同步整流器

摘要

本发明涉及一种同步整流器(16)，该同步整流器(16)用于集成在用以特别是在大电流变压器(12)的立方体或方石形单元中提供直流电流的电源(10)中，该同步整流器(16)包括电路元件(24)、用于启动所述电路元件(24)的启动电路(17)和供电电路(48)，其中设置具有导体轨道和连接表面的印刷电路板(35)来容纳电子部件。为了降低损失并提高效率，所述电路元件(24)、所述启动电路(17)和所述供电电路(48)被布置在所述印刷电路板(35)上，以用于其自主操作，其中在所述印刷电路板(35)上设置平行和连续布置的若干开口(37)，以用于容纳接触板(29)的突起(36)，并且其中所述电路元件(24)被布置和连接或焊接在所述开口(37)上方，并能够与所述接触板(29)的突起(36)接触。

权利要求

1.一种同步整流器(16)，该同步整流器(16)用于集成在用以提供直流电流的电源(10)中，该同步整流器(16)包括电路元件(24)、用于启动所述电路元件(24)的启动电路(17)和供电电路(48)，其中设置具有导体轨道和连接表面的印刷电路板(35)来容纳电子部件，其特征在于，所述电路元件(24)、所述启动电路(17)和所述供电电路(48)被布置在所述印刷电路板(35)上，以用于其自主操作，其中在所述印刷电路板(35)上设置平行和连续布置的若干开口(37)，以用于容纳接触板(29)的突起(36)，并且其中所述电路元件(24)被布置和连接或焊接在所述开口(37)的上方，并能够与所述接触板(29)的突起(36)接触，所述启动电路(17)布置在所述电路元件(24)的两侧上，所述电路元件(24)并联和串联布置在所述电路板(35)上。

2.根据权利要求1所述的同步整流器(16)，其特征在于，所述同步整流器(16)用于集成在用以在大电流变压器(12)的立方体或方石形单元中提供直流电流的电源(10)中。

3.根据权利要求2所述的同步整流器(16)，其特征在于，所述启动电路(17)连接至集成在所述大电流变压器(12)中的至少一个传感器。

4.根据权利要求2所述的同步整流器(16)，其特征在于，所述启动电路(17)连接至集成在所述大电流变压器(12)中的电流换能器(18)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的同步整流器(16)，其特征在于，所述供电电路(48)被形成为用以提供相应大的切换电流，并且给组成部件提供对应的供电电压。

6.根据权利要求5所述的同步整流器(16)，其特征在于，所述切换电流为在800A和

1500A之间的切换电流。

7.根据权利要求6所述的同步整流器(16)，其特征在于，所述切换电流为1000A的切换电流。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的同步整流器(16)，其特征在于，设置了数据通信电路，以无线地传输数据。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的同步整流器(16)，其特征在于，设置了数据通信电路，以感应方式、磁性方式或通过蓝牙传输数据。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的同步整流器(16)，其特征在于，在所述电路板(35)的一侧上，在整个面上设置可焊接表面，以便被焊接至所述接触板(29)。

说明书

同步整流器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种同步整流器，该同步整流器用于集成在用以特别在大电流变压器的立方体或方石形单元中提供直流电流的电源中，该同步整流器包括电路元件、用于启动所述电路元件的启动电路和供电电路，其中设置具有导体轨道和连接表面的印刷电路板来容纳电子部件。

背景技术

[0002] 本发明主要但并非排他地涉及一种用于电阻焊接装置特别是点焊装置(其中尤其出现大约几千安培的大直流电流)的电源的同步整流器。在本专利申请的主题内容中也覆盖用于采用这种大直流电流的其他装置的电源的同步整流器。这种装置的示例有电池充电器、粒子加速器、用于电镀的设备等。例如，WO2007/041729A1描述了一种电池充电器和用于产生相应的大直流电流的电流变压器。

[0003] 在电阻焊接装置中，使用适当的大电流变压器和整流器来提供所需的大直流电流。由于发生大电流，二极管整流器因为相对较高的损失而不利，因此主要采用包括由相应的晶体管形成的控制元件的有源整流器。然而，具有有源整流器(例如同步整流器)的电阻焊接装置也具有相对较高的损失，因此效率相对较低。由于在现有技术中由例如大电流变压器和整流装置的通常分离设计而导致线路长度相当长并因而招致功率损失，因此由于大电流导致效率非常差。

[0004] 例如，DE 10 2007 042 771 B3描述了一种通过使用同步整流器操作电阻焊接装置的电源的方法，通过该方法能够降低功率损耗并能够提高效率。

[0005] 在汽车工业的生产线中，使用多个点焊装置(经常有大约有100个到1000个个体单元)来准备将要制造的车辆的车身或底盘上的各种连接。由于个体点焊装置已经因为大电流变压器和电力线路和电路元件而导致高损失，因此在这种生产线中产生的总损失在极其高的尺寸范围内，例如在1MW和50MW之间。因为损失主要反映为热损失的形式，因此必须再次采取措施将这些热消散，从而甚至进一步劣化了总体能量平衡。

[0006] 由该事实产生的另一个缺点是，因为这种设施的高损失，所以电网需要非常高的连接瓦数，从而导致这种设施的制造、试运转和操作费用非常高。

[0007] 为了利用20kA的焊接电流产生单个点焊，根据现有技术，从当前观点来看，例如需要高达150kW的电网连接瓦数，其中使用所述焊接电流，产生了高达135kW的损失，从而获得了仅大约10％的非常低的效率。

发明内容

[0008] 因而，本发明的目的是创造一种用来集成在用以提供直流电流的电源中的同步整流器，由此能够降低损失并能够提高能量平衡和效率。

[0009] 所述目的的解决在于，所述电路元件、所述启动电路和所述供电电路被布置在所述印刷电路板上，以用于其自主操作，其中在所述印刷电路板上设置平行和连续布置的若干开口，以用于容纳接触板的突起，并且其中所述电路元件被布置和连接或焊接在所述开口上方，并能够与所述接触板的突起接触。有利的是，在将所述同步整流器的电路板安装到接触板的过程中，将所述接触板的突起伸入穿过所述电路板中的所述开口，由此使得所述电路板的后部也能够被牢固地与所述接触板连接或焊接在一起，另外，布置在相反侧的电路元件也可以被连接或焊接至所述接触板。因此，能够省略大量布线。此外，可以将所述电路板容易地定位在所述接触板上，并且在焊接时所述电路板不会再滑动。

