UC3637在焊接送丝系统中的应用

HEATS 发表于 2010-9-12 15:58:47

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
<IMG src="http://www.chmcw.com/upload/news/RCL/13220_dolmuc2008715152230.gif">
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
<CENTER>
<TABLE border=1>
<TBODY>
<TR>
<TD align=middle rowSpan=2>参　　数</TD>
<TD align=middle rowSpan=2>测试条件</TD>
<TD align=middle colSpan=7>UC1637/2637</TD>
<TD align=middle colSpan=7>UC3637</TD>
<TD align=middle colSpan=2 rowSpan=2>单位</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle colSpan=2>MIN</TD>
<TD align=middle colSpan=3>TYP</TD>
<TD align=middle colSpan=2>MAX</TD>
<TD align=middle colSpan=3>MIN</TD>
<TD align=middle colSpan=2>TYP</TD>
<TD align=middle colSpan=2>MAX</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle colSpan=18>
　误差放大器</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>输出吸入电流</TD>
<TD align=middle>Vpin17=0V</TD>
<TD align=middle>　</TD>
<TD align=middle colSpan=4>-50</TD>
<TD align=middle colSpan=2>-20</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=3>-50</TD>
<TD align=middle colSpan=2>-20</TD>
<TD colSpan=2>
mA</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>输出源电流</TD>
<TD align=middle>Vpin17=0V</TD>
<TD align=middle>5</TD>
<TD align=middle colSpan=4>11</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>5</TD>
<TD align=middle colSpan=3>11</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>mA</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>高电平输出电压</TD>
<TD align=middle>　</TD>
<TD align=middle>13</TD>
<TD align=middle colSpan=4>13．6</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>13</TD>
<TD align=middle colSpan=3>13．6</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>V</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>低电平输出电压</TD>
<TD align=middle>　</TD>
<TD align=middle>　</TD>
<TD align=middle colSpan=4>-14.8</TD>
<TD align=middle colSpan=2>-13</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=3>-14.8</TD>
<TD align=middle colSpan=2>-13</TD>
<TD align=middle colSpan=2>V</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle colSpan=18>
　PWM比较器</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>输入关断电压</TD>
<TD align=middle>VCM=0v</TD>
<TD align=middle colSpan=3>　</TD>
<TD align=middle>20</TD>
<TD align=middle colSpan=3>　</TD>
<TD align=middle colSpan=4>　</TD>
<TD align=middle>20</TD>
<TD align=middle colSpan=3>　</TD>
<TD align=middle>mV</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>输入偏移电流</TD>
<TD align=middle>VCM=0V</TD>
<TD align=middle colSpan=3>　</TD>
<TD align=middle>2</TD>
<TD align=middle colSpan=3>10</TD>
<TD align=middle colSpan=4>　</TD>
<TD align=middle>2</TD>
<TD align=middle colSpan=3>10</TD>
<TD align=middle>μA</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>滞回电压</TD>
<TD align=middle>VCM=0V</TD>
<TD align=middle colSpan=3>　</TD>
<TD align=middle>10</TD>
<TD align=middle colSpan=3>　</TD>
<TD align=middle colSpan=4>　</TD>
<TD align=middle>10</TD>
<TD align=middle colSpan=3>　</TD>
<TD align=middle>mV</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>共模范围</TD>
<TD align=middle>VS=±5V～±20V</TD>
<TD align=middle colSpan=3>-Vs+1</TD>
<TD align=middle>　</TD>
<TD align=middle colSpan=3>+Vs-2</TD>
<TD align=middle colSpan=4>-Vs+1</TD>
<TD align=middle>　</TD>
<TD align=middle colSpan=3>+Vs-2</TD>
<TD align=middle>V</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle colSpan=18>
　限流电路</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>输入关断电压</TD>
<TD align=middle>VCM=0V, TJ=25℃</TD>
<TD align=middle colSpan=2>190</TD>
<TD align=middle colSpan=3>200</TD>
<TD align=middle colSpan=3>210</TD>
<TD align=middle colSpan=2>180</TD>
<TD align=middle colSpan=2>200</TD>
<TD align=middle colSpan=3>220</TD>
<TD align=middle>mV</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle rowSpan=2>输入关断电压温 度系数 输入偏移电流</TD>
<TD align=middle>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=3>-0.2</TD>
<TD align=middle colSpan=3>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>-0.2</TD>
<TD align=middle colSpan=3>　</TD>
<TD align=middle>mV/ ℃</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>-10</TD>
<TD align=middle colSpan=3>-1.5</TD>
<TD align=middle colSpan=3>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>-10</TD>
<TD align=middle colSpan=2>-1.5</TD>
<TD align=middle colSpan=3>　</TD>
<TD align=middle>μA</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>共模范围</TD>
<TD align=middle>VS=±2.5～ ±20V</TD>
<TD align=middle colSpan=2>-Vs</TD>
<TD align=middle colSpan=3>　</TD>
<TD align=middle colSpan=3>+Vs-3</TD>
<TD align=middle colSpan=2>-Vs</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=3>+Vs-3</TD>
<TD align=middle>V</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle colSpan=18>
