逆变焊机IGBT炸管的原因及保护措施(个人观点，仅供参考)
限于对开关器件及主电路结构工作原理的理解及检测手段的缺乏，大功率逆变焊机开关器件工作的可靠性是整机设计的重中之重，是国产IGBT焊机的返修率居高不下，不能大量推广的主要原因。
IGBT电流，电压波形的检测及定量分析.具体的电路以半桥逆变手工400A焊机为例。
1电压型PWM控制器过流保护固有问题
目前国内常见的IGBT逆变弧焊机PWM控制器通常采用TL494、SG3525等电压型集成芯片，电流反馈信号一般取自整流输出端。当输出电流信号由分流器检出电流与给定电流比较后，经比例积分放大器大，控制输出脉冲宽度。IGBT导通后，即使产生过电流，PWM控制电路也不可能及时关断正在导通的过流脉冲。由于系统存在延迟环节，过流保护时间将延长。
2电流型过流保护
电流型PWM控制电路反馈电流信号由高频变压器初级端通过电流互感器取得。由于电流信号取自变压器初级，反应速度快，保护信号与正在流过IGBT的电流同步，一旦发生过流，PWM立即关断输出脉冲，IGBT获得及时保护。电流型PWM控制器固有的逐个脉冲检测瞬时电流值的控制方式对输入电压和负载变化响应快，系统稳定性好
“只要IGBT功率余量足够大,电压型PWM电路可靠性应该没问题”,成本也提高了很多!电焊机大多数是电流型的且输出电压并不稳定!很会使保护器误操作!电流型比较适合我国国情!
当时应用的PWM IC是国内罕见的UC3846J，陶瓷封装的，工作频率100KHz。线路板颇难制作，电流反馈采用互感器采样峰值电流和霍尔采样平均电流，双环反馈。电流型控制的好处很多，峰值电流不仅仅是做保护用，更重要的，他参与了大环路反馈的控制。简单而言，就是用误差放大器的输出去控制峰值电流，因此可以做到半个周期（5微秒）内就可以作出响应，放大器的响应速度反而没那么重要了，尽管UC3846的误差放大器速度很快。有时为了得到比较慢的响应速度还特意减慢放大器的响应速度，例如在进行氩弧焊时，过快的响应速度反而会使电弧特性变硬。但是，一台逆变焊机的好坏不仅仅是采用何种IC去控制，另外一个关键点就是驱动电路的参数。这个参数要根据主开关元件和输出整流二极管的特点来作调整，缓冲电路的配置也很重要。一台成功的焊机每一个环节都要做到完美，并不一定要花很多钱，关键还是一个配合问题。国内的工程师知识面太窄，又缺乏技术交流，这样子会继续拉大与进口产品的差距，本人愿意把自己所知道的全部提供给大家，以推动我国电力电子技术的发展。
例如：400A手工焊机。
手工焊机在所有逆变焊机中是最难做的一种，他的负载动态范围是最大的。
基本设计思路：电路极限值的工程估算
1。确定焊机容量，按公式计算有载电压＝20＋0.04＊400＝36V，计入整流管压降以及电缆压降取40V。空载电压取60V，这样主变匝比9（以输入380V三相计算）
2。估算初级峰值电流以确定主开关元件容量，取最大电流／匝比＊120％＝53A，查参数手册应选用75A，1200VIGBT（以主电路全桥计算）。视不同厂家的IGBT工作频率可在22－28KHz之间选择。
3。主变的计算，过程略。大家都知道。
4。主控电路的确定，刚才说了，为保证主开关元件的安全和输出动特性，应采用电流型控制，UC3846或UC3825的资料请上网查寻。反馈还是老一套，电流互感器＋霍尔。
5。驱动参数的确定。大家可能都会采用驱动IC吧？其实在输出电压不是很高的场合根本没必要，采用脉冲变压器单极性驱动就可以了，既便宜又可靠。驱动IC的负压主要是用在变频器之类的场合，为防止二极管恢复压而设置的，焊机就不存在这个问题，用负压反而容易造成IGBT自锁而失效。
6。栅电阻的取值。在主变内穿一根线，再接入示波器观察，此时应用调压器降低输入电压，将输出短路。看电压尖峰是在前沿还是后沿，后沿的尖峰高表明整流管的恢复速度慢了，需要降低IGBT的导通速度，前沿尖峰过高表明IGBT关断速度过快，也应该降低关断速度。