[0010] 通过将所述同步整流器的电路元件、启动电路和供电电路布置在所述电路板上，能够获得自主设计。所述电路板例如可以集成在所述大电流变压器中。当将所述同步整流器形成在所述大电流变压器中而用于自主操作时，可以避免到达所述电路板的所有线路并因而避免到达所述大电流变压器内的所有线路。如果用于所述大电流变压器的操作的所有部件，例如所述电路元件、所述启动电路和所述供电电路，都集成在所述电路板上，则仅需要在输入侧连接一个电源单元，并且必须将对应的消耗负载连接在输出侧上。

[0011] 因此所述同步整流器的电路元件布置在所述电路板上，因而所述同步整流器能够不用线路地连接至所述大电流变压器的输出，从而显著降低损失。

[0012] 更有利的是，所述启动电路在所述电路元件的两侧上布置在所述电路板上，所述电路元件平行且连续地布置，这是因为实现了到达各个电路元件的线路的缩短。因而，可以确保在非常短的时间段内开启并联连接的所有电路元件。通过将所述启动电路布置在两侧上，实现了线路长度的减半，结果，实现了线路电感的降低，因而实现了切换时间的显著缩短。

[0013] 如果所述启动电路连接至集成在所述大电流变压器中的至少一个传感器，特别是电流换能器，精确控制或调节变成可能，因为可以借助于所述至少一个传感器检测到所述大电流变压器中的状态。

[0014] 有利地，所述供电电路被构造成用以产生相应的大切换电流，优选在800A和1500A之间，特别是1000A的切换电流，并且给组成部件提供对应的供电电压。由于非常大的切换电流，因此能够实现非常短的切换时间，特别在纳秒范围内。由此可以确保电路元件总是在过零时或刚要到过零就以低输出电流切换，从而没有或几乎没有任何切换损失发生。

[0015] 如果设置用于数据无线传输(优选以感应方式、磁性方式或通过蓝牙传输)的数据通信电路，则以有利的方式实现了数据能够从所述同步整流器的电路板无线传输或无线传输到所述同步整流器的电路板。因而，可以在所述大电流变压器的不同应用区域中进行切换时间点的调节。同样，可以从布置在所述同步整流器的电路板上的存储器读取数据，以对数据分别进行进一步处理或用于控制或质量控制。

[0016] 最后，有一个实施方式是有利的，其中在所述电路板的一侧上，在整个面上设置可焊接表面，以便被焊接至所述接触板，这是因为由此可以实现与所述接触板的牢固连接。因而，能够显著降低接触电阻，这是因为电路板的全表面连接具有较低的接触电阻。

附图说明

[0017] 下面借助于附图更详细地说明本发明。

[0018] 其中：

[0019] 图1是示意性图示的具有机器人和固定在该机器人上的焊枪的现有技术电阻焊接装置；

[0020] 图2是具有用以提供焊接电流的电源的电阻焊接装置的示意性框图；

[0021] 图3是示意性图示的电阻焊接装置，特别是具有用以提供焊接电流的集成电源的焊枪；

[0022] 图4是用以提供焊接电流的电源的示意性框图；

[0023] 图5示出了用以提供直流电流的电源的一个实施方式；

[0024] 图6以分解视图示出了根据图5的电源；

[0025] 图7示出了根据图5的电源，其中绘制了冷却通道的路线；

[0026] 图8是电源的大电流变压器的工字梁的视图；

[0027] 图9以剖面示出了根据图8的工字梁；

[0028] 图10是包括同步整流器和启动电路的印刷电路板的电源的大电流变压器的接触板；

[0029] 图11以剖面示出了根据图10的接触板；

[0030] 图12以分解视图示出了大电流变压器的具有电流换能器的次级绕组；

[0031] 图13以分解视图示出了大电流变压器的次级绕组的设计；

[0032] 图14示出了用于向同步整流器和启动电路供应电能的电路的框图；

[0033] 图15示出了根据图14的供电电路的供应电压的时间历程；以及

[0034] 图16示出了时间历程，以便示出根据大电流变压器的次级侧电流启动同步整流器的电路元件。

具体实施方式

[0035] 在图1至图16中所示的实施方式中，描述了具有主要组成部件的电阻焊接装置1的设计。在这些图中，相同的部件利用相同的附图标记表示。

[0036] 在图1中，以立体图示出了用于对至少两个工件2、3进行电阻焊接的电阻焊接装置1，该电阻焊接装置1具有用于操纵的机器人。该电阻焊接装置1由附接至机器人并具有两个焊枪臂5的焊枪4构成，在焊枪4上布置有每个都用于保持电极7的保持件6。电极7每个均通过带8而循环，带8降低电阻焊接时的接触电阻并保护电极7。此外，在带8上得到的所产生的点焊的图像可以被分析并用来评价焊接质量。用于保护电极7的带8从能够被分别布置在焊枪4或焊枪臂5上的卷绕装置9退绕，并沿着焊枪臂5、电极保持件6和电极7被引导回到卷绕装置9，在卷绕装置9处，带8被再次卷绕。为了进行点焊，通过电极7传导由对应的供电单元
19供应的焊接电流。由此，工件2、3通过在点焊过程期间产生的点焊而被连接在一起。通常，用以提供焊接电流的供电单元19位于电阻焊接装置1外部，如图1中示意性所示。焊接电流借助于适当的线路11供应到导电地形成的电极7或焊枪臂5。由于焊接电流的幅值在几千安培的范围内，因此线路11所需的横截面对应地较大，从而导致对应较高的欧姆损失。

[0037] 此外，较长的主供电线路导致线路11的电感增加，因此电源10的大电流变压器12操作时的切换频率受到限制，从而导致非常大的大电流变压器12。在现有技术中，供电单元19位于紧接着焊接机器人的切换柜内，从而对于机器人上的焊枪4来说，到大电流变压器12的供电线路需要非常长，例如高达30m。

[0038] 在根据本发明的解决方案中，实现了重量和尺寸的显著降低，从而能够将供电单元19直接定位在机器人上特别是定位在焊枪保持件的部分中。另外，优选将供电单元19设计成水冷的。

[0039] 图2示出了具有用以提供焊接电流的电源10的电阻焊接装置1的示意性框图。尽管在所示的实施方式中，使用电源10提供用于电阻焊接装置1的焊接电流，但是电源10特别是电力供应的整个设计也可以用来提供用于其他应用的直流电流。电源10包括大电流变压器12，该大电流变压器12具有至少一个初级绕组13、具有中央抽头的至少一个次级绕组14和环状芯体15。通过大电流变压器12变换的电流在同步整流器16中被整流并被供应至电阻焊接装置1的焊枪臂5或电极7。为了控制同步整流器16，设置了启动电路17。启动电路17基于例如借助于电流换能器18测量的大电流变压器12的次级侧电流而向同步整流器16的电路元件24发送对应的触发脉冲。

