UC3637在焊接送丝系统中的应用

介绍了电机控制专用集成电路UC3637的工作原理,特点及应用。同时给出了焊接中作为可逆送丝的具体电路。

UC3637(2637,1637)芯片是美国Unitrode公司开发的用于单向或双向PWM调速的电机控制芯片［1］。当其用于代替传统的驱动控制器时,具有使用元件少、成本低、高效等一系列优点,特别适合焊接中有送丝要求的电机控制,如在CO2气保焊及埋弧自动焊中,要求能正向送丝和反向抽丝,这时使用UC3637芯片作为核心控制芯片就显得十分合适。

1 UC3637内部结构

其内部结构图如图1所示

图1 UC3637内部结构图

内部电路主要由以下几部分构成:

(1) 三角波产生电路；由CP,CN,S1,SR1电路组成。

(2) PWM比较器电路；由CA,CB构成的比较器组成。

(3) 输出控制门电路；由NA,NB逻辑门电路组成。

(4) 限流电路；由比较器CL,RS触发器组成。

(5) 关断电路；由关断比较器CS组成。

(6) 低电压锁定电路:UVL组成。

2 UC3637主要特点及参

其主要特点:可单双极性供电；电机过流检测控制；欠电压锁定；具备强制关断端。其主要参数如下表:

测试条件:Vs=15V,-Vs=-15V,+Vth=5V,-Vth=-5V,Rt=16.7kΩ,Ct=1500pF,Ta=Tj。

表 UC3637芯片主要性能参数

参 数 测试条件 UC1637/2637 UC3637 单位 MIN TYP MAX MIN TYP MAX

误差放大器

输出吸入电流 Vpin17=0V -50 -20 -50 -20

mA

输出源电流 Vpin17=0V 5 11 5 11 mA 高电平输出电压 13 13．6 13 13．6 V 低电平输出电压 -14.8 -13 -14.8 -13 V

PWM比较器

输入关断电压 VCM=0v 20 20 mV 输入偏移电流 VCM=0V 2 10 2 10 μA 滞回电压 VCM=0V 10 10 mV 共模范围 VS=±5V～±20V -Vs+1 +Vs-2 -Vs+1 +Vs-2 V

限流电路

输入关断电压 VCM=0V,

TJ=25℃

190 200 210 180 200 220 mV 输入关断电压温

度系数

输入偏移电流

-0.2 -0.2 mV/

℃

-10 -1.5 -10 -1.5 μA 共模范围 VS=±2.5～

±20V

-Vs +Vs-3 -Vs +Vs-3 V

关断电路

关断门坎值 -2.3 -2.5 -2.7 -2.3 2.5 2.7 V 滞回电压 40 40 mV 输入偏移电流 Vpin14=+Vs～

-Vs

-10 -1.5 -10 -1.5 μA

欠电压关断

起始门坎值 4.15 5.0 4.15 5.0 V 滞回电压 0.25 0.25 mV 总供电电流 电源供电电流 8.5 15 8.5 15 mA

输出部份

输出低电平 ISINK=20mA -14.9 -13 -14.9 -13 V ISINK=100mA -14.5 13 -14.5 13 V 输出高电平 ISOURCE=20mA 13 13.5 13 13.5 V ISOURCE=100mA 12 13.5 12 13.5 V 上升时间 CL=Inf,

TJ=25℃

100 600 100 600 ns 下降时间 100 300 100 300 ns

3、应用电路

我们将其应用于CO2气体保护焊的送丝电路,无需换向继电器,通过调速电位器即可实现送丝和退丝功能。电机低速下运行平稳,调速范围宽。电机型号:日本松下电机PMED-12-MA14,额定电压18.3V ,额定电流5.5A 。 图2是以UC3637为核心构成的电机驱动信号产生电路,当R8取39kΩ,Cl取1μF时电机驱动信号频率约为32kHz,其驱动波形如图3所示(使用美国泰克公司TDS-200数字存储示波器输出)。

图2 UC3637在送丝电路中的应用图之一

图3 UC3637输出驱动波形

图4是一桥式电机驱动电路。由V1,V2,V3,V4构成四个桥臂,电机接在桥臂之间,对角桥臂V1,V4；V2,V3同时开通,当UC3637输出脉冲Aout和Bout脉宽相等时,加在电机两端的平均电压为零,电机不转动。当Aout脉宽大于Bout脉宽时,电机正转(人为设定),反之,电机反转。实际制作时V1、V2应选用P沟道场效应管,V3、V4应选用N沟道场效应管,漏极电流应大于10A～15A,耐压大于100V［2］,W1-W4可用8V～12V稳压管,过流采样电阻R16可取0.02Ω电阻(设定保护电流10A)。

图4 UC3637在送丝电路中的应用图之二

用以上电路制作的CO2气保焊送丝机构实测送丝速度范围为送丝0m／min～16.7m/min,抽丝0m／min～16.2m/min。

应用UC3637芯片构成PWM可逆调速具有以下优点:

(1) 可使电机正反转。

(2) 电机停止时有微振电流,能消除静摩擦死区。

(3) 低速时,每个场效应管驱动脉冲较宽,有利于场效应管可靠导通。

(4) 低速下电机运转平稳性好。

由图2、图4构成的调速电路无反馈环节。如需转速负反馈,可采用带测速发电机的直流电机,测速发电机负反馈电压与给定电压合成后利用UC3637内部的误差放大器( 参见图1中EA,15 、16腿输入,17腿输出)放大提供控制信号给VR1动端,即可实现转速闭环控制。

4 结 论

(1) UC3637芯片应用于送丝电机可逆调速电路,集成度高,使用方便。

(2) 用UC3637芯片实现的可逆调速电路,电机调速范围宽,低速下电机运转平稳,很适合象CO2气体保护焊送丝机构这样要求调速范围宽的场所应用。

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