7。缓冲电路。初级用RC回路直接接入主变两端，接入点尽量靠近IGBT，次级也用RC回路，接于二极管两端。一般来讲，大功率最好选择全桥电路，主开关元件开关应力最小。单向偏磁在电流型IC的控制下不复存在，主变连接时无需隔直电容。注意：电流型控制不能用于半桥电路！
电感的确定：正常情况下按3000／f(KHz)=微亨来计算。例如100KHz，30微亨，25KHz，120微亨。制作电感时注意电感电流容量以及磁通是否会饱和，一旦磁通饱和的话，不会烧IGBT，但是电弧特性明显变差，严重时将会频繁断弧。120－170微亨，400A的电感采用60＊60＊200的矩形铁芯，用4＊10的丝包扁铜线立绕，绕满时电感量就约为170微亨。采用此方法制作的手工焊机电弧稳定，起弧容易，电流不过冲。最大程度的保证了焊接工艺的稳定。大家可以在此基础上再发展出其他品种的焊机，例如CO2焊机，只要把送丝机的速度控制改成弧长反馈就可以得到变速送丝CO2焊机，他将具有下降特性的所有优点，最明显的就是飞溅极小，是因为短路时无过冲电流而得到的。改变UC3846放大器的参数，甚至还可以做到短路过渡时电流为一个很小的值，短路恢复后立刻起弧，进入下一个过程。
最顶级的做法就是像我一样采用电弧功率反馈控制送丝机，当时采用的IC是UC3825，接成电压型线路，辅以同步短路电流控制。当时的乘法器为了节省成本没有使用AD532，而是别出心裁使用了SG3525作为数字乘法器。实践证明性能优秀，是毫不逊色于AD532，温度稳定性和零点还优于激光调零的AD532。推力是指熔滴短路过渡时电流推动熔滴进入熔池的力量，电流太小将会造成粘结，过大时又会造成飞溅。不过通常情况下，只有当焊接电流小小的时侯作用才明显。实现一般是采用短路电流限制法实现。
不过，电流型PWM的印刷版走线是很讲究的，要注意地线的走向和接地点的选择。通常来说，要避免功率地和信号地平行走线。对于UC3846来说，接地点是应该接在高频退耦电容的地端，用星型接地法，使地线呈放射状散开，另外因为UC3846的功率地和信号地是共用的，所以高频退耦电容还应该尽量贴近IC的接地端安装。这个高频退耦电容通常使用1微法的聚丙烯叠层电容为最好。高频应用时，UC3846是可以直接驱动脉冲变压器的，电路比较简单，如果是要带功率扩展的话，最好是在他的输出端对地反接一个肖特基二极管，防止地电位变负。注意：UC3846是高敏感度IC，他的内部有多个超高速放大器。他的安装位置要远离干扰源，必要时，使用硅钢片屏蔽罩也是一个不错的选择。UC3846的外围电路
关于绝缘栅类的开关元件其驱动电路的关断速度均需很快，开关元件的开关速度靠调整栅级电阻来调整。其典型驱
动电路请参照MOTOROLA公司的专著－－TMOS功率场效应管一书，他是采用二极管单向整流，PNP晶体管放电关断的办法，速度很快。典型值可达100ns。这就好比你让宝马跑160KM/h是很容易的事，让夏利去就费力了。在这个基础上才谈得上去调整驱动速度。从成本来说，整套全桥脉冲变压器驱动线路成本都比不上诸如M57962等等驱动IC的一半价钱，线路又简单，何乐而不为呢？这种驱动电路对MOS和IGBT都通用。
新出的UC3825就比较容易布线。他的功率地和信号地是分开的。用UC3846时地线铜箔宜宽不宜窄，功率地到接地点走线越短越好。此外还需要将线路板的铜箔加厚，尽可能的减少地电阻和地电感。有条件的可以采用三层板，中间层作为地线层，性能可以大幅度提高。
脉冲变压器驱动电路有一个其他电路不具备的优点，即永远不可能出现桥臂直通现象。脉冲变压器不可能将四路电平全部出高，只能是交替出高电平，只要死区时间足够就永不发生共同导通现象。而用驱动片驱动时，一旦PWM 出错，极有可能两路全高造成桥臂直通（常有的事），瞬间就会造成IGBT自锁，这时候片内保护电路是无能为力的，只能傻傻的看着IGBT炸掉。就算不至于自锁也会发生二次击穿（IGBT也有二次击穿，只不过耐量比GTR高得多，他本质上还是GTR。MOSFET也有，但是比SOA宽得多，一般只是在极高的电压瞬变时发生，典型值为30V／ns,一般不予考虑），结果也是一样。
