WE7311
十程序段数显式
单片点焊机控制集成电路
使
用 说 明 书WE7311
是一种新型的、软硬件相结合的点焊机同步控制芯片。它采用的硬件裸片为美国Microchip公司生产的PIC16C73A-04/SP微控制器。该芯片能完成程序设定、网压检测与补偿、电磁阀控制、晶闸管移相及工作状态显示等主要任务；与SAA1064、24LC01B等芯片配合使用，能实现焊接参数的数字式调整、显示及存储。具有集成度高、功能齐全、使用方便、电路简单、功耗低和抗干扰能力强等特点。并能根据用户的需求对引脚的各项功能及参数进行调整。一、封装形式和用途
WE7311
为28脚小型DIP封装的单片集成电路。该芯片除了可以对加压、预热、冷却、焊接、带电锻压、锻压、间歇、回火、保持、休止等十个程序段的时间或周波数分别进行调节外，还可对预热、焊接、带电锻压和回火电流的大小进行调节。各程序段的电流和周期数的调节及显示均采用数字式。二、引脚功能和使用方法
图
1是WE7311的管脚排列图。下面按照引脚的编号顺序，对各脚的功能及使用方法进行详细介绍。
1
、 MCLR：复位端。当该脚接低电平时芯片复位，平时接VDD。2
、 Y0：工作状态显示输出端。该端与X0、X1、X2、Y1、Y2、Y3端共同组成驱动发光二极管的矩阵电路，用以显示芯片的工作状态。3
、 Y1：工作状态显示输出端。4
、 Y2：工作状态显示输出端。5
、 FAI： 焊机功率因数调整端。该端输入电平的高低，决定着芯片25脚输出的移相脉冲的最大导通角。应根据点焊机功率因数的高低，适当调整该端的输入电平，以达到限制焊机最大导通角的目的。当焊机的功率因数较高时，该端应输入较高的电平，否则应较低。该端输入电平的范围为0~5伏。6
、 Y4：工作状态显示输出端。7
、 UNET： 电网电压检测端。该端的功能是对电网电压进行检测，以便对网压进行补偿。当网压为额定值时，该端的输入电压应为4V。8
、 VSS： 电源负极，也就是接地端。9
、 OSC1： 石英晶体接入端。10
、OSC2： 石英晶体接入端。11
、SEL： 显示选择输入端。该端每输入一个高电平脉冲，显示器显示的参数将进行一次更新，更新为下一个程序段的焊接参数，以便于对其进行调整，同时输出矩阵将驱动发光二极管显示当前的调整状态。该端平时应置于低电平。12
、IINC： 工作电流调整端（电流增加）。当该端置于高电平VDD时，工作电流的给定值将逐渐增加，其增加的相对值将通过数码管显示出来。平时该端应置于低电平VSS。13
、IDEC： 工作电流调整端（电流减小）。当该端置于高电平VDD时，工作电流的给定值将逐渐减小。14
、SCL： 串行总线时钟端。15
、SDA：串行总线数据端。WE7311通过串行总线与数字显示芯片SAA1064、存储器24LC01B相连。SCL和SDA分别为该总线的时钟端和数据端。16
、TINC： 程序段周波数调整端（周波数增加）。当该端置于高电平VDD时，该程序段的周波数将逐渐增加。其数值由数码管显示。17
、TDEC：程序段周波数调整端（周波数减少）。当该端置于高电平VDD时，该程序段的周波数将逐渐减少。其数值由数码管显示。18
、NC：空脚未用。19
、VSS： 电源负极，也就是接地端。与第8脚功能相同。20
、VDD： 电源正极，+5V。21
、SYN： 同步信号输入端。同步信号是由电源信号经整流、钳位及限幅后形成的幅值为+5V的梯形双半波信号。同步信号的有效沿为下降沿。下降沿与后续的上升沿之间的间隔应在0.8~1.2毫秒之间（图2）。22
、FTSW：脚踏开关信号输入端。当缝焊机的脚踏开关闭合时，该端应有+5V的信号输入。23
、X0：工作状态显示输出端。24
、MVAL1：加压电磁阀控制信号输出端。用来控制电磁阀或其他加压机构的动作。当输出高电平时，电磁阀上电，电极对工件加压；当输出低电平时，电磁阀掉电，撤消对工件的压力。25
