown in FIG. The voltage is changed (for example, from + 16V to −8V), and the second switching element TR2 shown in FIG. 1 is cut off. Thereafter, the same operation as described above is performed.

上述において、インバータ回路を制御する出力制御信号のオンデューチイが予め定めた基準値以上のとき、第2の駆動電圧の(16V)をスイッチング素子のゲート・エミッタ間に印加し、飽和状態でスイッチング素子を導通することで出力電流が最大定格のときでも安定制御が可能になる。   In the above, when the on-duty of the output control signal for controlling the inverter circuit is equal to or higher than a predetermined reference value, the second drive voltage (16 V) is applied between the gate and the emitter of the switching element, and the switching element is saturated in the saturated state. Conduction enables stable control even when the output current is at the maximum rating.

図4は、本発明の実施の形態1において、オンデューチイが予め定めた基準値未満のときの動作を説明する波形タイミング図である。
図4において、図4(a)の波形は第1の出力制御信号Sc1を示し、同図(b)の波形は2の出力制御信号Sc2を示し、同図(c)の波形は第1のスイッチング駆動信号Dk1を示し、同図(d)の波形は第2のスイッチング駆動信号Dk2を示し、同図(e)の波形は第1のスイッチング素子駆動回路DK1を形成する第1の2次駆動スイッチング素子TR6のゲート信号Tr6を示し、同図(f)の波形は第1のスイッチング素子駆動回路DK1を形成する第2の2次駆動スイッチング素子TR7のゲート信号Tr7を示し、同図(j)の波形は第2のスイッチング素子駆動回路DK2を形成する第1の2次駆動スイッチング素子TR10のゲート信号Tr10を示し、同図(h)の波形は第2のスイッチング素子駆動回路DK2を形成する第2の2次駆動スイッチング素子TR11のゲート信号Tr11を示す。
FIG. 4 is a waveform timing diagram illustrating an operation when the on-duty is less than a predetermined reference value in the first embodiment of the present invention.
4, the waveform of FIG. 4A shows the first output control signal Sc1, the waveform of FIG. 4B shows the output control signal Sc2 of 2, and the waveform of FIG. 4C shows the first output control signal Sc2. The switching drive signal Dk1 is shown, the waveform of FIG. 4D shows the second switching drive signal Dk2, and the waveform of FIG. 4E is the first secondary drive that forms the first switching element drive circuit DK1. The gate signal Tr6 of the switching element TR6 is shown, and the waveform of FIG. 8F shows the gate signal Tr7 of the second secondary drive switching element TR7 forming the first switching element drive circuit DK1, and FIG. The waveform of (2) shows the gate signal Tr10 of the first secondary drive switching element TR10 that forms the second switching element drive circuit DK2, and the waveform of (h) in the figure shows the second switching element drive circuit DK2. Shows a second gate signal Tr11 secondary drive switching elements TR11 to formed.

図4に示す時刻t=t1において、図4(a)に示す第1の出力制御信号Sc1がHighレベルになり、図2に示す第1のスイッチング素子駆動回路DK1の1次駆動スイッチング素子TR5が導通すると、1次駆動スイッチング素子TR5は、パルストランスT1の1次巻線N1に所定の1次電圧を印加し、パルストランスT1は1次巻線N1に1次電圧が印加さえると第1の2次巻線N2に第1の誘導起電圧を発生すると共に第2の2次巻線N3に第2の誘導起電圧を発生する。   At time t = t1 shown in FIG. 4, the first output control signal Sc1 shown in FIG. 4A becomes High level, and the primary drive switching element TR5 of the first switching element drive circuit DK1 shown in FIG. When conducting, the primary drive switching element TR5 applies a predetermined primary voltage to the primary winding N1 of the pulse transformer T1, and the pulse transformer T1 has the first voltage applied to the primary winding N1. A first induced electromotive voltage is generated in the secondary winding N2, and a second induced electromotive voltage is generated in the second secondary winding N3.