[0040] 如一般已知的，由于大的焊接电流，所需线路长度的总和引起在同步整流器16的电路元件24中发生相当大的欧姆损失和/或电感损失以及传导和切换损失。此外，还是在整流器中，在用于同步整流器16和启动电路17的电力供应中发生损失。因而，这种电阻焊接装置1所得到的效率较低。

[0041] 为了产生大电流变压器12的初级侧电流，设置了供电单元19，该供电单元19布置在电网和电源10之间。供电单元19以期望的幅值和期望的频率向大电流变压器12或电源10提供初级侧电流。

[0042] 图3以示意性图示示出了具有集成电源10的电阻焊接装置1。电源10特别地作为支撑构件直接布置在电阻焊接装置1的焊枪4或焊枪臂5上，使得用以将焊接电流引导至电极7的线路11的至少一部分可以被省略，因此显著地缩短线路长度，这是因为仅需要与一个焊枪臂5进行连接。电源10具有至少四个触头20、21、22、23以形成多点接触，其中一个极性的两个第一触头20、21连接至一个焊枪臂5，而相反极性的两个附加触头22、23连接至另一个焊枪臂5。有利地，一个极性的两个第一触头20、21和另一个极性的另外两个触头22、23均彼此相对地布置，其中两个另外触头22、23与两个第一触头20、21相比相对于彼此基本布置成偏移90°。通过多点接触线路，将大电流变压器12的次级侧14连接至电阻焊接装置1的焊枪臂5或电极6通常所需的线路可以被防止，或能够降低其长度，因而能够显著地降低欧姆损失以及接触损失。因而，可以采用具有优选较大横截面的优选较短的线路，同时保持焊枪4的灵活性。另一个优点在于，由于这种接触，降低了损失，特别是接触电阻。由于所述至少四个触头20、21、22、23，能够将待传输的焊接电流减半，由此也使得接触损失降低，这是因为由于有源接触面积显著增加，而降低了接触电阻。例如，在确定用以提供20kA的直流电流的大电流变压器12或电源10的尺寸时，所述四个触头20、21、22、23中的每个都具有从15cm×15cm到25cm×25cm优选为20cm×20cm的面积。

[0043] 在所示的实施方式中，电源10基本形成为立方体形状，其中该立方体的侧表面形成了所述触头20、21、22、23。两个第一触头20、21经由焊枪臂5连接至电阻焊接装置1的一个电极7，而两个其他触头22、23经由焊枪臂5连接至电阻焊接装置1的另一个电极7。如能够在局部分解视图中看到的，至少一个焊枪臂5特别是下焊枪臂5经由下焊枪臂5的支撑构件23a连接，而另一个特别是上焊枪臂5经由柔性连接器夹子23b连接至附加触头22、23。因而，至少一个焊枪臂5直接连接至大电流变压器12，而另一个焊枪臂5通过非常短(例如小于50cm)的线路连接至大电流变压器12。通过将电源10和电阻焊接装置1的电极7或焊枪臂5之间的线路11省略或使其特别短，能够相当大地降低欧姆损失和电感损失。

[0044] 当至少两个触头20、21直接或不用线路地连接至且因而没有接触电阻地连接至焊枪臂5时产生了特别的优点。这方面能够实现是因为，这两个触头20、21实际上集成在电源10中并且直接地即不布设供应电路地连接至电阻焊接装置1的对应部件特别是焊枪臂5。因而，通过将焊枪臂5直接连接至大电流变压器12的触头20、21，实现了没有线路的连接，而第二焊枪臂5必须通过非常短的线路连接至触头22、23。这样，能够实现非常高地降低线路损失，因为线路长度减小至最小。在现有技术中，理想的是大电流变压器尽可能近地接近焊枪
4定位，从而必须将线路从大电流变压器12布设到焊枪4，而在根据本发明的解决方案中，大电流变压器12集成在焊枪4中，同时一个焊枪臂5直接安装在大电流变压器12上，从而只有第二焊枪臂5必须通过一个或两个较短线路连接。当然，代替线路，还可以使用例如滑动触头或其他连接元件。同样，由于电源10的组成部件的紧凑设计和直接连接即不用线路的连接，也能够显著降低电源10内的损失。

[0045] 有利地，电源10的所有组成部件，包括同步整流器16、启动电路17、电流换能器18和用于同步整流器16和启动电路17的所有供电电路都包含在立方体或方石形状单元中。也就是说，通过集成电子组成部件/电路，以立方体的形式创造结构单元，其中用户仅需要在初级侧以对应的交流电压形式或对应的交流电流提供能量，以便以高性能在次级侧上获得适当大小的直流电流或直流电压。控制和调控在立方体或电源10中自主地进行。因此，所述立方体和电源10可广泛用于给组成部件供应大直流电流。特别地，电源10用来供应低电压大电流，如通常在电阻焊接过程中那样。

[0046] 当在电阻焊接过程中使用时，立方体形状的电源10的部件也可以由电阻焊接装置1的组成部件(例如如图所示的焊枪臂5等的部件)形成。立方体或电源10通过将焊枪臂5直接附接至立方体而具有支撑功能。另外的焊枪臂5通过连接线路(未示出)连接。通过使用所述设计，可以防止供电线路较长，从而获得了显著降低损失。然而，为了将立方体集成在这种焊枪4中，需要保持其尺寸尽可能小。例如，在确定将要提供的高达20kA的直流电流的尺寸时，立方体或电源10具有在10cm和20cm之间特别是15cm的边长。通过使用立方体形状的电源10的所述紧凑设计，可以容易地将其集成在例如焊枪4的基体中。

[0047] 图4示出了用以提供直流电流特别是焊接电流的电源10的示意性框图。在电源10的该优选实施方式中，大电流变压器12的十个初级绕组13串联连接，并且大电流变压器12的具有中央抽头的十个次级绕组14并联连接。通过使用大电流变压器12的这种设计，即使利用较低匝数的初级绕组13和较低匝数的次级绕组14，也能够实现对应高的变压比，以便在次级侧上获得对应的大电流。例如，利用十个初级绕组13和也是十个的次级绕组14可以实现100的变压比。初级电流流过大电流变压器12的串联连接的初级绕组13，同时相对大的次级侧电流在并联连接的十个次级绕组14之间分割。次级侧上的分流电流被供应至同步整流器16的对应电路元件24。通过使用这种分割，得到了对应高的变压比(这里是100)，而不管低的初级和次级匝数。通过使用所述构造，与传统大电流变压器相比，在初级侧上需要较低的匝数，由此能够降低初级绕组13的长度，并能够由此降低欧姆损失。因为初级绕组13的匝数减少并因而得到的线路长度减小，又降低了对系统来说通常如此的大电流变压器12的漏电感，由此大电流变压器12能够以更高切换频率例如10kHz操作。进而，与传统大电流变压器相比更高的切换频率致使大电流变压器12的总体尺寸和重量降低，因而致使有利的安装选项。因此，大电流变压器12能够例如非常靠近电阻焊接装置1的电极7定位。因而，甚至焊接机器人的负载也能够由于大电流变压器12的较低重量而降低，从而小的、更廉价的焊接机器人就足够。