用单管IGBT注意散热问题，千万不要在管子后面加一张绝缘片就完事，要采用热缓冲的办法，先固定在厚铜块或铝块上，再大面积绝缘安装。否则短时间过热就可以放鞭炮。
IGBT焊机 逆变与整流是两个相反的概念，整流是把交流电变换为直流电的过程，而逆变则使把直流电改变为交流电的过程，采用逆变技术的弧焊电源称为逆变焊机。逆变过程需要大功率电子开关器件，采用绝缘栅双极晶体管IGBT作为开关器件的的逆变焊机成为IGBT逆变焊机。 逆变焊机的工作过程如下：将三相或单相工频交流电整流，经滤波后得到一个较平滑的直流电，由IGBT组成的逆变电路将该直流电变为几十KHZ的交流电，经主变压器降压后，再经整流滤波获得平稳的直流输出焊接电流。 由于逆变工作频率很高，所以主变压器的铁心截面积和线圈匝数大大减少，因此，逆变焊机可以在很大程度上节省金属材料，减少外形尺寸及重量，大大减少电能损耗，更重要的是，逆变焊机能够在微妙级的时间内对输出电流进行调整，所以就能实现焊接过程所要求的理想控制过程，获得满意的焊接效果。 IGBT逆变焊机与其他类焊机的区别 一、与可控硅整流焊机的区别 1、可控硅整流焊机是将50HZ的交流电整流成直流电输出，通过改变可控硅的导通角来改变输出大小，输出波形不平滑，所以焊接效果不好，引弧及其他一些控制功能差。 IGBT焊机是将交流电整流后，经过IGBT逆变，再经中频变压器降压，经过二次整流后输出，输出波形好，通过脉宽调制控制IGBT逆变器的导通时间改变输出的大小。引弧及推力电流易于控制。 2、可控硅整流焊机体积大，较为笨重，不便于搬运和移动，而IGBT焊机由于逆变频率高达20-30KHZ，所以变压器体积小，重量轻，易于搬运。 3、逆变焊机比整流焊机省电约30%左右。 4、IGBT逆变焊机控制及主电路较为简单。加之北京时代焊机采用软开关的逆变技术，所以可靠性高，故障点少，易于维修。 二、与SCR逆变焊机的区别 1、可控硅是电流型控制元件，控制较复杂，也是半控元件，一般采用调频方式来控制；IGBT是电压型控制元件，易于控制，一般采用脉宽调制。 2、逆变频率不同：由于SCR的开关时间较长，所以频率不能太高，一般在3-5KHZ左右，而IGBT器件的开关频率较高。IGBT模块可达30KHZ左右，IGBT单管开关频率更高，达50K HZ以上。
?逆变焊机IGBT炸管的原因及保护措施 限于对开关器件及主电路结构工作原理的理解及检测手段的缺乏，大功率逆变焊机开关器件工作的可靠性是整机设计的重中之重，是国产IGBT焊机的返修率居高不下，不能大量推广的主要原因。希望各位高手能为指点一二。 1电压型PWM控制器过流保护固有问题 目前国内常见的IGBT逆变弧焊机PWM控制器通常采用T L494、SG3525等电压型集成芯片，电流反馈信号一般取自整流输出端。当输出电流信号由分流器检出电流与给定电流比较后，经比例积分放大器大，控制输出脉冲宽度。IGBT导通后，即使产生过电流，PWM控制电路也不可能及时关断正在导通的过流脉冲。由于系统存在延迟环节，过流保护时间将延长。 2电流型过流保护 电流型PWM控制电路反馈电流信号由高频变压器初级端通过电流互感器取得。由于电流信号取自变压器初级，反应速度快，保护信号与正在流过IGBT的电流同步，一旦发生过流，PWM 立即关断输出脉冲，IGBT获得及时保护。电流型PWM控制器固有的逐个脉冲检测瞬时电流值的控制方式对输入电压和负载变化响应快，系统稳定性好. 同意老兄的观点,在实际应用中电压型PWM确实占了大多数.但过流保护取样也可以从变压器初级取,通过互感线圈或霍尔传感器取得过流信号,比如控制3525的8脚.这点深圳瑞凌的焊机做的
