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实用IGBT焊接电源方案及炸管对策!

  • 2007-03-14 23:29
  • lyjy

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  • 实用IGBT焊接电源方案及炸管对策!
    逆变电焊机=逆变焊接电源+焊接装置.
    只要做好逆变焊接电源,那么系列产品就迎刃而解.
    影响逆变焊接电源可靠性的主要问题是“炸管“!
    为了研究“炸管“!首先分析逆变焊接电源的构成原理:
    可以概括为:一个“桥路 “,和二个“回路“.
    1.1一个“桥路 “;选取的方案有硬开关及软开关电路,目前比较有实用价值的软开关电路叫有限双极性,但本人认为其电路有一臂是软开关,而另一臂是更加硬的硬开关,更易“炸管“!商品机当前不易采用!
    1.2“桥路 “有H型全桥“----时代、奥太、威特力、瑞凌等品牌采用.
               “半桥“----威特力、瑞凌等品牌采用.
                “单端”----以前一烘而上时期流行过,现今很少采用.
    1.3“桥路 “的吸收电路----繁杂的R.C.D吸收电路,往往是“炸管“的重要诱因!
    二个回路,1.是主电流回路----从整流泸波、逆变桥路、主变压器、二次整流、输出电感、负载电弧.
    2. 是控制回路----从输出取样、运放(PI)、脉宽调节器(PWM)、驱动电路、控制功率开关元件IGBT.
    在选择焊接电源方案首先要防止炸管,让IGBT工作得更好!
    我个人的观点;主电流回路引发“炸管“----是回路杂散电感与快速开关电流引发的”过压”
                   控制回路引发“炸管“----是控制不良使IGBT运行轨迹超出它的安全工作区而损坏.
    希望高手发表自己的见解!共同提高!如拙见有十位网友感兴趣,我将详述.(敬请广告朋友慢几天跟帖)

    同是电子工程师,请一定不要吝啬你的赞!

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    LV.1

    2007-03-15 17:25

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    学习中.....
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    LV.1

    2007-03-16 13:44

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    主回路的分布电感Ls及快速变化的电流di/dt引起铃振产生高压.主变压器的漏感也会引起极大冲击电流.实际上主要解决结构及主变的工艺,以及直流供电源(535V)有良好的高频通路.
    电源的滤波电路:以往用电解电容,但电解电容在高频下阻抗有毫欧级,发热老化,应是“炸管“重大原因!并联CBB电容可提供高频电流通路,但许多焊机并联的电容只有100n或474,几乎杯水车薪 不起作用!实用应并CBB61.10- 70微法~450V,有良好效果.
              
    滤波良好的电流波形顶端线条较细(照片用闪光灯变粗,)

    主变压器的方案:
    S1-初级导线总截面积,S2-次级导线总截面积,对次级全波整流电路,则S2=1.41S1为最好方案.
    磁芯用EE128,窗口柱长,漏感小,是WS315机型最合理选择.ZX7-400则首选非晶环!
    用UF66这类磁芯比较适宜于半桥电路!
    实际上主变压器是整机可靠性关键,大多数波形不良的机器调正线路上元件毫无意义!所以节省别处也决不要省主变压器.
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    2007-03-16 13:50

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    LV.1

    2007-03-16 20:09

    @lyjy


    上图为典型不良驱动波形!驱动前沿不快!
    上冲尖角表示驱动有漏感(脉冲变压器差)!
    顶降为能量不足.
    IGBT有效安全工作电流大打折扣!
    (估计5折)很易炸管.
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    LV.1

    2007-03-16 21:59

    @lyjy


    上图为典型不良驱动波形!驱动前沿不快!
    上冲尖角表示驱动有漏感(脉冲变压器差)!
    顶降为能量不足.
    IGBT有效安全工作电流大打折扣!
    (估计5折)很易炸管.
    关注中!
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  • lyjy

    LV.1

    2007-03-18 08:52

    @lyjy


    上图为典型不良驱动波形!驱动前沿不快!
    上冲尖角表示驱动有漏感(脉冲变压器差)!
    顶降为能量不足.
    IGBT有效安全工作电流大打折扣!
    (估计5折)很易炸管.
    1174179130.ppt
    上传介诏安全工作区参考材料.
    开关频率高,耐冲击电流大,但稳态总损耗也大.这是矛盾!
    由于IGBT关断拖尾电流造成开关过程的最重损耗,所以工作频率在20-30KHz合适.
    目前,IGBT的技术进步很快,据报导;无拖尾的IGBT己试制成功.
    将来会有更加安全工作的IGBT供焊机应用.
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    LV.1

    2007-03-18 18:53

    @lyjy

    1174179130.ppt
    上传介诏安全工作区参考材料.
    开关频率高,耐冲击电流大,但稳态总损耗也大.这是矛盾!
    由于IGBT关断拖尾电流造成开关过程的最重损耗,所以工作频率在20-30KHz合适.
    目前,IGBT的技术进步很快,据报导;无拖尾的IGBT己试制成功.
    将来会有更加安全工作的IGBT供焊机应用.
    早年我们使用IGBT炸管极多,很多老型号的60-100有时关机就坏!
    几乎不能测耐压,图示仪打耐压一到拐点就永久失效.
    选 新型号的IGBT要选Ices大一些.列几个供参考;
    BSM50GB120DN2------Ices=0.8---3.5mA
    SKM75GB128D------Ices=0.1---0.3mA
    FGL60N100BNTD-----Ices=1mA
    一般二手的igbt最好别用!!

    下面报告供参考;
    4月29日讯,Fairchild半导体公司推出新的1000V/60A IGBT FGL60N100BNTD,具有优异的开关和导通以及在感应加热(IH)应用中的强健雪崩特性.这些感应加热包括感应加热(IH)稻米罐,感应炊具以及微波炉等.新的FGL60N100BNTD把Fairchild所有权的Trench技术和不穿通(NPT)技术组合起来,能得到所期望的雪崩免疫性.器件的雪崩免疫性保护IGBT在关断状态免受雪崩所引起的现场损坏,从而增加了IH应用的可靠性.在IH应用时, FGL60N100BNTD的开关速度经过优化,上升时间典型为130ns,饱和压降低,在Ic=60A时Vcesat=2.5V,从而限制了导通损耗. FGL60N100BNTD中的内置快恢复二极管简化了电路设计,降低了元件数量.
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    2007-03-18 22:48

    @lyjy

    上图的电流波形为电流环串在+极电源线中测得,与串入主变相似.
    前沿有铃振毛刺,不跟随电流增大比例增大.
    上冲毛刺高端有一段细毛刺,当主变输出粗线上套磁环便去掉了,但PC30磁环很烫手,用三黄一白磁环也烫,目前我还没办法?哪位高手出个主意!!
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  • 学徒.

    LV.1

    2007-03-19 13:57

    @lyjy

    上图的电流波形为电流环串在+极电源线中测得,与串入主变相似.
    前沿有铃振毛刺,不跟随电流增大比例增大.
    上冲毛刺高端有一段细毛刺,当主变输出粗线上套磁环便去掉了,但PC30磁环很烫手,用三黄一白磁环也烫,目前我还没办法?哪位高手出个主意!!
    天天在跟,不想破坏大师贴的连惯性.
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  • lyjy

    LV.1

    2007-03-19 15:49

    @学徒.

    天天在跟,不想破坏大师贴的连惯性.
    客气了,我写帖也是自己思路的一次整理,也是学习!
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