、ECON：晶闸管触发信号输出端。该端输出宽度为1.2ms的+5V脉冲，用以触发点焊机主回路的晶闸管，从而达到调节焊接电流的目的。输出脉冲应经脉冲变压器或光电耦合器与主电路隔离。26
、MVAL2：增压电磁阀控制信号输出端。用来控制增压电磁阀或其他加压机构的动作。当输出高电平时，增压电磁阀上电，电极对工件增压；当输出低电平时，增压电磁阀掉电，撤消对工件的增压。从而在预热、带电锻压和锻压三个程序段形成预压力和锻压力。27
、X1：工作状态显示输出端。28
、X2：工作状态显示输出端。三、技术性能
各程序段周波数：0~99 （0~1.98s）
外接晶振： 4MHz
封装形式： 小型DIP封装，28脚
显示器件： SAA1064
配用存储器： 24LC01B
四、应用实例
WE7311的管脚排列如图1所示，其引脚功能前面已经作了详细的介绍。下面对照应用实例，对WE7311使用中应注意的若干问题进行分析和介绍。图4是一应用实例的电气原理图。
1、图中LED1
~LED10是由发光二极管组成的程序段指示器。当对焊接参数进行调整时，该指示器指示的是当前进行调整的程序段。在焊接进行过程种，该指示器指示的是当前焊接过程所处的程序段。2、图中W2是功率因数调整电位器，其作用是限制导通角的调整范围，使主电路中晶闸管的导通角不可过大，避免因主回路电感的作用而使得晶闸管半波导通的现象发生。在进行电路调整时，应先将W2的滑动端置于最下端，焊接电流的给定值调至最大，然后将W2的滑动端缓缓向上调整，将其调整到合适的位置。W2的滑动端越向上移，FAI端的输入电压就越高，ECON端的输出脉冲的控制角就越小，主电路晶闸管的导通角也就越大，其单向导通并造成较大直流分量的可能性也就越大。因此，W2的调整应认真仔细地进行。否则，有可能损坏晶闸管。调整好的W2应封固。
W2的调整原则是：应确保在电网电压最低、功率因数最小而焊接电流最大时，焊接变压器的原边，即主晶闸管电路中不得出现明显的直流分量。
3、图中W1是电网电压取样电位器。电网电压经变压器T2降压、整流桥B2整流和C7滤波后，通过W1取样和光电耦合器GO 1的隔离，产生的网压信号送至WE7311的UNET端。WE7311将网压信号与基准网压进行比较和运算，进而对ECON端输出的移相脉冲进行控制，从而达到对电网电压的波动进行补偿的目的。当电网电压为额定值时，应调整W1使UNET端的电压为4伏左右。
4、图中S1是程序段选择按钮。该按钮每闭合一次，程序段指示灯都会指向下一个程序段，同时显示器也会显示下一个程序段的焊接参数。
5、图中S2和S3分别是工作电流增、减按钮。工作电流的相对值由数码管DIG1（十位）和DIG2（个位）显示出来。这两个数码管显示的范围为0至99.5，共200档。这里应特别说明的是，小数位“.5
”是只用小数点表示的。6、图中S4和S5是程序段周波数增、减按钮。周波数由数码管DIG3（十位）和DIG4（个位）显示出来。
7、图中S6是点焊机的脚踏开关。当S6闭合时，光电耦合器GO 4将输出一高电平至WE7311的FTSW端。
8、WE7311的同步信号取自经T2变压、B2整流后的工频双半波信号。该信号经D3底部钳位、R23和WY2限幅，再经GO
5隔离后送至WE7311的同步信号输入端SYN。该信号既作为ECON输出脉冲的同步信号，又作为焊接周波数的计数脉冲。
图2是 WE7311的SYN端输入的同步信号波形。这是一个100HZ的梯形波（50HZ的双半波），其有效沿为下降沿。为了提高芯片的抗干扰能力，可靠地区分同步信号和干扰信号，该芯片要求同步信号的下降沿与上升沿的间隔应大于0.8毫秒。应用实例中的二极管D3的作用就是使梯形波的底部适当分开。调整电阻R22和R23即可改变两个梯形波之间的间隔。但该间隔也不应过大，过大会使得ECON端输出的脉冲控制角变小。一般不应大于1.2毫秒。