[0048] 没有初级绕组和次级绕组的串联/并联连接的传统变压器将需要对应的更多初级绕组，这将导致初级侧上的导线长度明显更长。由于更大的导线长度，一方面欧姆损失增加，另一方导致更高的漏电感，漏电感就是现有技术变压器的操作频率限于几千赫兹的原因。

[0049] 相比而言，在这里描述的大电流变压器12的构造中，系统中固有的初级绕组13和次级绕组14的欧姆损失和漏电感较低，这就是能够使用在10kHz以上的范围内的频率的原因。由此，又可以实现大电流变压器12的基本更小的总体尺寸。大电流变压器12或电源10的更小的总体尺寸又使得可以将其布置成更靠近需要所产生的电流的位置，例如布置在电阻焊接装置1的焊枪臂5上。

[0050] 通过并联连接大电流变压器12的次级绕组14，在次级侧上得到的大电流被分割成若干分流电流。这些分流电流被传输到同步整流器16的电路元件24，如图示意性所示。为了启动电路元件24，设置了启动电路17，该启动电路17被引入在初级绕组13和次级绕组14的部分中，其中同步整流器16和启动电路17包括相关的传感器都布置在立方体内，即大电流变压器12内。同步整流器16和启动电路17的尺寸形成为使得它们自主地(即没有外部影响地)进行电源10的调控和控制。因此，所述立方体优选没有用于从外部介入的控制线路，而是仅仅具有用于初级侧供电的接线或触头以及用于输送所产生的次级侧电能特别是大次级直流电流的接线或触头。

[0051] 然而，启动电路17的对应接线可以被引入以给启动电路17提供给定值。通过进行外部调节，可以针对应用领域理想地调节电源10。然而，如从现有技术已知的，可以采用用于改变或传输数据的系统，该系统以无线方式优选以感应方式、磁性方式或借助于蓝牙操作，从而不需要引入控制接线。

[0052] 借助于集成的传感器进行电源10的控制和/或调控。通过使用相应的电流换能器18测量次级绕组14的次级侧电流，启动电路17获得同步整流器16的电路元件24应该切换的时间点的信息。因为电流换能器18仅仅测量大电流变压器12的次级侧电流的一部分(这里是十分之一)，所以它们可以被设计成较小，再次对电源10的整体尺寸带来积极影响。

[0053] 为了降低传导和切换损失，同步整流器16的电路元件24优选在流过大电流变压器12的次级绕组14的次级侧电流的过零点进行切换。由于从电流换能器18对次级侧电流的过零点的检测到同步整流器16的电路元件24的启动发生一定延迟，根据本发明，启动电路17被形成为在次级绕组14中的电流到达过零点之前的预设时间点切换同步整流器16的电路元件24。因此，启动电路17使得同步整流器16的电路元件24在由电流换能器18测量的大电流变压器12的次级绕组14中的电流下降到低于或超过一定开启或断开阈值的时间点进行切换。通过使用所述方法，可以实现同步整流器16的电路元件24基本在流过大电流变压器
12的次级绕组14的电流的过零点期间切换，由此能够使得传导和切换损失最小(另参见图
16)。

[0054] 在图4中，用于给同步整流器16和启动电路17供应电能的供电电路48被引入用于初级绕组13和次级绕组14。另外，该供电电路48优选集成在电源10中，即集成在立方体中。因为在期望输送直流电流例如焊接电流时必须确保供应给电源10的同步整流器16和启动电路17足够的电能，所以需要足够快速地启动供电电路48(参见图15)，或者其被构造成使得通过启动电源10，尽可能快速地提供足够高的供电电压并且随后输送所需的电力或所需的电流。

[0055] 图5以放大视图示出了根据图3的电源10的实施方式。用以提供直流电流例如焊接电流的电源10基本具有立方体或方石的形式，其中所述立方体或方石的侧面代表触头20、21、22、23，通过所述触头20、21、22、23，可以将所产生的直流电流传输到相关的消耗负载，例如电阻焊接装置1的焊枪臂5或电极7。电源10的所有组成部件，即大电流变压器12、同步整流器16、启动电路17、电流换能器18、供电电路48等都包含或集成在该电源10的立方体或方石形状的构件中。通过使用所述紧凑设计，可以将电源10的损失保持得特别低，因而能够显著增加电源10的效率，这是因为通过电子组成部件特别是包括同步整流器16、启动电路
17和供电电路48的印刷电路板的集成而在所述立方体中实现了线路的最佳缩短并因此实现了最佳切换时间。通过将电源10的同步整流器16和启动电路17以及供电电路48集成到大电流变压器12内并通过并联连接同步整流器16的若干电路元件24和通过不用线路地将电路元件24连接至大电流变压器12的次级绕组14，在同步整流器16和大电流变压器12的次级侧14之间不需要任何线路，由此可以省略由于使用这种线路发生的可能欧姆损失和其他损失。用以给大电流变压器12供电的供电单元19尽可能靠近大电流变压器12定位以实现连接线路尽可能短，并因此实现线路损失和线路电感尽可能小。通过集成所有组成部件，形成了自主单元，该自主单元在输入侧上必须连接至供电单元19，在输出侧上(在电阻焊接装置1的情况下)仅连接至焊枪臂5或电极7。电源10的单个电路之间的公共线路不再需要或者至少在其长度方面显著减小。

[0056] 电源10的大电流变压器12的基础是呈工字梁25形式的变压器元件，该工字梁25由最好具有涂层(例如由银制成的涂层)的导电材料特别是铜或铜合金制成。在工字梁25的凹部25a中，包括大电流变压器12的次级绕组14的环状芯体15布置在两侧。就空间来说，当环状芯体15不具有圆形横截面而是具有椭圆形或扁平横截面时是有利的。在所示的实施方式中，在工字梁25的每个凹部25a中，五个环状芯体15均与相应的次级绕组14并联地布置。初级绕组13或串联互连的多个初级绕组13(点划线)延伸穿过布置在工字梁25的凹部25a中的环状芯体15并围绕工字梁25的腹板。通过使用初级绕组13的这种路线并通过特别地对称地布置在工字梁25的两个凹部25a中的环状芯体15，能够实现与次级绕组14的最佳磁性耦合。初级绕组13的接线26被引导穿过工字梁25的外表面28上的至少一个开口27。大电流变压器
12的初级绕组13能够通过所述接线26连接至相应的供电单元19。工字梁25的外表面28形成了电源10的两个第一触头20、21，所述触头20、21例如连接至电阻焊接装置1的其中一个电极7。