時刻t=t1において、第1の誘導起電圧に応じて図4(e)に示すゲート信号Tr6が第1の2次駆動スイッチング素子TR6に入力され導通する。第1の2次駆動スイッチング素子TR6が導通すると、第1の駆動電圧(例えば、9V)を通電して第3の2次駆動スイッチング素子TR8を遮断する。そして、第1のスイッチング素子TR1は、図4(c)に示す第1のスイッチング駆動信号Dk1が入力されて駆動する。このとき、第1のスイッチング素子TR1のゲートには、例えば、負電圧(−8V)から正電圧(+9V)の変化した第1の駆動電圧が印加され活性状態で導通する。   At time t = t1, the gate signal Tr6 shown in FIG. 4 (e) is input to the first secondary drive switching element TR6 in accordance with the first induced electromotive voltage and is turned on. When the first secondary drive switching element TR6 is turned on, the first drive voltage (for example, 9V) is applied to cut off the third secondary drive switching element TR8. Then, the first switching element TR1 is driven by receiving the first switching drive signal Dk1 shown in FIG. At this time, for example, a first drive voltage that is changed from a negative voltage (−8V) to a positive voltage (+ 9V) is applied to the gate of the first switching element TR1, and the first switching element TR1 becomes conductive in an active state.

時刻t=t1において、第2の誘導起電圧がオンデューチイ判別回路GD1に入力されると、オンデューチイ判別回路GD1は、第2の誘導起電圧の時間が予め定めた時間T1(例えば1μs)以上か否かの判別を開始する。 時刻t=t1において、第2の誘導起電圧がオンデューチイ判別回路GD1に入力されると、オンデューチイ判別回路GD1は、第2の誘導起電圧の時間が予め定めた時間T1(例えば、1μs)より短いときに、オンデューチイが予め定めた基準値未満と判別し、時刻t=t2において、第2の2次駆動スイッチング素子TR7の遮断状態を継続する。このとき、第1のスイッチング素子TR1は活性状態で導通する。   When the second induced electromotive voltage is input to the on-duty discriminating circuit GD1 at time t = t1, the on-duty discriminating circuit GD1 determines whether the time of the second induced electromotive voltage is equal to or longer than a predetermined time T1 (for example, 1 μs). Start the determination. When the second induced electromotive voltage is input to the on-duty discriminating circuit GD1 at time t = t1, the on-duty discriminating circuit GD1 is shorter than the predetermined time T1 (for example, 1 μs). Sometimes, it is determined that the on-duty is less than a predetermined reference value, and at time t = t2, the cutoff state of the second secondary drive switching element TR7 is continued. At this time, the first switching element TR1 conducts in an active state.

時刻t=t2において、図4(a)に示す第1の出力制御信号Sc1がLowレベルになると1次駆動スイッチング素子TR5が遮断され、パルストランスT1の1次巻線N1に1次電圧の印加が停止すると、第1の2次巻線N2の第1の誘導起電圧及び第2の2次巻線N3の第2の誘導起電圧の発生を停止する。このとき、図2に示すオンデューチイ判別回路GD1は、第2の誘導起電圧の時間が予め定めた時間T1より短いために、図5(a)に示す第1の出力制御信号Sc1のオンデューチイが予め定めた基準値未満と判別し、図4(f)に示すゲート信号Tr7が第2の2次駆動スイッチング素子TR7に入力されず、第2の駆動電圧(例えば、16V)の通電を禁止し、ダイオードD2を介して第1の駆動電圧(9V)が供給され同図(c)に第1のスイッチング駆動信号Dk1が第1のスイッチング素子TR1に入力され、時刻t=t2まで活性状態で導通を継続する。   At time t = t2, when the first output control signal Sc1 shown in FIG. 4A becomes low level, the primary drive switching element TR5 is cut off, and the primary voltage is applied to the primary winding N1 of the pulse transformer T1. Is stopped, the generation of the first induced electromotive voltage of the first secondary winding N2 and the second induced electromotive voltage of the second secondary winding N3 is stopped. At this time, since the time of the second induced electromotive voltage is shorter than the predetermined time T1 in the on-duty determination circuit GD1 shown in FIG. 2, the on-duty of the first output control signal Sc1 shown in FIG. The gate signal Tr7 shown in FIG. 4 (f) is not input to the second secondary drive switching element TR7, and the second drive voltage (for example, 16V) is prohibited from being energized. The first drive voltage (9V) is supplied through the diode D2, and the first switching drive signal Dk1 is input to the first switching element TR1 in FIG. 5C, and the conductive state is kept active until time t = t2. continue.

