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焊机的基本知识、电路拓扑与IGBT选择的建议

2020-01-03 16:31 次阅读

焊机的典型拓扑

焊机作为比较传统的行业,但是任何一个行业不可能是停滞不前的。俗话说:原地踏步就等于退步。所以,随着电子元器件的发展,各个行业也都在不停地迭代更新,推出新的设备,赢得行业地竞争。而今天我们主要聊聊焊机基本的一些知识。首先,我们来聊聊焊机的总体结构,如下图:

焊机的基本知识、电路拓扑与IGBT选择的建议

今天我们主要还是针对其中的逆变器部分以及IGBT的选择方面进行讨论。逆变技术从一开始的硬开关技术,到移相软开关技术再到双零软开关技术的发展,对IGBT都有着各自不同的要求,也正因为如此,IGBT的正确选择和使用显得很是重要。

硬开关拓扑

电路拓扑如下:

焊机的基本知识、电路拓扑与IGBT选择的建议

UDC为直流母线电压,R1~R4和C1~C4对应的串联组合形成IGBT1~IGBT4的RC吸收网络,TX1为逆变中频变压器,VD1和VD2为输出全波整流二极管,R5、R6和C5、C6对应串联组成VD1和VD2的吸收网络,L为输出滤波电感,R为输出等效负载。

硬开关电路的工作方式如下:

焊机的基本知识、电路拓扑与IGBT选择的建议

IGBT1和IGBT4同时开通和关断,IGBT2和IGBT3同时开通和关断,在开关损耗中,关断损耗占比较大。因此在选择IGBT时,选择快速型IGBT,尤其时关断时间较短的较好。因为 时硬开关,我们开到开关部分的波形存在较为严重的振荡。

移相软开关拓扑

电路拓扑如下:

焊机的基本知识、电路拓扑与IGBT选择的建议

与硬开关电路不同,逆变主变压器的一次侧增加了谐振电感,使用负载特性时不会导致输出电压波形畸变。

移相软开关工作方式如下:

焊机的基本知识、电路拓扑与IGBT选择的建议

IGBT1和IGBT2轮流导通,各导通180°,IGBT3和IGBT4也是如此。但是IGBT1和IGBT4不同时导通,若IGBT1先导通,则IGBT4后导通,两者之间存在一定的相位角,同组IGBT的开通和关断存在一定的相位。因此,开关损耗较小,但是导通损耗会大,且续流二极管的工作时间较长,选择IGBT时应选择低通态型IGBT,并且续流二极管的通流能力要强。

双零软开关拓扑

电路拓扑如下:

焊机的基本知识、电路拓扑与IGBT选择的建议

在AB段串入饱和电感Ls和阻断电容C,IGBT1和IGBT4同时开通,不同时关断,IGBT2和IGBT3亦是如此。根据双零软开关的电路特点,零电压开通和零电流关断,使得IGBT的开关损耗非常小,所以,在损耗中,通态损耗的占比较大,选择低通态型IGBT较好。

工作方式如下:

焊机的基本知识、电路拓扑与IGBT选择的建议

IGBT选择的几点建议

下面聊聊焊机的中IGBT的选择,因为焊机的负载较为特殊,具体选型建议如下:

①快速热能响应

该特性反映了IGBT在单脉冲作用下将结温传递给外壳的能力,对散热器尺寸有重要意义;

②IGBT寄生电容参数

输入电容Ciss,米勒电容Cres,输出电容Coss,对于驱动功率,米勒效应等有着重要意义,所以选择较小的米勒电容,输入电容的IGBT较为有利;

③尽可能选择导通压降较小的;

电压、电流等级

三相380V的输入电压,母线为√2*380=537V左右,硬开关的情况下,IGBT的额定电压一般要求高于直流母线电压的两倍,这是考虑到硬开关尖峰电压较高的原因;而软开关一般 1200V就可以了;

电流:如输出电流为400A,主变压器变比为K=37/5,变压器一次侧的平均电流为400A/K=54A。选择IGBT时,额定电流Ic=100A,考虑到增强引弧和推力功能,输出电流最大值 为500A.变压器一次侧为500A/K=67.6A,这也是IGBT中流过的最大电流ICM,而且维持时间小于1ms,使用时考虑两倍的裕量,选用额定ICM>150A即可。

焊机的工作情况可能比较特殊,其工作在“空载——短路——负载”的变化中,因此比较在意电流参数方面。

关于其他的一些,如驱动电阻保护电路等外部的今天我就不再这里再展开了。万变不离其宗,再结合具有情况具体分析才是正理。

目前好像部分厂家都在往高频率发展,有朋友跟我说他们正在考虑三电平的方案。高频率主要可以大大地减小主变压器的尺寸:

我们根据变压器的计算公式U=4.44f*N*B*S

其中,f为变压器的工作频率;N为一次线圈的匝数;B为磁通密度,S为铁心的截面积。

可以看出,开关频率做的越高,可以减少一次侧线圈匝数和贴心的截面积,从而降低变压器的尺寸,提高焊机整体的功率密度。

责任编辑:gt

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NXH80T120L2Q0 功率集成模块(PIM) T型NPC 1200 V 80 A IGBT 600 V 50 A IGBT

120L2Q0是功率集成模块,包含一个T型中性点钳位(NPC)三电平逆变器,由两个80 A / 1200 V半桥IGBT组成,带有40 A / 1200 V半桥二极管和两个50 A / 600 V NPC IGBT,带有两个50 A / 600 V NPC二极管。模块还包含一个板载热敏电阻。 特性 优势 低VCESAT的高速1200V和650V IGBT 提高效率 预先应用热界面材料(TIM)的选项预先应用的TIM 更简单的安装过程 使用压入销和焊针的选项 模块安装过程的更广泛选择 应用 终端产品 太阳能逆变器 UPS逆变器 太阳能串逆变器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 07:02 24次 阅读
NXH80T120L2Q0 功率集成模块(PIM) T型NPC 1200 V 80 A IGBT 600 V 50 A IGBT

NXH100B120H3Q0 功率集成模块 双升压 1200 V 50 A IGBT + 1200 V 20 A SiC二极管

B120H3Q0是一款功率集成模块(PIM),包含一个双升压级,由两个50A / 1200V IGBT,两个20A / 1200V SiC二极管和两个用于IGBT的25A / 1600V反并联二极管组成。另外还包括两个用于浪涌电流限制的25A / 1600V旁路整流器。包括一个板载热敏电阻。 特性 优势 IGBT规格:VCE(SAT)= 1.77 V,ESW = 2200 uJ 具有低VCE(SAT)的快速IGBT以实现高效率 25 A / 1600 V旁路和反并联二极管 低VF旁路二极管,在旁路模式下具有出色的效率 SiC整流器规格:VF = 1.44 V 用于高速开关的SiC二极管 焊针和压合销选项 灵活安装 应用 终端产品 MPPT提升阶段 Bat tery Charger Boost Stage 太阳能逆变器 储能系统 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 07:02 14次 阅读
NXH100B120H3Q0 功率集成模块 双升压 1200 V 50 A IGBT + 1200 V 20 A SiC二极管

NXH160T120L2Q2F2S1 功率集成模块(PIM) IGBT 1200 V 160 A和650 V 100 A

T120L2Q2F2SG是一款功率集成模块(PIM),包含一个分离式T型中性点钳位三电平逆变器,由两个带反向二极管的160A / 1200V半桥IGBT,两个中性点120A / 1200V整流器组成,两个具有反向二极管的100A / 650V中性点IGBT,两个半桥60A / 650V整流器和一个负温度系数热敏电阻(NTC)。 特性 优势 650 V IGBT规格:VCE(SAT)= 1.47 V,ESW = 2560 uJ 快速切换具有低VCE(SAT)的IGBT以实现更高效率 1200 V IGBT规格:VCE(SAT)= 2.15 V,ESW = 4300 uJ 快速切换具有低VCE(SAT)的IGBT以实现更高的效率 底板 热传播 可焊销 轻松安装 热敏电阻 温度检测 T型中性点钳位三电平逆变器模块 应用 终端产品 DC-AC阶段 太阳能逆变器 UPS 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 07:02 16次 阅读
NXH160T120L2Q2F2S1 功率集成模块(PIM) IGBT 1200 V 160 A和650 V 100 A

FSBB15CH120DF 运动SPM

CH120DF是一款先进的Motion SPM ® 3模块,为交流感应,BLDC和PMSM电机提供功能齐全的高性能逆变器输出级。这些模块综合优化了内置IGBT的栅极驱动,最大限度降低电磁辐射和损耗,同时提供多种自带保护功能,包括欠压闭锁,过流关断,驱动芯片热监控和故障报告。内置高速HVIC仅需要单电源电压并将收到的逻辑电平栅极输入信号转换为高电压,高电流驱动信号,从而有效驱动模块的内部IGBT。独立负IGBT引脚适用于各相位,以支持最广泛的算法控制。 特性 UL认证号E209204(UL1557) 1200 V - 10 A三相IGBT逆变器,带积分栅驱动器和保护功能 低功耗,额定短路IGBT 使人 2 0 3 陶瓷基质实现极低热阻 专用Vs引脚能够简化PCB布局 低侧IGBT的独立发射极开路引脚用于三相电流检测 单相接地电源 LVIC内嵌温度感功能,用于监控温度 绝缘等级:2500 V rms /分 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 07:02 42次 阅读
FSBB15CH120DF 运动SPM