[0057] 在工字梁25的凹部25a上方定位有接触板29，该接触板29的外表面形成了电源10的另外两个触头22、23并相对于工字梁25绝缘。接触板29也由最好具有涂层(例如由银制成的涂层)的导电材料例如铜或铜合金制成。筒或铜合金具有最佳的电特性并展现良好的导热性，由此能够更快地排出产生的热损失。银涂层防止铜或铜合金氧化。除了铜或铜合金之外，也可以考虑铝或铝合金，铝或铝合金相比于铜具有重量优势，不过抗腐蚀性没有那么高。除了银涂层之外，锡和其他材料或化合物的涂层或它们的层也是可行的。在接触板29和大电流变压器12的次级绕组14的相应接线之间，布置同步整流器16和启动电路17的电路板35。所述电路板35或印刷电路板直接安装或焊接在接触板29上，并且随后将以绝缘方式附接至工字梁25。通过使用所述设计，可以将大电流变压器12的次级侧接线直接连接或接触到同步整流器16的电路元件24，而不必铺设线路。同步整流器16的输出也优选直接连接至接触板29，由此不再需要线路。接触板29连接至工字梁25，优选拧在适当位置(未示出)。在工字梁25的外表面28上以及在接触板29的外表面上，可以布置连接装置30，诸如具有相应的螺纹以收纳螺钉的钻孔。例如，电阻焊接装置1的焊枪臂5或需要供应直流电流的其他装置的线路可以通过所述连接装置30附接，或者焊枪臂5可以直接附接至工字梁25或接触板
29。

[0058] 覆盖板31可以附接至立方体或方石形状的电源10的上侧和下侧，并且可以连接(例如螺接，参见图6)至工字梁25和接触板29。优选地，覆盖板31也由导电材料制成并拧至接触板29，从而得到大电流变压器12的坚固单元，并通过覆盖板31在接触板29之间产生电连接。因而，实现了可以通过覆盖板31产生电荷平衡，因此不会发生大电流变压器12的不平衡负载。因而，可以省略将两个接触板29彼此电连接的单独电线路，以便产生电压和电位平衡并避免失衡。这意味着，用以提供焊接电流的大电流变压器12或电源10的平衡布局的两个接触板29的电连接都是借助于覆盖板31建立的。当然，在这种情况下，需要在工字梁25上设置适当的绝缘。接触板31以及工字梁25和接触板29都优选由优选具有银涂层的铜或铜合金制成。

[0059] 在工字梁25的外表面28上，特别是在第一触头20上，设置了用于馈送冷却流体的两个入口32以及用于排出冷却流体的出口33，以便允许对电源10的组成部件进行冷却。用于排出冷却流体的出口33的横截面表现为用于馈送冷却流体的所有入口32的横截面的和。为了使冷却流体最佳的行进，相应地布置冷却通道39(参见图9和11)。作为冷却流体，可以使用水或其他液体，但是也可以使用气态冷却剂。

[0060] 如从根据图6的电源10的分解视图可以看到，用于测量大电流变压器12的次级侧电流的电流换能器18直接定位在布置在上面的次级绕组14上，这意味着，在工字梁25的两侧上的每个第一或最上面次级绕组14上，布置电流换能器18，使得流过该次级绕组14的电流能够由于感应出的电流而被确定。为了避免由电流换能器18测量的电流被外部磁场操纵，优选在电流换能器18上方布置由导磁材料(例如铁素体)制成的壳体34以进行屏蔽。

[0061] 电流换能器18在工字梁25的两侧布置在第一和第二次级绕组14中的每个上。由于流过初级绕组13的电流，电流在工字梁25的一侧排出，由此，最上面的次级绕组14因而形成了第一次级绕组14，而在相反侧，电流现在进入最上面的次级绕组14，并因而形成第二次级绕组。通过使用全桥，需要总是彼此独立地测量从第一和第二次级绕组14流出的电流，从而根据该电流，可以启动同步整流器16的对应电路元件24。因而，通过由电流换能器18感应的控制脉冲可以几乎同时启动工字梁25的两侧的电路元件24。

[0062] 在接触板29和工字梁25之间，布置同步整流器16和启动电路17的电路板35。同时，电路板35建立工字梁和接触板29之间所需的绝缘。同步整流器16的相应电路元件24与大电流变压器12的次级绕组14直接接触。通过位于接触板29的内侧上的相应突起36(特别是尖峰状突起)和在电路元件24下方位于电路板25上的对应开口37，可以使电路元件24与接触板29形成直接接触。电路元件24优选由合适的场效应晶体管形成，该晶体管的漏极由其壳体形成。场效应晶体管的壳体直接地或不用线路地连接至大电流变压器12的至少一个次级绕组14，从而在这些单元之间不需要线路。例如，采用由氮化硅或氮化镓制成的场效应晶体管。电流换能器18直接连接至同步整流器16的电路板35以及布置在旁边的启动电路17，并且通过适当的线路38连接至同步整流器16和启动电路17的相对电路板35。

[0063] 根据图5和图6的电源10的组装优选通过使用两个不同的焊接温度的焊接过程来进行。首先，使用在第一较高温度TS1(例如260℃)熔融的焊接材料特别是焊锡将次级绕组14连接至工字梁25的凹部25a。另外，使用在所述第一较高熔融温度TS1(例如260℃)熔融的焊接材料使接触板29与电路板35接触。然后，再使用在所述第一熔融温度TS1(例如260℃)熔融的焊接材料，将同步整流器16和启动电路17的组成部件安装在电路板35上。因为电路板35在接触板29上的毛细作用，电路板35不会有从接触板29松脱的风险。在这些步骤之后，使用第二熔融温度TS2(该温度比第一熔融温度TS1低，例如为180℃)的焊接材料喷洒次级绕组14的外部触头和电路板35上的触头，将包括电路板35的接触板29连接(优选螺接)至工字梁25，随后利用焊接材料的第二熔融温度TS2(例如180℃)加热，从而建立次级绕组14与同步整流器16的电路元件24的连接。通过使用所述具有第二、较低熔融温度TS2的焊接材料，可以确保使用具有较高熔融温度TS1的焊接材料产生的焊接接头不会由于结晶化过程而融化或变成高阻抗。最后，将初级绕组13穿过环状芯体15，随后安装并接触电力变压器18，并布设线路38。通过附装覆盖板31，完成了电源10。为了降低对电源10的组成部件的张力和弯曲力，在覆盖版31组装之前将所有空腔包胶。通过因此例如设置在覆盖版31中的开口，也可以在组装覆盖板31之后进行包胶。