不错,可以很好保护开关管过流. 如何通过检测手段判断一种逆变电源的主电路是否可靠,我认为可以从开关器件和主变压器的空载和负载状态下的电流电压波 形来分析.从而针对性的调整开关器件参数及过流过压缓冲元件参数以及高频变压器的参数,难点在于如何选择匹配. 其实用的都是很普通的元件，关键是线路设计和制作工艺精良才保证了品质，这台焊机在一家防盗门厂用了九年，每天两班16个小时在用，标称130A的小机器比现在标称200A的都好用，飞溅极少。电焊条都可以烧到4mm的，空载电压才48V而已。暂载率100％，重量也才10.5KG。当年我设计时是很保守的，光散热器就用了4.5KG，还有输入滤波电感，也有1.6KG重，对电网一点干扰都没有。 当时应用的PWM IC是国内罕见的UC3846J，陶瓷封装的，工作频率100KHz。线路板颇难制作，电流反馈采用互感器采样峰值电流和霍尔采样平均电流，双环反馈。电流型控制的好处很多，峰值电流不仅仅是做保护用，更重要的，他参与了大环路反馈的控制。简单而言，就是用误差放大器的输出去控制峰值电流，因此可以做到半个周期（5微秒）内就可以作出响应，放大器的响应速度反而没那么重要了，尽管UC3846的误差放大器速度很快。有时为了得到比较慢的响应速度还特意减慢放大器的响应速度，例如在进行氩弧焊时，过快的响应速度反而会使电弧特性变硬。但是，一台逆变焊机的好坏不仅仅是采用何种IC去控制，另外
第十一章IGBT系列焊机工作原理 一、功率开关管的比较 常用的功率开关有晶闸管、IGBT、场效应管等。其中，晶闸管（可控硅）的开关频率最低约1000次/秒左右，一般不适用于高频工作的开关电路。 1、效应管的特点： 场效应管的突出优点在于其极高的开关频率，其每秒钟可开关50万次以上，耐压一般在500V以上，耐温150℃（管芯），而且导通电阻，管子损耗低，是理想的开关器件，尤其适合在高频电路中作开关器件使用。 但是场效应管的工作电流较小，高的约20A低的一般在9A左右，限制了电路中的最大电流，而且由于场效应管的封装形式，使得其引脚的爬电距离（导电体到另一导电体间的表面距离）较小，在环境高压下容易被击穿，使得引脚间导电而损坏机器或危害人身安全。 2、IGBT的特点： IGBT即双极型绝缘效应管，符号及等效电路图见图11.1，其开关频率在20KHZ~30KHZ 之间。但它可以通过大电流（100A以上），而且由于外封装引脚间距大，爬电距离大，能抵御环境高压的影响，安全可靠。 图11.1 二、场效应管逆变焊机的特点 由于场效应管的突出优点，用场效应管作逆变器的开关器件时，可以把开关频率设计得很高，以提高转换效率和节省成本（使用高频率变压器以减小焊机的体积，使焊机向小型化，微型化方便使用。（高频变压器与低频变压器的比较见第三章《逆变弧焊电源整机方框图》。 但无论弧焊机还是切割机，它们的工作电流都很大。使用一个场效应管满足不了焊机对电流的需求，一般采用多只并联的形式来提高焊机电源的输出电流。这样既增加了成本，又降低了电路的稳定性和可靠性。 三、IGBT焊机的特点 IGBT焊机指的是使用IGBT作为逆变器开关器件的弧焊机。由于IGBT的开关频率较低，电流大，焊机使用的主变压器、滤波、储能电容、电抗器等电子器件都较场效应管焊机有很大不同，不但体积增大，各类技术参数也改变了。
（国内标准）IGBT逆变焊机与其他类焊机的区别
IGBT焊机 逆变和整流是俩个相反的概念，整流是把交流电变换为直流电的过程，而逆变则使把 直流电改变为交流电的过程，采用逆变技术的弧焊电源称为逆变焊机。逆变过程需要 大功率电子开关器件，采用绝缘栅双极晶体管IGBT作为开关器件的的逆变焊机成为I GBT逆变焊机。 逆变焊机的工作过程如下：将三相或单相工频交流电整流，经滤波后得到壹个较平滑 的直流电，由IGBT组成的逆变电路将该直流电变为几十KHZ的交流电，经主变压器 降压后，再经整流滤波获得平稳的直流输出焊接电流。 