FSBB15CH120D 运动SPM

CH120D是一款先进的MotionSPM®3模块,用于交流感应,BLDC和PMSM电机提供功能齐全的高性能逆变器输出级。 这些模块综合优化了内置IGBT的栅极驱动,最大限度降低电磁辐射和损耗,同时提供多种自带保护功能,包括欠压闭锁,过流关断,驱动芯片热监控和故障报告。内置高速HVIC仅需要单电源电压并将收到的逻辑电平栅极输入信号转换为高电压,高电流驱动信号,从而有效驱动模块的内部IGBT。独立负IGBT引脚适用于各相位,以支持最广泛的算法控制。 特性 UL认证号E209204(UL1557) 1200 V - 10 A三相IGBT逆变器,带积分栅驱动器和保护功能 低功耗,额定短路IGBT 使人 2 0 3 陶瓷基质实现极低热阻 专用Vs引脚能够简化PCB布局 低侧IGBT的独立发射极开路引脚用于三相电流检测 单相接地电源 LVIC内嵌温度感功能,用于监控温度 绝缘等级:2500 V rms /分 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 07:02 30次 阅读
FSBB15CH120D 运动SPM

NXH80B120L2Q0 功率集成模块 双升压 1200 V 40 A IGBT + 1200 V 30 A Si二极管

120L2Q0SG是一款功率模块,包含一个双升压级,由两个40A / 1200V IGBT,两个30A / 1200V硅二极管和两个用于IGBT的25A / 1600V反并联二极管组成。另外还包括两个用于浪涌电流限制的25A / 1600V旁路整流器。包括一个板载热敏电阻。 特性 优势 IGBT规格:VCE(SAT)= 2.2 V,ESW = 2830 uJ 具有低VCE(SAT)的快速IGBT以实现高效率 25 A / 1600 V旁路和反并联二极管 低VF旁路二极管,在旁路模式下具有出色的效率 Si整流器规格:VF = 2.4 V,IRRM = 53 A 用于中速切换的Si二极管 可焊接针 轻松安装 双升压40 A / 1200 V IGBT + Si整流器模块 热敏电阻 应用 终端产品 太阳能逆变器升压阶段 太阳能逆变器 UPS 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 05:02 36次 阅读
NXH80B120L2Q0 功率集成模块 双升压 1200 V 40 A IGBT + 1200 V 30 A Si二极管

FPF2G120BF07AS 具有NTC的F2,3ch升压模块

一种快速,可靠的的安装方式。 特性 高效率 低传导损耗和开关损耗 高速场截止IGBT SiC SBD用作升压二极管 内置NTC可实现温度监控 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-31 04:02 34次 阅读
FPF2G120BF07AS 具有NTC的F2,3ch升压模块

NFL25065L4BT 用于2相交错式PFC的PFCSPM®2系列

65L4BT是一款PFCSPM®2模块,为消费,医疗和工业应用提供全功能,高性能的交错式PFC(功率因数校正)输入功率级。这些模块集成了内置IGBT的优化栅极驱动,可最大限度地降低EMI和损耗,同时还提供多种模块内保护功能,包括欠压锁定,过流关断,热监控和故障报告。这些模块还具有全波整流器和高性能输出SiC二极管,可节省更多空间和安装便利性。 特性 650 V - 50 A 2阶段具有整体栅极驱动器和保护的交错式PFC 使用Al2O3 DBC衬底的极低热阻 全波桥式整流器和高性能输出SiC升压二极管 用于温度监控的内置NTC热敏电阻 隔离评级:2500 Vrms / min 应用 终端产品 2相交错式PFC转换器 商用空调 工业电机 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 04:02 44次 阅读
NFL25065L4BT 用于2相交错式PFC的PFCSPM®2系列

NFCS1060L3TT 智能功率模块(IPM) PFC组合 600V 10A

60L3TT是一个完全集成的PFC和逆变器功率级,包括一个高压驱动器,六个电机驱动IGBT,一个PFC SJMOSFET,一个用于整流器的PFC SiC-SBD和一个热敏电阻,适用于驱动永磁同步( PMSM)电机,无刷直流(BLDC)电机和交流异步电机。 IGBT采用三相桥式配置,为小腿提供独立的发射极连接,以便在选择控制算法时获得最大的灵活性。 特性 优势 在一个封装中采用PFC和逆变器级的简单散热设计。 保存PCB面积并简化装配流程 交叉传导保护 避免手臂短路输入信号不足 集成自举二极管和电阻器 保存PCB面积 应用 终端产品 电机驱动模块 电机控制系统 工业/通用控制系统HVAC 工业风扇电机 泵 洗衣机 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 04:02 16次 阅读
NFCS1060L3TT 智能功率模块(IPM) PFC组合 600V 10A

