IGBT系列焊機工作原理

第十一章 igbt系列焊機工作原理

一、功率開關管的比較

常用的功率開關有閘流體、igbt、場效電晶體等。其中，閘流體（可控矽）的開關頻率最低約1000次/秒左右，一般不適用於高頻工作的開關電路。

1、效應管的特點：

場效電晶體的突出優點在於其極高的開關頻率，其每秒鐘可開關50萬次以上，耐壓一般在500v以上，耐溫150℃（管芯），而且導通電阻，管子損耗低，是理想的開關器件，尤其適合在高頻電路中作開關器件使用。

但是場效電晶體的工作電流較小，高的約20a低的一般在9a左右，限制了電路中的最大電流，而且由於場效電晶體的封裝形式，使得其引腳的爬電距離（導電體到另一導電體間的表面距離）較小，在環境高壓下容易被擊穿，使得引腳間導電而損壞機器或危害人身安全。

2、igbt的特點：

igbt即雙極型絕緣效應管，符號及等效電路圖見圖11.1，其開關頻率在20khz~30khz之間。但它可以通過大電流（100a以上），而且由於外封裝引腳間距大，爬電距離大，能抵禦環境高壓的影響，安全可靠。

圖11.1

二、場效電晶體逆變焊機的特點

由於場效電晶體的突出優點，用場效電晶體作逆變器的開關器件時，可以把開關頻率設計得很高，以提高轉換效率和節省成本（使用高頻率變壓器以減小焊機的體積，使焊機向小型化，微型化方便使用。（高頻變壓器與低頻變壓器的比較見第三章《逆變弧焊電源整機方框圖》。

但無論弧焊機還是切割機，它們的工作電流都很大。使用乙個場效電晶體滿足不了焊機對電流的需求，一般採用多隻併聯的形式來提高焊機電源的輸出電流。這樣既增加了成本，又降低了電路的穩定性和可靠性。

三、 igbt焊機的特點

igbt焊機指的是使用igbt作為逆變器開關器件的弧焊機。由於igbt的開關頻率較低，電流大，焊機使用的主變壓器、濾波、儲能電容、電抗器等電子器件都較場效電晶體焊機有很大不同，不但體積增大，各類技術引數也改變了。

四、 igbt焊機工作原理：

1、半橋逆變電路工作原理如圖11.2

圖11.2 圖11.3

工作原理：

①tl時間：開關k1導通，k2截止，電流方向如圖中①，電源給主變t供電，並給電容c2充電。

②t2時間：開關k1、k2都截止，負截無電流通過（死區）。

③t3時間：開關k1截止，k2導通，電容c2向負載放電。

④t4時間：開關k1、k2均截止，又形成死區。如此反覆在負載上就得到了如圖11.3的電流，實現了逆變的目的。

2、igbt焊機的工作原理

1 電源供給：

和場效電晶體作逆變開關的焊機一樣，焊機電源由市電供給，經整流、濾波後供給逆變器。

2 逆變：

由於igbt的工作電流大，可採用半橋逆變的形式，以igbt作為開關，其開通與關閉由驅動訊號控制。

3 驅動訊號的產生：

驅動訊號仍然採用處理脈寬調變器輸出訊號的形式。使得兩路驅動訊號的相位錯開（有死區），以防止兩個開關管同時導通而產生過大電流損壞開關管。驅動訊號的中點同樣下沉一定幅度，以防干擾使開關管誤導通。

4 保護電路：

igbt焊機也設定了過流、過壓、過熱保護等，有些機型也有截流，以保證焊機及人身安全，其工作原理與場效電晶體焊機相似。