专业代理MICROCHIP单片机 芯片IC 光耦 MOS管 场效应管 可控硅 IGBT 桥堆 二极管 三极管
中文规格书,应用技术资料,PDF下载

客服电话:0512-50710709 | 收藏本站

网站首页 产品展示 品牌导航 技术资料 公司简介 帮助中心 联系我们
技术资料 | DESIGN
所有资料
  您的位置: 首页 >> 技术资料 >> 全桥硬开关逆变焊机分析
全桥硬开关逆变焊机分析

作者:东森微电子  转载自:  发布日期:2019/8/8

本文以 IGBT 全桥硬开关逆变焊机为基础,让初学者能对模块在全桥硬开关逆变焊机中的应用有一个初步的了解。

    全桥和半桥硬开关逆变焊机的区别:

硬开关逆变焊机主要有全桥和半桥两种,如图一所示。全桥和半桥架构的逆变原理、输出电压的调节和降压变压器相同,主要透过PWM 的占空比因数来控制输出电压。最基本的区别是全桥硬开关逆变焊机运用4 只开关管组成逆变电路。通常情况下,全桥硬开关逆变焊机都选用两个由两片IGBT 芯片封装一个封装内的半桥模块来构架,(对于模块的选用,可参考应用心得文章《东森微IGBT 模块在电焊机应用中的选型》)。一般常见的是上下管交替导通,对管同步导通;半桥硬开关逆变焊机用两只电容代替一组上下管,利用另一组上下管替换导通,两电容上的电压都是直流母线电压的二分之一,故焊机的调压范围也只有二分之一的直流母线电压,那么要设计最大输出功率相同的焊机,半桥硬开关逆变焊机所需的模块额定值是全桥的两倍,所以半桥硬开关逆变焊机在实际应用时相对受限。

主电路结构:

主逆变电路原理图如图二所示,Vin 一般为市电进过整流、滤波、稳压处理后的直流母线电压,Q1、Q2、Q3、Q4 为功率开关管(IGBT),D1、D2、D3、D4 为IGBT反并联续流二极管,C1、C2、C3、C4 为IGBT 内部自身电容,IGBT 和IGBT 反并联续流二极管一般封在一个IGBT模块中,直流母线电压正极电压加在模块上管(Q1、Q3)的集电极,负极电压加在下管(Q2、Q4)的发射极。Llk 等效为变压器原边的漏电感。变压器二次侧通常都采用中间抽头的方法,有两组输出,D5、D6 为变压器二次侧部分的整流二极管,Lf 为变压器二次侧等效电感。R1 为变压器二次侧等效电阻,在实际操作中相当于焊机焊接端设备和焊料或焊条在焊接回路中所等效的电阻。

主逆变电路基本工作原理为:每个桥臂上的上开关管Q1(Q3)和下开关管Q2(Q4)在一对相位互差180°的驱动波作用下,轮流导通和关断。Q1 和Q4 驱动波形同步,Q2 和Q3 驱动波形同步。输出电压的改变主要是通过调节各个IGBT 开关管的占空比D 来实现,即控制Q1Q4 和Q2Q3 在一个周期中的有效开通时间。在模块上下管开通过程中,一般必须保证足够的死区时间以避免直通。

通过上面的分析,我们可以得出下面的结论:

1.IGBT 全桥硬开关逆变焊机在关断过程中,伴随着谐振的存在,因为谐振频率较高,成为除了开关瞬间以外,另一个产生EMI 的来源。选择输出电容较大的模块虽然会伴随较高的损耗,但却有助于谐振频率的降低,是设计工程师在应对EMI 时必须关注的地方。

2.IGBT 反并联续流二极管的续流时间取决于负载电流、漏感、直流母线电压和IGBT 内部电容的大小,但是对于同一焊机,续流时间最主要的影响是负载电流的大小,因续流的能量最终会消耗在一次侧,造成效率的下降,所以反并联续流二极管续流的时间长短,也是一个观察IGBT 全桥硬开关逆变焊机满载效率的指标之一。

3.应用于IGBT 全桥硬开关逆变焊机的模块,因IGBT 反并联续流二极管的续流时间远低于IGBT,所以反并联续流二极管的额定值可适当小于IGBT 的额定值;和IGBT 软开关逆变焊机相比,反并联续流二极管的额定值可以更低。