9、变压器T1和T2可以合并为一个，但副边应为两个独立的绕组，且绕组间应设置静电隔离层，以抑制干扰信号。整流桥B1和B2的每个桥臂上，最好能各自并联一个0.01μf的瓷片电容,以进一步提高系统的抗干扰能力。若不为数显电路供电，变压器的总容量8VA即可。但若同时为数显电路供电，变压器的总容量应为12VA。
10、图中IC2是飞利浦公司的串行口专用LED显示驱动电路SAA1064。除了电源线及地线以外，它与WE7311之间只有SCL和SDA两根线相连。建议用户将其电源与WE7311分开，使用变压器上单独绕组、整流器和稳压器。
11、WE7311的所有输入端均不得悬空。因此，所有与开关相连的输入端均应接10KΩ左右的下拉电阻。
12、图中GO 1应选择线性较好的光电耦合器，例如4N25。GO 4和GO 5则应选择电流传输比较大的光电耦合器，例如TIL117。
13、WE7311的ECON端是移相脉冲输出端。该脉冲将与SYN端输入的同步信号同步，其移相角将受焊接电流的给定值和UNET端检测的电网电压值的控制。该脉冲用来触发点焊机主回路的双向晶闸管或两只反并联的晶闸管，从而控制焊接电流的大小和通断。该脉冲应经光电耦合器或脉冲变压器隔离，必要时还应进行功率放大。这部分电路用户可根据自己的实际情况进行设计。如果采用光电耦合器 ，其输出器件的耐压应符合要求。并采用相应的保护措施和阻容吸收电路。为了简化线路图，图中采用的是双向晶闸管式光电耦合器。但我们建议用户采用脉冲变压器隔离。
14、WE7311的MVAL1端是电磁阀控制信号输出端。当进入加压阶段后，该端输出高电平，以控制电磁阀对工件加压。当进入停止阶段后，该端输出低电平，以控制电磁阀撤除对工件的压力。该信号应经过适当隔离、放大后再去驱动电磁阀。
15、WE7311的MVAL2端是增压电磁阀控制信号输出端。当进入预压压阶段后，该端输出高电平，以控制增压电磁阀对工件施以预压力，并于预热结束后输出低电平，撤消对工件的预压力。当进入带电锻压阶段后，该端再次输出高电平，以控制增压电磁阀对工件施以锻压力，并于锻压结束后输出低电平，撤消对工件的锻压力。与MVAL1端相配合，两个电磁阀将对工件施以马鞍型的压力。该信号应经过适当隔离、放大后再去驱动电磁阀。
16、WE7311的OSC1和OSC2端应接入4MHZ的石英晶体，在晶体两端与地之间分别接入15至30pf的瓷片电容。
17、对于WE7311三个输出量，即ECON端的移相脉冲和MVAL1、MVAL2端的电磁阀控制信号，用户可根据被控电路及晶闸管主电路的实际情况进行技术处理。但不管采取什麽样的措施，与被控电路之间进行隔离都是绝对必要的。
18、图中IC3是Microchip公司生产的串行接口存储器24LC01B。与SAA1064一样，除电源线和地线以外，它与WE7311之间只需SCL和SDA两根线相连。该芯片用来存储经最后一次调整的工作电流相对值和程序段周波数。这些数据在掉电时不会丢失，开机时这些数据会自动调入WE7311。
19、图3是WE7311的工作时序图。
20、图4中除与同步信号有关的元件参数需做部分调整以外，其他元件参数基本不需调整。但有下列几点注意事项：
产生同步信号的变压器绕组，其输出交流电压有效值应在7.5伏以上。其波形失真应尽可能小。
WE7311的输出信号最好经放大后用脉冲变压器隔离。
所有芯片的空脚，必须按图4中接法连接，否则将无法正常工作。
IC1、IC2、IC3的SCL和SDA应分别连接在一起，并通过上拉电阻R4和R11与VDD相连。
WE7311所用的4MHZ晶振质量必须稳定可靠。
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