由于逆变工作频率很高，所以主变压器的铁心截面积和线圈匝数大大减少，因此，逆 变焊机能够于很大程度上节省金属材料，减少外形尺寸及重量，大大减少电能损耗， 更重要的是，逆变焊机能够于微妙级的时间内对输出电流进行调整，所以就能实现焊 接过程所要求的理想控制过程，获得满意的焊接效果。 IGBT逆变焊机和其他类焊机的区别 壹、和可控硅整流焊机的区别 1、可控硅整流焊机是将50HZ的交流电整流成直流电输出，通过改变可控硅的导通角来改变输出大小，输出波形不平滑，所以焊接效果不好，引弧及其他壹些控制功能差。 IGBT焊机是将交流电整流后，经过IGBT逆变，再经中频变压器降压，经过二次整流后输出，输出波形好，通过脉宽调制控制IGBT逆变器的导通时间改变输出的大小。引弧及推力电流易于控制。 2、可控硅整流焊机体积大，较为笨重，不便于搬运和移动，而IGBT焊机由于逆变频率高达20-30KHZ，所以变压器体积小，重量轻，易于搬运。 3、逆变焊机比整流焊机省电约30%左右。
IGBT逆变焊机与可控硅整流焊机的区别 IGBT逆变焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。 它与可控硅整流焊机的区别如下： 1、可控硅整流焊机是将50HZ的交流电整流成直流电输出，通过改变可控硅的导通角来改变输出大小，输出波形不平滑，所以焊接效果不好，引弧及其他一些控制功能差。 IGBT逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz 交流电经全桥整流变成直流，再经过IGBT逆变，将直流电逆变成20~30kHz的中频矩形波，中频变压器降压，经过二次整流后输出，成为稳定的直流，输出波形好，通过PWM脉宽调制或移相控制IGBT逆变器的导通时间，改变输出的大小。供电弧使用，引弧及焊接电流易于控制。 2、可控硅整流焊机体积大，较为笨重，不便于搬运和移动，而IGBT焊机由于逆变频率高达20~30kHz，所以变压器体积小，重量轻，易于搬运。 3、逆变焊机比可控硅整流焊机省电约30%左右。 4、IGBT逆变焊机控制及主电路较为简单，所以可靠性高，故障点少，易于维修。 5、IGBT控制技术已经非常成熟，是新一代逆变器的主流器件。但由于焊机电源的工作条件恶劣，频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中，因此IGBT逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题，也是用户最关心的问题。 6、对电网电压的波形影响： 电焊机是非线性用电设备。可控硅整流焊机的谐波产生的原因是由于整流本身有一个阀电压，在小于阀电压时，电流为零(如图所示)。为了提供平稳的直流电源输出，在电焊机中加入了储能元件（滤波电容和滤波电感），从而使阀电压提高，加激了谐波的产生量。为了控制焊机的输出电压和电流，在焊机中使用了可控硅，这使得电焊机的谐波污染更严重，而且谐波的次数比较低。 IGBT逆变焊机，在交流变直流过程中产生的谐波与上述的可控硅整流焊机一样，它在直流逆变成交流时又有逆变波形反射到交流电流，因此IGBT逆变焊机产生的谐波分量不仅有低次谐波，还有高次谐波(如图所示)。 虽然IGBT逆变焊机容量比上述可控硅整流焊机容量要小，但大量使用后，由于分布面广，数量多，谐波污染更加严重，因此它的谐波污染应引起足够关注。在电网中大量投运后，