　关断电路</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>关断门坎值</TD>
<TD align=middle>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>-2.3</TD>
<TD align=middle colSpan=3>-2.5</TD>
<TD align=middle colSpan=2>-2.7</TD>
<TD align=middle colSpan=3>-2.3</TD>
<TD align=middle colSpan=2>2.5</TD>
<TD align=middle colSpan=2>2.7</TD>
<TD align=middle colSpan=2>V</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>滞回电压</TD>
<TD align=middle>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=3>40</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=3>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>40</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>mV</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>输入偏移电流</TD>
<TD align=middle>Vpin14=+Vs～ -Vs</TD>
<TD align=middle colSpan=2>-10</TD>
<TD align=middle colSpan=3>-1.5</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=3>-10</TD>
<TD align=middle colSpan=2>-1.5</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>μA</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle colSpan=18>
　欠电压关断</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>起始门坎值</TD>
<TD align=middle>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=3>4.15</TD>
<TD align=middle colSpan=2>5.0</TD>
<TD align=middle colSpan=3>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>4.15</TD>
<TD align=middle colSpan=2>5.0</TD>
<TD align=middle colSpan=2>V</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>滞回电压</TD>
<TD align=middle>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=3>0.25</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=3>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>0.25</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>mV</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle colSpan=18>总供电电流</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>电源供电电流</TD>
<TD align=middle>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=3>8.5</TD>
<TD align=middle colSpan=2>15</TD>
<TD align=middle colSpan=3>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>8.5</TD>
<TD align=middle colSpan=2>15</TD>
<TD align=middle colSpan=2>mA</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle colSpan=18>
　输出部份</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle rowSpan=2>输出低电平</TD>
<TD align=middle>ISINK=20mA</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=4>-14.9</TD>
<TD align=middle colSpan=2>-13</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=3>-14.9</TD>
<TD align=middle>-13</TD>
<TD align=middle colSpan=2>V</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>ISINK=100mA</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=4>-14.5</TD>
<TD align=middle colSpan=2>13</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=3>-14.5</TD>
<TD align=middle>13</TD>
<TD align=middle colSpan=2>V</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle rowSpan=2>输出高电平</TD>
<TD align=middle>ISOURCE=20mA</TD>
<TD align=middle colSpan=2>13</TD>
<TD align=middle colSpan=4>13.5</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>13</TD>
<TD align=middle colSpan=3>13.5</TD>
<TD align=middle>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>V</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>ISOURCE=100mA</TD>
<TD align=middle colSpan=2>12</TD>
<TD align=middle colSpan=4>13.5</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>12</TD>
<TD align=middle colSpan=3>13.5</TD>
<TD align=middle>　</TD>
<TD align=middle colSpan=2>V</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>上升时间</TD>
<TD align=middle rowSpan=2>CL=Inf, TJ=25℃</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=4>100</TD>
<TD align=middle colSpan=2>600</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=3>100</TD>
<TD align=middle>600</TD>
<TD align=middle colSpan=2>ns</TD></TR>
<TR>
<TD align=middle>下降时间</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=4>100</TD>
<TD align=middle colSpan=2>300</TD>
<TD align=middle colSpan=2>　</TD>
<TD align=middle colSpan=3>100</TD>
<TD align=middle>300</TD>
<TD align=middle colSpan=2>ns</TD></TR></TBODY></TABLE></CENTER>

<TABLE width="90%" border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD>
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）。</TD></TR></TBODY></TABLE>
<IMG src="http://www.chmcw.com/upload/news/RCL/13220_0ekycx2008715152318.gif">
图2　UC3637在送丝电路中的应用图之一
<IMG src="http://www.chmcw.com/upload/news/RCL/13220_tcq6h92008715152341.gif">
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）。
<IMG src="http://www.chmcw.com/upload/news/RCL/13220_plwnvo200871515244.gif">
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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UC3637在焊接送丝系统中的应用