4.模块只承受电流应力的阶段为模块开启状态阶段和模块内反并联续流二极管续流状态阶段,只承受电压应力的阶段为模块关断状态阶段和焊机上电后未输出PWM 阶段。模块关断状态下一般人认为模块相对安全,但因为IGBT 和反并联续流二极管的漏电流会随着温度升高而变大,在IGBT 关断时必须特别注意模块的温升,避免进入正反馈状态,进而烧毁模块。

5.模块同时承受电压和电流应力的阶段为开启和关断阶段,但关断瞬间的电流达到最大。关断的电压过冲也很容易超过直流母线电压,从模块安全操作区(SOA)的角度而言,是最可能发生模块破坏的操作点。

6.一般人认为空载操作不容易发生模块损坏也是一个误区,事实上空载输出时因所需输出电压最高,所以PWM 周期的脉宽也是最大。如果上下管设计不对称,或初始设计时变压器磁芯和圈数选择不恰当,则很容易在这个工况下发生磁偏,进而产生很大的电磁电流烧毁模块。
​IGBT模块选型指导:

产品型号电压集电极电流饱和压降(Max)应用封装
SGM10PA12A5TFD1200V10A2.1V逆变器;空调;电机驱动A5
SGM15PA12A5TFD1200V15A2.2V逆变器;空调;电机驱动A5
SGM25PA12A6TFD1200V25A2.1V逆变器;空调;电机驱动A6
SGM40PA12A6TFD1200V40A2.1V逆变器;空调;电机驱动A6
SGM50HF12A1TFD1200V50A2.2V逆变器;空调;电机驱动A1
SGM75HF12A1TFD1200V75A2.2V逆变器;空调;电机驱动A1
SGM100HF12A1TFD1200V100A2.2V逆变器;空调;电机驱动A1
SGM100HF12A3TFD1200V100A2.2V逆变器;空调;电机驱动A3
SGM150HF12A3TFD1200V150A2.3V逆变器;空调;电机驱动A3
SGM200HF12A3TFD1200V200A2.3V逆变器;空调;电机驱动A3
SGM300HF12A3TFD1200V300A2.3V逆变器;空调;电机驱动A3
SGM50HF12A1TLD1200V50A1.85V逆变器;空调;电机驱动A1
SGM75HF12A1TLD1200V75A1.85V逆变器;空调;电机驱动A1
SGM100HF12A1TLD1200V100A1.85V逆变器;空调;电机驱动A1
SGM100HF12A3TLD1200V100A1.85V逆变器;空调;电机驱动A3
SGM150HF12A3TLD1200V150A1.85V逆变器;空调;电机驱动A3
SGM200HF12A3TLD1200V200A1.85V逆变器;空调;电机驱动A3

                                 



元件分类导航
 集成电路代理商 集成电路
 单片机代理商 单片机
 MOS场效应管代理商 MOS管|IGBT|模块
 可控硅代理商 可控硅
 光耦代理商 光电耦合器
 二极管代理商 二极管
 三极管代理商 三极管
 整流桥堆代理商 桥式整流器
 贴片电容代理商 贴片电容
 贴片电阻代理商 贴片电阻
 传感器HIH4000-003 传感器
 MICROCHIP代理商 Microchip单片机
 ST意法代理商 ST意法半导体
 NCEmos管 NCE MOS管专区
 XLSEMI代理商 LED驱动芯片XL专区
 SILAN士兰代理商 SILAN士兰
 ST先科代理商 ST先科二极管三极管
 长电代理商 长电CJ二极管三极管
 UTC代理商 UTC系列
 EVERLIGHT亿光代理商 亿光光耦系列

所有分类>>

专 业 、 专 注 、 诚 信 -- 我 们 只 为 您 的 产 品 更 可 靠 !

诚信通店  淘宝店  
Copyright 2018 ksmcu.com. All Rights Reserved.版权所有:昆山东森微电子有限公司 客户服务热线:0512-50710709 传真:0512-50111209
客户服务邮箱:master@ksmcu.com 苏ICP备09041038号