NFAP1060L3TT 智能功率模块(IPM) 600 V 10 A 带有先进的SIP封装

60L3TT是一个完全集成的逆变器功率级,由高压驱动器,六个IGBT和一个热敏电阻组成,适用于驱动永磁同步(PMSM)电机,无刷直流(BLDC)电机和交流异步电机。 IGBT采用三相桥式配置,为低支路提供独立的发射极连接,在控制算法选择方面具有最大的灵活性。功率级具有全面的保护功能,包括跨导保护,外部关断和欠压锁定功能。连接到过流保护电路的内部比较器和参考电压允许设计人员设置过流保护电平。 特性 紧凑型44mm x 20.9mm单列直插式封装 内置欠压保护 交叉传导保护 集成自举二极管和电阻器 应用 终端产品 工业驱动器 泵 粉丝 Automationas 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 03:02 10次 阅读
NFAP1060L3TT 智能功率模块(IPM) 600 V 10 A 带有先进的SIP封装

NCP5304 MOSFET / IGBT驱动器 高压 高压侧和低压侧 双输入

4是一款高压功率栅极驱动器,提供两路输出,用于直接驱动2个N沟道功率MOSFET或以半桥配置排列的IGBT。它使用自举技术确保正确驱动高端电源开关。驱动器使用2个具有交叉传导保护的独立输入。 特性 高压范围:高达600V dV / dt抗扰度±50 V / ns 栅极驱动电源范围为10 V至20 V 高低驱动输出 输出源/灌电流电流能力250 mA / 500 mA 兼容3.3 V和5 V输入逻辑 最多输入引脚上的Vcc摆动 两个通道之间的匹配传播延迟 带输入的阶段输出 具有100ns内部固定死区时间的交叉传导保护 在两个通道的Vcc LockOut(UVLO)下 Pin to Pin与行业标准兼容 应用 半桥电源转换器 全桥转换器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 01:02 66次 阅读
NCP5304 MOSFET / IGBT驱动器 高压 高压侧和低压侧 双输入

NCP5111 功率MOSFET / IGBT驱动器 单输入 半桥

1是一款高压功率栅极驱动器,提供两个输出,用于直接驱动2个N沟道功率MOSFET或以半桥配置排列的IGBT。它使用自举技术确保正确驱动高侧电源开关。 特性 高压范围:高达600V dV / dt抗扰度±50 V / ns 栅极驱动电源范围从10 V到20 V 高低驱动输出 输出源/灌电流电流能力250 mA / 500 mA 兼容3.3 V和5 V输入逻辑 输入引脚上的Vcc摆幅 两个频道之间的匹配传播延迟 内部固定Dea的一个输入d时间(650 ns) 在两个频道的Vcc LockOut(UVLO)下 引脚与引脚兼容行业标准 应用 半桥电源转换器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 01:02 44次 阅读
NCP5111 功率MOSFET / IGBT驱动器 单输入 半桥

MC33153 单IGBT驱动器

3专门设计用作高功率应用的IGBT驱动器,包括交流感应电机控制,无刷直流电机控制和不间断电源。虽然设计用于驱动分立和模块IGBT,但该器件为驱动功率MOSFET和双极晶体管提供了经济高效的解决方案。器件保护功能包括选择去饱和或过流检测和欠压检测。这些器件采用双列直插和表面贴装封装,包括以下特性: 特性 高电流输出级:1.0 A源/ 2.0 A接收器 常规和感测IGBT的保护电路 可编程故障消隐时间 防止过电流和短路 针对IGBT优化的欠压锁定 负栅极驱动能力 成本有效地驱动功率MOSFET和双极晶体管 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 01:02 129次 阅读
MC33153 单IGBT驱动器