[0064] 图7示出了图5和图6的电源10，图示了冷却通道39的路线(虚线)。因而，冷却通道39首先从对称布置的两个入口32延伸到接触板29中，在此处，利用冷的冷却流体冷却最强大的热源(同步整流器16的电路元件24和启动电路17的组成部件)和最敏感的组成部件。之后，冷却通道39延伸到工字梁25的外部元件内并延伸到工字梁25的腹板内，在此处，冷却大电流变压器12的绕组，其中在侧部流入的两个冷却通道39在腹板中汇聚成一个单个冷却通道39。然后，冷却通道39终止于用于冷却流体的公共出口33。接触板29中和工字梁25中的冷却通道优选通过相应的钻孔40形成，所述钻孔40在相应的位置处被封闭构件41封闭。在工字梁25和接触板29之间，布置用于密封冷却通道39的相应密封构件42，例如O形圈。

[0065] 在图8中，大电流变压器12的工字梁25被示出为与电源10或大电流变压器12的其他组成部件分离开。在冷却通道39的末端位置处，布置采取例如O形圈的形式的上述密封构件42。工字梁25中的凹部25a被设计成精确地收纳环形芯体15，由此获得非常紧凑的设计。同时，工字梁25的腹板形成了用于大电流变压器12的次级绕组14的中央抽头的接触表面。
次级绕组14的中央抽头被不用线路地连接至工字梁25的腹板，由此又可以省去相应的线路。通过将次级绕组14直接连接至工字梁25，还实现了连接表面的显著增加，因而可以再次避免接触损失和线路损失。

[0066] 工字梁25形成了大电流变压器12的基础，次级绕组14围绕该基础布置，从而不需要连接线路。工字梁25的外表面代表电源10的两个第一触头20、21，这两个第一触头20、21直接(即不用线路地)连接至电阻焊接装置1的焊枪臂5。因为环状芯体15没有设计成圆形的，而是设计成椭圆或扁平的，因此实现了节省空间的布置。优选地，采用闭合的环状芯体15。通过使用所述设计，能够实现初级绕组13和次级绕组14的串联/并联连接，通过这样，实现了利用减少匝数的初级绕组13和次级绕组14提供用于大直流电流的大电流变压器12的所需变压比。当在工字梁25的每侧上布置并联连接的至少三个次级绕组14时，这种设计特别有用。

[0067] 图9示出了沿着相交线IX-IX的图8的工字梁25的剖视图。在该图中，能够清楚地看到用于冷却流体的通向公共出口33的冷却通道39的路线。

[0068] 图10以放大视图示出了大电流变压器12或电源10的接触板29以及布置在接触板29上方用于同步整流器16和启动电路17的电路板35。如上面已经提到的，同步整流器16的电路元件24在一侧直接接触至大电流变压器12的相应的次级绕组14，并且在另一侧直接连接至接触板29。为此，突起36特别是尖峰状突起布置在接触板29的内表面上，这些突起突出到位于电路板35上的相应开口37内并直接或不用线路地接触布置在开口37上方的电路元件24的源极接线。因为突起36，可以省略同步整流器16的电路元件24和接触板29之间的连接线路，由此一方面能够降低欧姆损失，另一方面能够改善电路元件24和接触板29之间的热传递。最后，还降低生产劳动，因为不需要铺设和连接任何连接线路，而是电路元件24直接连接优选焊接至突起36。另外还能够简单地定位电路板35，因此显著地简化了生产。

[0069] 通过将启动电路17和同步整流器16布置在电路板35(该电路板35布置在接触板29的内侧)上，实现了次级绕组14的接线与同步整流器16的电路元件24的直接接触或不用线路的接触，并且还实现了同步整流器16的输出与接触板29的直接接触或不用线路的接触。优选地，用以提供直流电流的大电流变压器12或电源10被对称地设计，其中在对称地布置的次级绕组14的两侧上，每一个电路板35都布置成使得同步整流器16和启动电路17的一部分位于每一个接触板29的下方。

[0070] 在根据图10的同步整流器16中，十个电路元件24均布置成行。为了确保并联连接的所有电路元件24都基本同时被启动，并且运行时间损失仅具有很小影响，从两侧对电路元件24进行对称启动，也就是说，通过布置在两侧上的栅极驱动器从右侧和左侧均启动优选五个电路元件24。另外，可以布置不同的启动选项，例如居中地延伸的附加栅极驱动器，由此将其线路长度和电感分割成三个。通过这样并行启动同步整流器16的电路元件24的栅极，确保了电路元件24的短的启动路径，因而确保了几乎同步的切换时间，因为没有发生运行时间损失或仅发生很小的运行时间损失。

[0071] 在将电路板35安装到接触板29的过程中，接触板29的突起36突出穿过电路板35的开口37，由此电路板35的背面能够同时被牢固地连接或焊接至接触板39，另外，布置在相反侧的电路元件24也可以被连接或焊接至接触板29。因而，能够省略通常较高的布线量。另外，可以容易地将电路板35定位在接触板29上，当焊接时，电路板35就不再能够滑动。当同步整流器16、启动电路17和供电电路48布置在电路板35上时，能够在将电路板35集成在大电流变压器12中时实现自主的设计。进一步有利的是，将启动电路17布置在并联和串联布置的电路元件24的两侧上，因为这样实现了缩短通向各个电路元件24的线路路径。因此，可以确保在非常短的时间段内，所有并联连接的电路元件24都被开启。通过启动电路17的所述双侧布置，实现了线路长度的减半，并相应地实现了线路电感的降低，并因此显著地缩短了切换时间。在电路板35的一侧，优选在整个表面上设置可焊接表面，以便被焊接至接触板29，由此能够实现与接触板29的牢固连接。因而，还能够显著降低接触电阻，因为电路板35的全表面连接具有较低的接触电阻。除了通过焊接的优选直接连接，还可以提供短连接导线，即所谓的结合导线。

[0072] 所述供电电路48优选被设计成形成相应的大切换电流，例如在800A和1500A之间，特别地为1000A，以便以相应的供电电压给组成部件供电。由于非常大的切换电流，能够实现非常短的切换时间，特别在ns范围内。由此，能够确保电路元件24以低输出电流总是在过零点或刚要到过零点就切换，从而不发生任何切换损失或几乎不发生任何切换损失。如果设置用于数据无线传输的数据通信电路(优选以感应方式、磁性方式或通过蓝牙)，则数据可以从电路板35(未示出)无线地传输或无线地传输到电路板35。因而，可以在大电流变压器12的不同应用区域中进行切换时间点的调节。同样，可以将数据从布置在电路板35上的存储器(未示出)读出，以便相应地进行进一步处理或用于控制或质量控制。

