《IGBT在电焊机中的应用课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《IGBT在电焊机中的应用课件.ppt（45页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、IGBT在逆变焊机中的应用和RT4的推广,IGBT在逆变焊机中的应用和RT4的推广,电焊机简介逆变焊机中 IGBT 应用特点IGBT的主要参数选择RT4模块介绍及优势,内容简介,电焊机简介内容简介,电焊机简介-分类,按焊接机理分类：,电焊机简介-分类按焊接机理分类：弧焊机手工电弧焊机气体保护焊,电焊机简介-发展历程,电焊机发展历程：,逆变直流电焊机发展历程：,晶闸管式逆变焊机,晶体管式逆变焊机,场效应管式逆变焊机,IGBT逆变焊机,变压器型电源,晶闸管整流电源,逆变直流电源,电焊机简介-发展历程电焊机发展历程：逆变直流电焊机发展历程：,电焊机简介-IGBT逆变焊机种类、型号和输出特性,种类和型
2、号：,电焊机简介-IGBT逆变焊机种类、型号和输出特性种类CO2气,IGBT 应用特点,IGBT 应用特点,逆变焊机,80A - 250A,中大功率逆变焊机380V input,小功率逆变焊机220V input,600VDiscrete IGBTMOSFET,250A - 630A,正激,半桥,600V34mm,600VDiscrete IGBTMOSFET,1200V IGBT34mm62mm,半桥,全桥,全桥,IGBT的应用特点- 在焊机中的应用,逆变焊机80A - 250A中大功率逆变焊机小功率逆变焊机6,IGBT的应用特点- 焊机拓扑结构,焊机拓扑结构：,输入 一次整流 逆变 隔离降
3、压 二次整流 输出,从图中可以看出，IGBT主要应用在逆变单元,IGBT的应用特点- 焊机拓扑结构焊机拓扑结构：输入,IGBT的应用特点- 逆变拓扑结构,焊机中常用的逆变拓扑结构：,IGBT的应用特点- 逆变拓扑结构半桥拓扑全桥拓扑硬开关全桥,IGBT的应用特点- 硬开关、软开关,硬开关开通过程,硬开关关断过程,软开关开通过程,软开关关断过程,从图中可以看出，在硬开关时，IGBT开关时电流与电压有交点，IGBT损耗交大，软开关时，IGBT的电流与电压没有交点，损耗为零。 零电流（ZCS)：指IGBT开关时电流为零。 零电压（ZVS)：指IGBT开关时电压为零,IGBT的应用特点- 硬开关、软开
4、关硬开关开通过程硬开关关断,IGBT的应用特点- 半桥型电路,拓扑特点： IGBT 开关损耗大；IGBT上承受的电流为全桥时的两倍。建议： 选用关断损耗小的 IGBT。推荐：采用 INFINEON 开关损耗小的KS4 芯片封装的100 300A/1200V 的IGBT模块。,IGBT的应用特点- 半桥型电路拓扑特点：,拓扑特点： IGBT 开关时电压、电流不为零，开关损耗大。建议： 选用关断损耗小的 IGBT。推荐：采用 INFINEON开关损耗小S4 芯片封装的的IGBT模块。,IGBT的应用特点- 硬开关全桥电路,拓扑特点：IGBT的应用特点- 硬开关全桥电路,电路特点： IGBT 导通时
5、间长，损耗主要为通态损耗建议： 选择通态损耗小的 IGBT。推荐：采用 INFINEON 导通损耗小的 DN2、T4芯片封装的 IGBT 模块。,IGBT的应用特点- 软开关ZVS全桥型电路,电路特点：IGBT的应用特点- 软开关ZVS全桥型电路,电路特点：超前臂实现ZVS，IGBT开关损耗小，导通损耗占总损耗比重大。滞后臂实现ZCS，IGBT导通时间长，通态损耗大。建议： 选择IGBT通态损耗小的IGBT，即低通态型IGBT模块。推荐：采用 INFINEON 导通损耗小的DN2、T4芯片封装的 IGBT 模块。,IGBT的应用特点- 软开关ZVZCS全桥型电路,电路特点：IGBT的应用特点-