時刻t=t1〜t2の時間は、第1のスイッチング駆動信号Dk1の出力電圧(9V)が、図1に示す第1のスイッチング素子TR1を入力され活性状態で導通する。このとき、時刻t=t2において、第1のスイッチング素子TR1がターン・オフするときに、ゲートの電荷量が抑制されているため電荷の放電がはやくなりターン・オフも速くなる。
よって、アーク発生中に消耗電極1と被加工物Mとが短絡しアーク電圧が、(例えば1V近傍)アーク電流が、(例えば40A近傍)になり、インバータ回路を制御する出力制御信号のオンデューチイが最少近傍になっても間欠動作が防止でき安定制御が可能になる。更に、インバータを形成するスイッチング素子を活性状態で動作をすると損失が増加するが、インバータ回路を制御する出力制御信号のオンデューチイを最少近傍でスイッチング素子を活性状態で動作させるので、損失増加の影響は略零になる。
During the time t = t1 to t2, the output voltage (9V) of the first switching drive signal Dk1 is input to the first switching element TR1 shown in FIG. At this time, when the first switching element TR1 is turned off at time t = t2, the amount of charge on the gate is suppressed, so that the electric charge is discharged quickly and the turn-off is quickened.
Therefore, the consumable electrode 1 and the workpiece M are short-circuited during arc generation, the arc voltage becomes (eg, near 1 V), the arc current becomes (eg, around 40 A), and the output control signal for controlling the inverter circuit is turned on. Even in the vicinity of the minimum, intermittent operation can be prevented and stable control becomes possible. Further, when the switching element forming the inverter is operated in the active state, the loss increases. However, since the switching element is operated in the active state in the vicinity of the on-duty of the output control signal for controlling the inverter circuit, the effect of the increase in loss is It becomes almost zero.

図6は、実施の形態2に係るスイッチング素子駆動回路の詳細図である。同図において、図1、図2及び図8に示す溶接電源装置の電気接続図と同一符号の構成物は、同一動作を行なうので説明は省略し、符号の相違する構成物についてのみ説明する。   FIG. 6 is a detailed diagram of the switching element driving circuit according to the second embodiment. In the figure, components having the same reference numerals as those in the electrical connection diagrams of the welding power source apparatus shown in FIGS. 1, 2 and 8 perform the same operations, and thus the description thereof will be omitted.

図6に示す第2のオンデューチイ判別回路GD2は、第2の誘導起電圧の時間が予め定めた時間T1より長いとき、出力制御信号のオンデューチイが予め定めた基準値以上と判別し、時間T1が経過したときに第2の2次駆動スイッチング素子TR7を導通させると共にオンデューチイ判別信号Gd2をHighレベルにして出力する。   When the time of the second induced electromotive voltage is longer than the predetermined time T1, the second on-duty determination circuit GD2 shown in FIG. 6 determines that the on-duty of the output control signal is equal to or greater than the predetermined reference value, and the time T1 is When the time has elapsed, the second secondary drive switching element TR7 is turned on, and the on-duty discrimination signal Gd2 is set to High level and output.

図6に示す昇降圧回路DVは、第2のオンデューチイ判別回路GD2からのオンデューチイ判別信号Gd2がLowレベルのとき、直流電圧(16V)を(9V)に降圧して出力し、オンデューチイ判別信号Gd2がLowレベルからHighレベルになるとと、出力電圧(9V)を所定の電圧上昇率(dv/dt)により緩やかに上昇させ(16V)まで高くする。   The step-up / down circuit DV shown in FIG. 6 steps down and outputs the DC voltage (16V) to (9V) when the on-duty discrimination signal Gd2 from the second on-duty discrimination circuit GD2 is at a low level, and the on-duty discrimination signal Gd2 When the Low level is changed to the High level, the output voltage (9 V) is gradually increased by a predetermined voltage increase rate (dv / dt) and increased to (16 V).

