UC3637在焊接送丝系统中的应用
时间：2010-12-20
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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]http://c-cnc/news/file/2008-7/2008715152230.gif[/img]
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UC1637/2637UC3637单位
MINTYPMAXMINTYPMAX
误差放大器
输出吸入电流Vpin17=0V -50-20 -50-20mA
输出源电流Vpin17=0V511 511 mA
高电平输出电压 1313．6 1313．6 V
低电平输出电压 -14.8-13 -14.8-13V
PWM比较器
输入关断电压VCM=0v 20 20 mV
输入偏移电流VCM=0V 210 210μA
滞回电压VCM=0V 10 10 mV
共模范围VS=±5V～±20V-Vs+1 +Vs-2-Vs+1 +Vs-2V
限流电路
输入关断电压VCM=0V,
TJ=25℃190200210180200220mV
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-3V
关断电路
关断门坎值 -2.3-2.5-2.7-2.32.52.7V
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 4.155.0 4.155.0V
滞回电压 0.25 0.25 mV
总供电电流
电源供电电流 8.515 8.515mA
输出部份
输出低电平ISINK=20mA -14.9-13 -14.9-13V
ISINK=100mA -14.513 -14.513V
输出高电平ISOURCE=20mA1313.5 1313.5 V
ISOURCE=100mA1213.5 1213.5 V
上升时间CL=Inf,
TJ=25℃ 100600 100600ns
下降时间 100300 100300ns
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）。
[img]http://c-cnc/news/file/2008-7/2008715152318.gif[/img]
图2 UC3637在送丝电路中的应用图之一
[img]http://c-cnc/news/file/2008-7/2008715152341.gif[/img]
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]http://c-cnc/news/file/2008-7/200871515244.gif[/img]
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。