6、 软开关ZVZCS全桥型电路,IGBT 主要参数选择,IGBT 主要参数选择,主要参数选择-电焊机主要参数,电压：,三相交流输入经过整流和滤波后，直流母线电压的最大值：VDC= ，IGBT的额定电压一般要求高于直流母线电压的两倍，可以选额定电压值1200V。,电焊机主要参数：以一台500A的电焊机为例，输入电压：380V AC,输出电流为：500A,频率为20KHz，空载电压为70V。,500A焊机在满负荷工作条件下，输出滤波电感的电流的平均值为500A，主变压器变比K=513V/70V=7.3。,变压器原边平均电流为500A/7.3=68.5A，在选用耗散功率足够的散热器和良好的风道设计的条
7、件，选在 IGBT 的IC=100A。,电流：,主要参数选择-电焊机主要参数电压：三相交流输入经过整流和滤波,17,通 态 压 降：低通态损耗，适用于软开关。 开 关 损 耗：低开关损耗，高频或硬开关。温 度 系 数：正温度系数适合于多管芯并联。热 阻：决定了IGBT的温升。功率循环周次：决定IGBT的寿命。热 循 环 周 次：决定IGBT的寿命。,17,主要参数选择-选型时应注意的问题,选型时应该主要的问题：,17通 态 压 降：低通态损耗，适用于软开关。,主要参数选择-推荐表,主要参数选择-推荐表裕能达推荐表焊机规格全桥电路半桥电路31,RT4芯片介绍及优势,RT4芯片介绍及优势,IGBT
8、4模块：Tvjop,max = 150C！,概念：在开关工作条件下，IGBT4模块的最高允许结温规格为 150C，比IGBT3/IGBT2模块（1200V和1700V）的规格提高25C！出发点：适应芯片小型化实现：IGBT4模块内部焊线工艺的改进可靠性因素：焊线工艺决定了模块的可靠性指标之一-功率循环（PC）次数。PC次数与结温有关，在相同的结温摆幅下，结温越高，PC次数越低。要提高结温规格，必须改进焊线工艺，才能保证模块用于更高的结温时，其PC次数（使用寿命）不减。结果： 1）IGBT4模块的可靠性（PC次数）大幅增加 2）IGBT4模块的电流输出能力增大（应用功率） 3）以较小的封装尺寸实
9、现相同的电流规格（功率密度）,RT4模块-优点,IGBT4模块：Tvjop,max = 150C！概念：在,结论：用RT4代替DN2只需更改驱动电路，替代容易！,RT4模块-与INFINEON DN2系列模块的比较,50A的RT4和DN2模块的性能比较（如无特殊说明Tj=12,结论：用RT4代替DN2只需对驱动电路进行修改，代替起来比较容易。,RT4模块-与INFINEON DN2系列模块的比较,75A的RT4和DN2模块的性能比较（如无特殊说明Tj=12,结论：RT4代替DN2K只需对驱动电路进行修改，但代替DN2还需对散热器进行修改。,RT4模块-与INFINEON DN2系列模块的比较,
10、100A的RT4和DN2模块的性能比较（如无特殊说明Tj=1,结论：150A的RT4代替150A的DN2比较困难！,RT4模块-与INFINEON DN2系列模块的比较,150A的RT4和DN2模块的性能比较（如无特殊说明Tj=1,结论：用150A的RT4代替100A的KS4,要根据实际电路来确定能否替代。,RT4模块-与INFINEON KS4系列模块的比较,150A的RT4和100A的KS4 的模块的性能比较（如无特,总的来说，RT4系列产品的饱和压降有大幅的降低，开关损耗也有所降低，特别适合软开关拓扑结构的焊机。但是RT4系列产品的热阻相当于DN2系列来说都要大一些。还有就是RT4系列的
11、推荐驱动电阻值都比较小，替换时要注意对驱动电路进行修改。,RT4模块-与INFINEON 模块的比较,总的来说，RT4系列产品的饱和压降有大幅的降低,RT4模块-与SEMIKRON 模块的比较,SEMIKRON 在焊机应用上主要有以下几款：123系列：SKM75GB123D SKM100GB123D SKM150GB123D SKM200GB123D128系列：SKM75GB128D SKM100GB128D SKM150GB128D SKM200GB128DT4系列：SKM75GB12T4 SKM100GB12T4 SKM100GB12T4G SKM150GB12T4 SKM150GB12T