次に、動作について説明する。
図6に示す第1の出力制御信号Sc1がHighレベルになると、第1のスイッチング素子駆動回路DK1の1次駆動スイッチング素子TR5が導通し、1次駆動スイッチング素子TR5は、パルストランスT1の1次巻線N1に所定の1次電圧を印加し、パルストランスT1は1次巻線N1に1次電圧が印加されると第1の2次巻線N2に第1の誘導起電圧を発生すると共に第2の2次巻線N3に第2の誘導起電圧を発生する。
Next, the operation will be described.
When the first output control signal Sc1 shown in FIG. 6 becomes High level, the primary drive switching element TR5 of the first switching element drive circuit DK1 becomes conductive, and the primary drive switching element TR5 becomes the primary of the pulse transformer T1. When a predetermined primary voltage is applied to the winding N1 and the primary voltage is applied to the primary winding N1, the pulse transformer T1 generates a first induced electromotive voltage in the first secondary winding N2. A second induced electromotive voltage is generated in the second secondary winding N3.

第1の誘導起電圧に応じて第1の2次駆動スイッチング素子TR6が導通し、第1の駆動電圧(9V)を通電して第3の2次駆動スイッチング素子TR8を遮断し、第1のスイッチング駆動信号Dk1の駆動電圧を(9V)をスイッチング素子に印加させ活性状態で導通させる。   In response to the first induced electromotive voltage, the first secondary drive switching element TR6 is turned on, the first drive voltage (9V) is applied to cut off the third secondary drive switching element TR8, and the first The drive voltage of the switching drive signal Dk1 is applied (9V) to the switching element and is made conductive in the active state.

第2のオンデューチイ判別回路GD2は、第2の誘導起電圧の時間が予め定めた時間T1より短いとき、第1の出力制御信号のオンデューチイが基準値未満と判別し、第2の2次駆動スイッチング素子TR7を遮断させる共にオンデューチイ判別信号Gd2の出力も停止する。このとき、昇降圧回路DVは(9V)の直流電圧を第2の2次駆動スイッチング素子TR7のコレクタ側に供給する。   The second on-duty discrimination circuit GD2 discriminates that the on-duty of the first output control signal is less than the reference value when the time of the second induced electromotive voltage is shorter than the predetermined time T1, and the second secondary drive switching The element TR7 is shut off and the output of the on-duty discrimination signal Gd2 is also stopped. At this time, the step-up / down circuit DV supplies a DC voltage of (9 V) to the collector side of the second secondary drive switching element TR7.

つぎに、第2のオンデューチイ判別回路GD2は、第2の誘導起電圧の時間が予め定めた時間T1より長いとき、出力制御信号のオンデューチイが基準値以上と判別し、第2の2次駆動スイッチング素子TR7を導通させると共にオンデューチイ判別信号Gd2をHighレベルにして出力する。   Next, the second on-duty discrimination circuit GD2 discriminates that the on-duty of the output control signal is equal to or greater than the reference value when the time of the second induced electromotive voltage is longer than the predetermined time T1, and the second secondary drive switching is performed. The device TR7 is turned on and the on-duty discrimination signal Gd2 is set to the high level and output.

図6に示す昇降圧回路DVは、オンデューチイ判別信号Gd2がHighレベルになると、駆動電圧を所定の電圧上昇率で緩やかに(9V)から(16V)に上昇させ、第1のスイッチング駆動信号Dk1の駆動電圧が(16V)に達すると、上昇を停止してスイッチング素子に印加して導通させる。このとき、スイッチング素子の導通は活性状態から飽和状態に移行する。   The step-up / down circuit DV shown in FIG. 6 gradually increases the drive voltage from (9V) to (16V) at a predetermined voltage increase rate when the on-duty determination signal Gd2 becomes High level, and the first switching drive signal Dk1 When the drive voltage reaches (16V), the rise is stopped and applied to the switching element to conduct. At this time, the conduction of the switching element shifts from the active state to the saturated state.