[0073] 为了给同步整流器16的电路元件24提供过电压保护，有利的是在不需要电路元件24时将它们开启。这意味着，在电阻焊接装置1中的应用的情况下，有源同步整流器16在焊接中断中是启动的，以便避免电路元件24的损坏。监测初级电流或次级电流是否流过大电流变压器12，在焊枪4相应地定位成用于新的焊点的同时没有电流流过的情况下，启动电路
17通过相应地启动所述栅极而启动所有电路元件24。当在焊枪4定位之后启动电源10时，意味着手动或自动焊接过程开始，交流电压被供应至大电流变压器12的初级绕组13，这又因为电流流动而被启动电路17检测到，因而，电路元件24的保护模式被停止。当然，同步整流器16的电路元件24的启动和停止也可以借助于通过无线电或以感应或磁性方式发送到启动电路17的控制信号来进行。可能的过电压不会对开启的电路元件24造成损害。另外，可以通过齐纳二极管对电路元件24提供一定最小程度的保护。

[0074] 图11示出了根据图10的接触板29的沿着相交线XI-XI的剖视图。在该图中，能够清楚地看到冷却通道39的路线。用以形成冷却通道39的由制造过程产生的钻孔40中的开口被相应的封闭构件41密封。封闭构件41可以通过被拧入位于钻孔40中的对应螺纹内的适当的螺钉来实现。

[0075] 图12示出了环状芯体15，该环状芯体15具有布置在其上的大电流变压器12的两个次级绕组14以及以分解视图示出的布置在上方的电流换能器18。电流变压器18通过屏蔽壳体34和屏蔽件43而防止受到外部磁场的影响，从而流过次级绕组14的次级侧电流能够被尽可能精确地测量到，并且能够被供应到启动电路17以控制同步整流器16的电路元件24。为了屏蔽磁场，铁素体是特别合适的材料。电流换能器18定位或固定在所布置的两个次级绕组14中的一个次级绕组的一部分上。如从现有技术中公知的，电流换能器18由磁性芯体形成，在磁性芯体上面布置有绕组，其中绕组的触头被连接至启动电路17。另外，在环状芯体15和次级绕组14之间布置有屏蔽件43以及用于电流换能器18的芯板，其中电流换能器18的芯体被放置在所述芯板上。

[0076] 在大电流变压器12的这种设计中，这种设计的两个次级绕组14被布置在工字梁25的两侧，从而使得启动电路17测量流过在两侧并联连接和定位的次级绕组14中的一个绕组14的电流。当启动电路17被连接至这些电流换能器18时，精确控制或调控变得可能，因为大电流变压器12中的状态可以借助于电流换能器18来检测到。

[0077] 由于以上描述的次级绕组14的并联连接，在每个次级绕组14中都流过相同的电流。因而，仅需要从一个次级绕组14分接电流，以便相对于整个电流来做出结论。在并联连接十个次级绕组14时，由电流换能器18测量整个电流的仅仅十分之一，这就是为什么这些电流换能器在尺寸上能够相当小的原因。因此，又实现了大电流变压器12或电源10的总体尺寸的减小。有利的是，基本以相对于直流电流特别是焊接电流的方向成90°的取向布置电流换能器18，这是因为能够降低由直流电流感应的磁场引起的干涉，并因而能够减少测量误差。因而，能够进行非常精确的测量。

[0078] 如能够在根据图13的分解视图中看到的，大电流变压器12的次级绕组14优选由两个金属片材44、45形成，这两个金属片材44、45通过绝缘层46(例如纸层)彼此绝缘，并且具有围绕环状芯体15的横截面并穿过环状芯体15的基本S形镜像倒置曲线，它们布置在彼此之中。这意味着，两个次级绕组14或具有中央抽头的次级绕组14的多个部分被布置在一个环状芯体15上。次级绕组14的金属片材44、45的外表面47同时形成了用于接触同步整流器16的电路元件24和用作整流中心的工字梁25的接触表面。因而，无需用于将大电流变压器
12的次级绕组14连接至同步整流器的电路元件24的线路。次级绕组14特别是形成次级绕组
14的金属片材44、45直接地或不用线路地连接至同步整流器16的电路元件24或工字梁25或整流中心的腹板。因而，实现了低损失的、非常节省空间的紧凑轻质设计。同时，提供了用于将次级绕组14连接至工字梁25的腹板和同步整流器16的电路元件24的相对较大表面47来进行接触，以便以尽可能小的损失确保大电流。通过这种布置，在次级侧实现中央整流器，其中工字梁25通过次级绕组14的一个被连接端部而形成中央整流器。

[0079] 环状芯体15可以由铁素体、非晶态材料或纳米结晶原材料制成。在磁性特性方面所使用的材料越好，环状芯体15能够设计的尺寸就越小。然而，环状芯体15的价格当然上升。在设计金属片材44、45时，重要的是，将它们以使它们穿过环状芯体15至少一次的方式折叠或弯曲。两个金属片材44、45或布置在一个环状芯体15上的次级绕组14以镜像倒置方式设计并彼此绝缘。

[0080] 图14示出了用以给同步整流器16和启动电路17供应电能的供电电路48特别是电力供应单元的框图。供电电路48被连接至大电流变压器12的次级侧或次级绕组14的接线，并且包括峰值整流器49、增压器50、线性电压调控器51和分压器52。增压器50或调压器确保快速地提供电源10的组成部件的供电。同时，有源同步整流器16的内部供电电压尽可能快地产生。通过使用增压器50，确保在启动的初始阶段，尽可能早地首先产生供电电压的所需幅值，以便在尽可能早的时间确保集成在大电流变压器12内的同步整流器16的可靠功能。

[0081] 图15示出了根据图14的供电电路48的供电电压V的时间曲线。电压增加的坡度△V/△t被选择得足够陡峭，以确保在同步整流器16和启动电路17处以最大延迟Td供应所需的电压VCC。例如，该延迟Td应该小于200μs。通过适当构造峰值整流器49和增压器50的电路和适当低的电容，能够实现足够的电压转换效率。因而，可以说，首先以陡峭增加确保供电电压的最小高度，并且只有在那时才产生适当的供电。

