点焊电源技术的发展

       点焊技术的技术研究中，研究的热点和重点是点焊电源，点焊电源提供点焊的加热能量，它的发展经历了单相工频交流点焊机、直流脉冲点焊机、三相低频点焊机、次级整流式及电容储能式点焊机的过程，80年代中期又出现了采用逆变点焊电源的逆变式点焊机。日本、美国等国家先后推出逆变式点焊机产品，并应用于汽车、家电、电子行业，建立起以逆变点焊机器人为主的汽车车身焊装线，使逆变点焊机进入实际应用阶段。目前，逆变点焊机主要用于中小功率焊机及集成点焊钳上。

       小功率的逆变点焊机在电子行业中更是成为不可或缺的关键设备。对小尺寸零件（0.2mm）点焊的研究结果表明，逆变点焊电源**；研究了从大尺寸(0.51mm以上)、小尺寸（0.125-0.51mm）到微尺寸（0.012-0.125mm）的点焊情况，认为随着尺寸的减小，在工艺参数、过程控制、材料状态等许多方面都需要采取严格的措施；试验认为直流相对交流点焊有很多优势。逆变点焊电源输出平稳的直流，对焊点的冲击小，热效率高，由于采用较高的频率，调节性和可控性增强，在小尺寸零件的点焊中已显示其优势。

       点焊逆变电源的发展，一方面是要进一步提高其逆变频率，达到更高的控制精度；一方面是研究逆变开关管的“软开关”技术，以实现低的开关损耗，为进一步提高开关频率作好准备。下面主要介绍关于“软开关”的情况。

       目前使用的绝大多数逆变点焊电源的逆变电路中，通常采用保持功率开关管的开关频率固定，而靠改变功率开关管接通时间长短(即脉冲宽度)的方法，来调节焊机输入的能量，这种控制方法被称为脉宽调制法。在这种情况下，由于功率开关管按照外加的控制脉冲的宽度来实现通断，而控制脉冲的发出又与功率开关管上流过的电流、两端所加的电压无关，此类功率开关管被称为“硬开关”。

       采用硬开关控制的逆变电路，当工作频率较高时，由于在功率开关管上同时存在电流与电压的交叠，因而产生了很高的开关损耗和电流、电压应力。有关资料表明，其功率开关管的开关损耗占总损耗的60－70%，甚至更大。同时，电路的寄生电感和功率器件的寄生电容在高频工作时将会产生严重的电压尖峰。

       鉴于硬开关逆变电源存在的问题，在20世纪80年代以后，人们开始了软开关逆变电源的研制工作，这些研究主要集中在弧焊领域。所谓软开关，是指用控制方法使功率开关在其两端电压为零时或使流过功率开关的电流为零时开通或关断，这一类开关称为软开关。软开关的开通、关断损耗理想值为零。针对软开关逆变电源的分析和试验表明：软开关逆变电源开通和关断损耗最小，能实现零开关特性而不增大开关的电流和电压应力，适用于较高电压和大功率变换器。

       目前，对于逆变点焊电源的控制，有采用集成移相控制芯片与微型计算机相结合的方式，实现对电源能量的恒流控制；华创电源的产品使用了使用了包含数字信号处理器(DSP)的ARM+FPGA作为双重主控芯片，通过软件+硬件的方式来实现控制方式，这些控制方式主要有传统移相控制、双极性控制和有限双极性控制三种方式，也有通过在双极性控制和有限双极性控制两种控制方式基础上增加移相控制，形成移相双极性控制方式和移相有限双极性控制方式。通过对各种控制方式下的检测分析，传统移相控制方式实现了开关管的零电压开通，其开关管的开通功率损失小，更适合精密逆变点焊电源。

       电阻点焊电源技术快速发展，但其加压技术却还没有得到相应的发展，这将影响着电阻点焊技术的进一步发展。