上述より、第1の駆動電圧から第2の駆動電圧に高くするときに、所定の電圧上昇率(dv/dt)をもたせて緩やかに上昇させることで、第1の駆動電圧(9V)から第2の駆動電圧(16V)に切換わるときに発生する出力電流のハンチングが抑制できる。   From the above, when the first drive voltage is increased from the first drive voltage to the second drive voltage, the first drive voltage (9V) is increased to the second drive voltage by gradually increasing the voltage with a predetermined voltage increase rate (dv / dt). Hunting of the output current generated when switching to the drive voltage (16V) of 2 can be suppressed.

図7、実施の形態3に係るスイッチング素子駆動回路の詳細図である。同図において、図1、図2、図6及び図8に示す溶接電源装置の電気接続図と同一符号の構成物は、同一動作を行なうので説明は省略し、符号の相違する構成物についてのみ説明する。   FIG. 7 is a detailed diagram of the switching element driving circuit according to the third embodiment. In the same figure, components having the same reference numerals as those in the electrical connection diagrams of the welding power source apparatus shown in FIGS. 1, 2, 6 and 8 perform the same operations, and thus the description thereof will be omitted. explain.

図7に示すオンデューチイ対応直流電源回路FVは、第2のオンデューチイ判別回路GD2からのオンデューチイ判別信号Gd2がLowレベルのとき、直流電圧を、例えば(9V)にして出力し、オンデューチイ判別信号Gd2がHighレベルになると第1の出力制御信号Sc1のオンデューチイの値に基づいて直流電圧を高くする。   When the on-duty discrimination signal Gd2 from the second on-duty discrimination circuit GD2 is at a low level, the on-duty-compatible DC power supply circuit FV shown in FIG. 7 outputs a DC voltage, for example, (9V), and the on-duty discrimination signal Gd2 is High. When the level is reached, the DC voltage is increased based on the on-duty value of the first output control signal Sc1.

次に、動作について説明する。
図7に示す第1の出力制御信号Sc1がHighレベルになると、第1のスイッチング素子駆動回路DK1の1次駆動スイッチング素子TR5が導通し、1次駆動スイッチング素子TR5は、パルストランスT1の1次巻線N1に所定の1次電圧を印加し、パルストランスT1は1次巻線N1に1次電圧が印加されると第1の2次巻線N2に第1の誘導起電圧を発生すると共に第2の2次巻線N3に第2の誘導起電圧を発生する。
Next, the operation will be described.
When the first output control signal Sc1 shown in FIG. 7 becomes High level, the primary drive switching element TR5 of the first switching element drive circuit DK1 becomes conductive, and the primary drive switching element TR5 becomes the primary of the pulse transformer T1. When a predetermined primary voltage is applied to the winding N1 and the primary voltage is applied to the primary winding N1, the pulse transformer T1 generates a first induced electromotive voltage in the first secondary winding N2. A second induced electromotive voltage is generated in the second secondary winding N3.

第1の誘導起電圧に応じて第1の2次駆動スイッチング素子TR6が導通し、第1の駆動電圧(9V)を通電して第3の2次駆動スイッチング素子TR8を遮断し、第1のスイッチング駆動信号Dk1の駆動電圧を(9V)をスイッチング素子に印加し活性状態で導通させる。   In response to the first induced electromotive voltage, the first secondary drive switching element TR6 is turned on, the first drive voltage (9V) is applied to cut off the third secondary drive switching element TR8, and the first The drive voltage of the switching drive signal Dk1 (9V) is applied to the switching element to conduct in the active state.

第2のオンデューチイ判別回路GD2は、第2の誘導起電圧の時間が予め定めた時間T1より短いとき、第1の出力制御信号のオンデューチイが基準値未満と判別し、第2の2次駆動スイッチング素子TR7を遮断させる共にオンデューチイ判別信号Gd2の出力も停止する。このとき、オンデューチイ対応直流電源回路FVは、オンデューチイ判別信号Gd2がLowレベルのとき、直流電圧を(9V)にして第2の2次駆動スイッチング素子TR7のコレクタ側に出力する。   The second on-duty discrimination circuit GD2 discriminates that the on-duty of the first output control signal is less than the reference value when the time of the second induced electromotive voltage is shorter than the predetermined time T1, and the second secondary drive switching The element TR7 is shut off and the output of the on-duty discrimination signal Gd2 is also stopped. At this time, the on-duty compatible DC power supply circuit FV sets the DC voltage to (9 V) and outputs it to the collector side of the second secondary drive switching element TR7 when the on-duty discrimination signal Gd2 is at the low level.