NCP5106 MOSFET / IGBT驱动器 高压 高压侧和低压侧

6是一款高压栅极驱动器IC,提供两路输出,用于直接驱动2个N沟道功率MOSFET或IGBT,采用半桥配置版本B或任何其他高端+低端配置版本A. 它使用自举技术确保正确驱动高端电源开关。驱动程序使用2个独立输入。 NCP5109 = 200V NCP5106 = 600V 特性 高压范围:最高600 V dV / dt抗扰度±50 V / nsec 栅极驱动电源范围为10 V至20 V 高低驱动输出 输出源/灌电流电流能力250 mA / 500 mA 兼容3.3 V和5 V输入逻辑 输入引脚上的Vcc摆动 匹配传播两个渠道之间的延迟 输入阶段的输出 适应所有拓扑的独立逻辑输入(版本A) 交叉传导保护机智h 100 ns内部固定死区时间(版本B) 在两个通道的Vcc LockOut(UVLO)下 Pin-to-Pin与行业标准兼容 应用 半桥电源转换器 任何互补驱动转换器(非对称半桥,有源钳位)(仅限A型)。 全桥转换器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 00:02 86次 阅读
NCP5106 MOSFET / IGBT驱动器 高压 高压侧和低压侧

FL73282 半桥栅极驱动器

2是一款单片半桥栅极驱动器IC,可驱动工作电压高达+ 900V的MOSFET和IGBT.Fairchild的高压工艺和共模噪声消除技术可使高侧驱动器在高dV / dt噪声环境下稳定运行。先进的电平转换电路,可使高侧栅极驱动器的工作电压在V BS = 15 V时达到V S = - 9.8 V(典型值)。当V CC 或V BS 低于指定阈值电压时,两个通道UVLO电路可防止发生故障。输出驱动器的源电流/灌电流典型值分别为350 mA / 650 mA,适用于各种半桥和全桥逆变器。 特性 浮动通道可实现高达+900 V的自举运行 两个通道的源/灌电流驱动能力典型值为350 mA / 650 mA 共模dv / dt噪声消除电路 容许扩展负V S 摆幅至-9.8 V,以实现V CC = V BS = 15 V时的信号传输 10 V至20 V的V CC 和V BS 供电范围 双通道的欠压锁定功能 匹配传播延迟低于50 ns 内置170 ns死区时间 输出与输入信号同相 应用 照明 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 00:02 122次 阅读
FL73282 半桥栅极驱动器

NCV5703 IGBT栅极驱动器 大电流 独立式

3系列是一组高电流,高性能独立式IGBT驱动器,具有非反相输入逻辑,适用于中高功率应用,包括PTC加热器,EV充电器和其他汽车等汽车应用电源。通过消除许多外部组件,这些器件提供了经济高效的解决方案。器件保护功能包括Active Miller Clamp(用于NCV5703A),精确的UVLO,DESAT保护和漏极开路故障输出。这些驱动器还具有精确的5.0 V输出(适用于所有版本)和独立的高低(VOH和VOL)驱动器输出(仅适用于NCV5703C),便于系统设计。这些驱动器设计用于容纳宽电压范围的单极性偏置电源(以及NCV5703B的双极性偏置电源)。所有版本均采用8引脚SOIC封装,符合AEC-Q100标准。 特性 优势 IGBT米勒平台电压下的高电流输出(+ 4.0 / -6.0 A) 降低开关损耗并缩短切换时间 低VOH和VOL 完全增强IGBT 可编程延迟的DESAT保护 增强的可编程保护 活动密勒钳(仅限NCV5703A) 防止假门开启 应用 终端产品 DC-交流变频器 电池充电器 汽车PTC加热器 驱动程序 电机控制 电动汽车 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 22:02 58次 阅读
NCV5703 IGBT栅极驱动器 大电流 独立式

NCV5702 IGBT栅极驱动器 大电流 独立式

2是一款高电流,高性能独立式IGBT驱动器,具有非反相输入逻辑,适用于高功率应用,包括PTC加热器,EV充电器,动力总成逆变器和其他汽车电源等汽车应用。该器件通过消除许多外部元件提供了经济高效的解决方案。器件保护功能包括有源米勒钳位,精确的UVLO,EN输入,DESAT保护和漏极开路故障输出。该驱动器还具有精确的5.0 V输出和独立的高低(VOH和VOL)驱动器输出,便于系统设计。该驱动器设计用于适应宽电压范围的偏置电源,包括单极性和双极性电压。它采用16引脚SOIC封装。符合AEC-Q100标准。 特性 优势 降低开关损耗和缩短开关时间 低VOH和VOL 完全增强IGBT 活动密勒钳 防止伪门开启 可编程延迟的DESAT保护 增强的可编程保护 应用 终端产品 DC-AC逆变器 电池充电器 汽车PTC加热器 板载充电器 xEV充电器 汽车动力总成逆变器 牵引逆变器 电动汽车 EV充电器 牵引 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 22:02 60次 阅读
NCV5702 IGBT栅极驱动器 大电流 独立式