[0082] 图16示出了大电流变压器12的次级侧电流Is和用于同步整流器16的电路元件24的控制信号G1和G2的时间曲线，用来说明无损失启动。通过使用对应的电流换能器18测量次级绕组14的次级侧电流Is，启动电路17获得了同步整流器16的电路元件24应该被切换的时间点的信息。为了降低传导和切换损失，同步整流器16的电路元件24优选在流过大电流变压器12的次级绕组14的次级电流的过零点进行切换。由于从电流换能器18对次级侧电流Is的过零点的检测到同步整流器16的电路元件24的启动发生一定延迟tPre，因此根据本发明，启动电路17被形成为在次级绕组14中的电流达到过零点之前的预设时间启动同步整流器16的电路元件24。因而，启动电路17在由电流换能器18测量的大电流变压器12的次级绕组
14中的电流Is下降到低于或超过一定开启阈值ISE和断开阈值ISA的时间点致使同步整流器
16的电路元件24切换。通过使用该方法，可以实现基本在流过大电流变压器12的次级绕组
14的电流Is的过零点期间切换同步整流器16的电路元件24，由此能够使得同步整流器16的电路元件24的传导损失和切换损失最小。因此，同步整流器16的电路元件24的开启和断开时间不是由次级侧电流的过零点来确定，而是通过实现限定的开启阈值ISE和断开阈值ISA来确定。开启阈值ISE和切断阈值ISA根据预期的切换延迟来限定。开启阈值ISE和切断阈值ISA最好设计成可调节的，以便进一步降低损失。在20kA的大电流变压器12中，切换时间可以例如设定在过零点之前100ns，从而同步整流器16的电路元件24需要在该时间段内进行切换。

[0083] 用以提供例如20kA的焊接电流的用于电阻焊接装置的普通现有技术大电流变压器展现了近似40至50kw的损失。根据现有技术，为了提供20kA的焊接电流，总共需要高达150kW的连接瓦数，其中总损失累计高达近似135kW，从而得到大约10％的效率。相比而言，本发明的大电流变压器12展现了仅仅大约5-6kW的损失。线路损失可以从通常的30kW降低到20kW。因而，在根据本发明的电阻焊接装置1中，用于产生20kA的焊接电流的连接瓦数可以降低至75kW，这是由于总损失累计高达仅大约60kW。因此，在大约20％的情况下，所得到的效率近似为现有技术中的效率的两倍。从该比较可以清楚地看到潜在节约，特别是在包括多个电阻焊接装置的汽车工业的生产线中。

[0084] 基本上，所描述的电源10或大电流变压器12被设计成立方体或方石的形式，其中两个侧表面由工字梁25形成，在所述侧表面上，布置用于形成第三和第四侧表面的电绝缘的接触板29。在前表面处，覆盖板31均被布置成朝向四个侧表面，该覆盖板31与工字梁25电绝缘，以便形成立方体或方石的第五和第六侧表面。在所述立方体内，特别是在这些侧表面内，同步整流器16和启动电路17被布置在至少一个电路板35或印刷电路板上。因而，所述立方体仅具有用于大电流变压器12的初级绕组13的接线26和用于消耗直流电流或直流电压的作为接触表面的侧表面。另外，还设置了冷却连接，特别是用于冷却流体的入口32和出口33。优选不设置用于集成在立方体中的同步整流器16和启动电路17的控制线路，因为该系统自主地操作，因此，不需要连接至系统的供电单元19或控制装置的接线。在这种设计中，优选不需要任何控制线路，而是仅仅在初级侧上将电源10连接至供电单元19，因此在次级侧上，可以获得例如15kA到40kA的对应大小的直流电流。因而，不需要用户进行任何调节，而是仅仅需要连接电源10。将实际上独立的分开的组成部件集成在这种公共单元内使得总体尺寸大大减小，因此电源10的重量也大大减小。同时，该单元还可以作为支撑元件直接在应用中特别在焊枪4中使用。另外，极大地增加了用户的方便性。

[0085] 在当前设计中，更重要的是将电路元件24不用线路地连接至对应的组成部件，即执行焊接导线的由场效应晶体管形成的电路元件24的源极接线被直接连接或焊接至接触板29的突起36，其中电路元件24的栅极接线也被直接布置或焊接至电路板35和构建在其上的启动电路17(栅极驱动器)。因而，线路电感通过将线路全部省略而降低，从而能够实现高切换速度和非常低的传导损失。

[0086] 在所示和所描述的实施方式中，大电流变压器12的尺寸大小适合于以5V和10V之间的输出电压用于20kA的电流。工字梁25具有15cm的总高度，从而在两侧均可布置具有环状芯体15的五个次级绕组14。为了获得对应的传输比100，在所示实施方式中需要十个初级绕组13。

[0087] 当现在将大电流变压器12的尺寸设计成适合于例如30kA的更大电流时，可以简单地增加所使用的次级绕组14的数量。例如，在位于工字梁25的两侧的凹部25a中，可以均布置七个次级绕组14，其中工字梁25的高度相应地扩大，例如采用设计成仅高出5cm或相应地更大的基体。因而，大电流变压器12的工字梁25在两侧仅通过两个次级绕组14来补充，以便能够提供更大电流。通过所述的扩大，接触冷却表面也被扩大。另外，将并联布置相应地更多个电路元件24。初级绕组13可以被减小到更低的匝数，例如七匝，从而实现例如98的变压比。由于可能增加横截面并降低线路长度，通过更大的初级电流补偿了更高的初级绕组损失。

[0088] 因而，次级焊接电流从20kA增加到30kA仅仅导致立方体或大电流变压器12延长例如5cm。

[0089] 由于大电流变压器12优选自主地操作并且不包括任何控制线路，从而应该能够与外部组成部件特别是控制装置进行用于可能误差消息的出话通信。为此，可以使用由次级绕组14和同步整流器16构成的次级电路和启动电路17。在一定状态下，特别是在大电流变压器12的闲置状态下，所述大电流变压器12可以利用同步整流器16而被自觉地短路，从而在初级线路中流动的闲置状态电流能够通过外部监测单元或控制装置来检测，因而由于该电流，能够执行通信或错误消息。

[0090] 例如，通过将温度传感器集成在大电流变压器12中特别是集成在同步整流器16上，能够检测并评价温度。如果温度例如超过规定阈值，则通过启动电路17将处于闲置状态即在焊接中断过程中的同步整流器16限定地短路。由于外部控制装置知道没有进行焊接的闲置状态，该闲置状态通过大电流变压器12的初级线路中增加的电流来检测或识别。现在，可以通过外部控制装置来检查冷却回路是否启动或示出缺陷或增加冷却效率，从而进行更好的冷却。

[0091] 当然，借助于对应的切换或脉冲图案，即规定地打开和闭合处于闲置状态的同步整流器16的电路元件24，能够向外传送不同的错误消息。例如，能够向外部发送不同的温度值、次级电压、电流、误差消息等。

[0092] 然而，这种通信也可以在焊接过程中进行，不过这种检测明显更为困难。例如，对应的信号可以特别地通过初级绕组13调制到初级侧电流上。