つぎに、第2のオンデューチイ判別回路GD2は、第2の誘導起電圧の時間が予め定めた時間T1より長いとき、出力制御信号のオンデューチイが基準値以上と判別し、第2の2次駆動スイッチング素子TR7を導通させると共にオンデューチイ判別信号Gd2をHighレベルにする。   Next, the second on-duty discrimination circuit GD2 discriminates that the on-duty of the output control signal is equal to or greater than the reference value when the time of the second induced electromotive voltage is longer than the predetermined time T1, and the second secondary drive switching is performed. The element TR7 is turned on and the on-duty discrimination signal Gd2 is set to the high level.

図7に示すオンデューチイ対応直流電源回路FVは、オンデューチイ判別信号Gd2がHighレベルになると、第1の出力制御信号Sc1のオンデューチイの値に基づいて、例えば 直流電圧を(9V)から(16V)に高くして出力する。   The on-duty compatible DC power supply circuit FV shown in FIG. 7 increases the DC voltage from (9V) to (16V), for example, based on the on-duty value of the first output control signal Sc1 when the on-duty determination signal Gd2 becomes high level. And output.

上述より、インバータ回路を出力制御信号のオンデューチイが基準値以上になったとき、出力制御信号のオンデューチイの値に基づいて第2の駆動電圧を最適な値に設定することができる。   As described above, when the on-duty of the output control signal of the inverter circuit becomes equal to or higher than the reference value, the second drive voltage can be set to an optimum value based on the on-duty value of the output control signal.

AC 商用交流電源
C1 平滑コンデンサー
DCL 直流リアクトル
DV 降圧回路
DR1 1次整流回路
DR2 2次整流回路
DK1 第1のスイッチング素子駆動回路(本発明回路)
DK2 第2のスイッチング素子駆動回路(本発明回路)
DK3 第3のスイッチング素子駆動回路(本発明回路)
DK4 第4のスイッチング素子駆動回路(本発明回路)
Dk1 第1のスイッチング素子駆動信号(本発明回路)
Dk2 第2のスイッチング素子駆動信号(本発明回路)
Dk3 第3のスイッチング素子駆動信号(本発明回路)
Dk4 第4のスイッチング素子駆動信号(本発明回路)
FV オンデューチイ対応直流電源回路
GD オンデューチイ判別回路
GD2 第2のオンデューチイ判別回路
ID 入力電流検出回路
Id 入力電流検出信号
IR 出力電流設定回路
Ir 出力電流設定信号
INT 変圧器
M 被加工物
SC 主制御回路
Sc1 第1の出力制御信号
Sc2 第2の出力制御信号
SD1 第1のスイッチング素子駆動回路(従来回路)
SD2 第2のスイッチング素子駆動回路(従来回路)
SD3 第3のスイッチング素子駆動回路(従来回路)
SD4 第4のスイッチング素子駆動回路(従来回路)
Sd1 第1のスイッチング素子駆動信号(従来回路)
Sd2 第2のスイッチング素子駆動信号(従来回路)
Sd3 第3のスイッチング素子駆動信号(従来回路)
Sd4 第4のスイッチング素子駆動信号(従来回路)
TH トーチ
TS 起動スイッチ
Ts 起動信号
TR1 第1のスイッチング素子
TR2 第2のスイッチング素子
TR3 第3のスイッチング素子
TR4 第4のスイッチング素子