12、4G SKM200GB12T4 SKM300GB12T4 （正在推广）,RT4模块-与SEMIKRON 模块的比较SEMIKRON,RT4模块-与SEMIKRON的比较,结论：RT4与123D相比，在开关损耗和导通损耗上都在有优势，只是热阻较大。与128D相比开关损耗较低。与西门康最新的T4系列性能相差不大。,RT4模块-与SEMIKRON的比较50的RT4和西门康的模,RT4模块-与SEMIKRON的比较,结论：RT4与123D相比，在开关损耗和导通损耗上都在有优势，只是热阻交大。与128D和西门康最新的T4系列性能相差不大。,75的RT4和西门康的模块的性能比较（如无特殊说明Tj=12,R
13、T4模块-与SEMIKRON 模块的比较,结论：RT4与123D相比，在开关损耗和导通损耗上都在有优势，只是热阻交大。与128D相比，热阻较大。和西门康最新的T4系列相比，开关损耗较小。,RT4模块-与SEMIKRON 模块的比较100的RT4和西,RT4模块-与SEMIKRON 模块的比较,结论：RT4与123D相比，在开关损耗和导通损耗上都在有优势，只是热阻交大。与128D相比，热阻较大。和西门康最新的T4系列相比，开关损耗较小。,RT4模块-与SEMIKRON 模块的比较150的RT4和西,RT4模块-与斯达模块的比较,斯达在焊机应用上主要有以下几款：HFL系列(低损耗快速）：GD50H
14、FL120C1S GD75HFL120C1S GD100HFL120C1S GD100HFL120C2S GD150HFL120C2S,RT4模块-与斯达模块的比较斯达在焊机应用上主要有以下几款：,RT4模块-与斯达模块的比较,结论：斯达模块的饱和压降和开关损耗都比较低。,50A的RT4和斯达模块的性能比较（如无特殊说明Tj=125,RT4模块-与斯达模块的比较,结论：RT4模块的热阻较高，其他性能相差不大。,RT4模块-与斯达模块的比较75A的RT4和斯达模块的性能比,RT4模块-与斯达模块的比较,结论：RT4与斯达模块的饱和压降和导通损耗相差不大，但是热阻较大。,RT4模块-与斯达模块的比
15、较100A的RT4和斯达模块的性能,RT4模块-与斯达模块的比较,结论：RT4的导通损耗要比斯达的小，热阻稍大。,RT4模块-与斯达模块的比较150A的RT4和斯达模块的性能,RT4模块-与斯达模块的比较,斯达50、75、100A的模块从饱和压降和开关损耗、热阻等方面来说要高于我们的RT4芯片，但是在市场上客户对他们的模块的反应并不是很好！这主要是因为他们的模块稳定性不好！这就涉及到了IGBT的另外一个性能热循环周次和功率循环周次。,RT4模块-与斯达模块的比较 斯达50、75,热循环周次：在每次传热时，DCB和铜基板也会产生热胀冷缩，因为膨胀率不同，长时间后，就会使DCB与铜基板接触不良，使
16、IGBT失效。功率循环周次：绑定线，通过电流发热后，会热胀冷缩发生变形。在一定次数后就会出现裂纹，导致IGBT失效。,RT4模块-与斯达模块的比较,热循环周次：在每次传热时，DCB和铜基板也会产生热胀冷缩，因,RT4模块-与宏微模块的比较,宏微在焊机应用上主要有以下几款：B系列(ABB芯片）：MMG50S120B MMG75S120B MMG100S120B MMG100D120B MMG150D120B,RT4模块-与宏微模块的比较宏微在焊机应用上主要有以下几款：,RT4模块-与宏微模块的比较,结论：RT4的各项性能几乎都优于宏微的模块，用RT4代替宏微的模块只需更改驱动电路，替代容易！,R
17、T4模块-与宏微模块的比较50A的RT4和宏微模块的性能比,RT4模块-与宏微模块的比较,结论：RT4的各项性能几乎都优于宏微的模块，用RT4代替宏微的模块只需更改驱动电路，替代容易！,RT4模块-与宏微模块的比较75A的RT4和宏微模块的性能比,RT4模块-与宏微模块的比较,结论：RT4代替100S只需对驱动电路进行修改，但代替100D还需对散热器进行修改。,RT4模块-与宏微模块的比较100A的RT4和宏微模块的性能,RT4模块-与宏微模块的比较,结论：RT4代替宏微150A的模块需对驱动电路和散热器进行修改。,RT4模块-与宏微模块的比较150A的RT4和宏微模块的性能,RT4模块-与宏微模块的比较,总的来说，宏微的IGBT模块的饱和压降比较低，但是开关损耗比较大，与RT4相比他的热阻较低，但是RT4能工作在175的结温，热余量大。,RT4模块-与宏微模块的比较 总的来说，宏微的I,IGBT在电焊机中的应用课件,