AC commercial AC power supply C1 smoothing capacitor DCL DC reactor DV step-down circuit DR1 primary rectifier circuit DR2 secondary rectifier circuit DK1 first switching element drive circuit (invention circuit)
DK2 Second switching element driving circuit (present circuit)
DK3 Third switching element driving circuit (invention circuit)
DK4 Fourth switching element driving circuit (invention circuit)
Dk1 first switching element drive signal (invention circuit)
Dk2 Second switching element drive signal (present circuit)
Dk3 Third switching element drive signal (invention circuit)
Dk4 Fourth switching element drive signal (circuit of the present invention)
FV On-duty compatible DC power supply circuit GD On-duty discrimination circuit GD2 Second on-duty discrimination circuit ID Input current detection circuit Id Input current detection signal IR Output current setting circuit Ir Output current setting signal INT Transformer M Workpiece SC Main control circuit Sc1 First 1 output control signal Sc2 second output control signal SD1 first switching element driving circuit (conventional circuit)
SD2 Second switching element driving circuit (conventional circuit)
SD3 Third switching element driving circuit (conventional circuit)
SD4 Fourth switching element driving circuit (conventional circuit)
Sd1 First switching element drive signal (conventional circuit)
Sd2 Second switching element drive signal (conventional circuit)
Sd3 Third switching element drive signal (conventional circuit)
Sd4 Fourth switching element drive signal (conventional circuit)
TH torch TS start switch Ts start signal TR1 first switching element TR2 second switching element TR3 third switching element TR4 fourth switching element

Claims (4)

商用交流電源を整流・平滑して直流電圧を出力する直流変換回路と、前記直流電圧を高周波交流電圧に変換するスイッチング素子から成るインバータ回路と、前記高周波交流電圧を負荷に適した電圧に変換する変圧器と、前記インバータ回路を制御する出力制御信号を出力する出力制御回路と、前記出力制御信号に応じて前記インバータ回路を駆動するスイッチング素子駆動回路と、を備えた電源装置において、前記スイッチング素子駆動回路は、前記出力制御信号のオンデューチイが予め定めた基準値未満のとき予め定めた第1の駆動電圧を供給し、前記出力制御信号のオンデューチイが前記基準値を超えたときから前記第1の駆動電圧を高くし予め定めた第2の駆動電圧として供給し、前記インバータ回路を駆動すること、を特徴とする電源装置。 A DC conversion circuit that rectifies and smoothes commercial AC power and outputs a DC voltage; an inverter circuit that includes a switching element that converts the DC voltage into a high-frequency AC voltage; and converts the high-frequency AC voltage into a voltage suitable for a load. A power supply apparatus comprising: a transformer; an output control circuit that outputs an output control signal that controls the inverter circuit; and a switching element drive circuit that drives the inverter circuit in response to the output control signal. The drive circuit supplies a predetermined first drive voltage when the on-duty of the output control signal is less than a predetermined reference value, and the first circuit voltage from when the on-duty of the output control signal exceeds the reference value. The drive voltage is increased and supplied as a predetermined second drive voltage to drive the inverter circuit. Source apparatus. 前記第1の駆動電圧は、前記インバータ回路を形成するスイッチング素子のしきい値電圧を超えた活性領域で通電する活性電圧であり、前記第2の駆動電圧は、前記スイッチング素子が飽和領域で導通する飽和電圧の値であること、を特徴とする請求項1記載の電源装置。   The first drive voltage is an active voltage that is energized in an active region that exceeds a threshold voltage of a switching element that forms the inverter circuit, and the second drive voltage is conductive in the saturation region of the switching element. The power supply device according to claim 1, wherein the power supply device has a saturation voltage value. 前記第2の駆動電圧は、前記出力制御信号のオンデューチイが前記基準値を超えたときから前記第1の駆動電圧を所定の電圧上昇率で高くし、所定の駆動電圧に達すると前記電圧の上昇を停止すること、を特徴とする請求項1記載の電源装置。   The second drive voltage increases the first drive voltage at a predetermined voltage increase rate from when the on-duty of the output control signal exceeds the reference value, and increases when the predetermined drive voltage is reached. The power supply device according to claim 1, wherein the power supply device is stopped. 前記第2の駆動電圧は、前記出力制御信号のオンデューチイが前記基準値以上のとき、前記出力制御信号のオンデューチイの値に基づいて高くなること、を特徴とする請求項1記載の電源装置。   2. The power supply device according to claim 1, wherein the second drive voltage becomes higher based on an on-duty value of the output control signal when an on-duty of the output control signal is equal to or higher than the reference value.
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