什么叫MOS管 mos管是非金属(metal)—氧化物(oxid)—导体(semiconductor)场效应晶体管，或者称是金属—绝缘体(insulator)—半导体。我们常说的场效应管，场管，MOS管都指的是同一类产品，现在我们焊机上常用的MOS管一般为东芝，富士，IR等厂家生产 什么叫IGBT IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。我们常见的IGBT又分单管和模块两种，单管的外观和MOS管有点相像，常见生产厂家有富士，仙童等，模块的产品一般内部封装了数个单的IGBT，内部联接成适合的电路，常用的生产厂家有西门子（欧派克，英飞凌），西门康，大卫，三菱，东芝，富士等 功率开关管的比较 常用的功率开关有晶闸管、IGBT、场效应管等。其中，晶闸管（可控硅）的开关频率最低约1000次/秒左右，一般不适用于高频工作的开关电路。 1、效应管的特点： 场效应管的突出优点在于其极高的开关频率，其每秒钟可开关50万次以上，耐压一般在500V以上，耐温150℃（管芯），而且导通电阻，管子损耗低，是理想的开关器件，尤其适合在高频电路中作开关器件使用。 但是场效应管的工作电流较小，高的约20A低的一般在9A左右，限制了电路中的最大电流，而且由于场效应管的封装形式，使得其引脚的爬电距离（导电体到另一导电体间的表面距离）较小，在环境高压下容易被击穿，使得引脚间导电而损坏机器或危害人身安全。 2、IGBT的特点： IGBT即双极型绝缘效应管，符号及等效电路图见图，其开关频率在20KHZ~30KHZ之间。但它可以通过大电流（100A以上），而且由于外封装引脚间距大，爬电距离大，能抵御环境高压的影响，安全可靠。 图12.1
IGBT逆变电焊机工作原理及输出特性 本机采用三相交流380V电压经三相桥式整流、滤波后供给以新型IGBT为功率开关器件的逆变器进行变频（20KC）处理后，由中频变压器降压，再经整流输出可供焊接所需的电源，通过集成电路构成的逻辑控制电路对电压、电流信号的反馈进行处理，实现整机闭环控制，采用脉宽调制PWM为核心的控制技术，从而获得快速脉宽调制的恒流特性和优异的焊接工艺效果。 NBC系列CO2气体保护焊机NBC-630 逆变式NBC系列CO2气体保护焊机分为普通型和数字化两种类型，包括250A、350A、500A、630A几种，用于焊接低碳钢、合金钢等。 主要特点 采用波形控制技术，改善成形，降低飞溅； 电流电压连续可调，调节范围宽；
负载持续率高，可长时间连续焊接； 焊接变形小，焊缝成形好；慢送丝引弧，引弧容易，成功率高； 收弧时具有消球功能； 焊接熔敷率高； 软开关变换，整机效率高； 无源功率因数校正技术，功率因数高； 高频逆变，体积小，重量轻； 数显表头，焊接参数可精确预置； 适用实芯／药芯焊丝； 提供常规电流值、电压值匹配方案，方便操作人员调节； X型机具有下降特性，兼具手弧焊、碳弧气刨功能； z型机具有下降特性，兼具手弧焊、碳弧气刨功能，且电弧稳定性强，特别适用于全位置自动焊接(此焊机需另配全自动焊送丝、行走控制系统)。 慢送丝引弧，引弧容易，成功率高； 收弧时具有消球功能； 焊接熔敷率高； 软开关变换，整机效率高； 无源功率因数校正技术，
产 品 普通车床 名 称 产 品 CA6140A 型 号 产 品 Φ400×2000 规 格 相 关 配 件 加 入 收 藏 产 本系列车床适用于车削内外圆柱面，内锥面及其它旋转面。车削各种公制、英制、模数和品
逆变焊机IGBT炸管的原因及保护措施(个人观点，仅供参考) 限于对开关器件及主电路结构工作原理的理解及检测手段的缺乏，大功率逆变焊机开关器件工作的可靠性是整机设计的重中之重，是国产IGBT焊机的返修率居高不下，不能大量推广的主要原因。 IGBT电流，电压波形的检测及定量分析.具体的电路以半桥逆变手工400A焊机为例。 1电压型PWM控制器过流保护固有问题 目前国内常见的IGBT逆变弧焊机PWM控制器通常采用TL494、SG3525等电压型集成芯片，电流反馈信号一般取自整流输出端。当输出电流信号由分流器检出电流与给定电流比较后，经比例积分放大器大，控制输出脉冲宽度。IGBT导通后，即使产生过电流，PWM控制电路也不可能及时关断正在导通的过流脉冲。由于系统存在延迟环节，过流保护时间将延长。 2电流型过流保护 电流型PWM控制电路反馈电流信号由高频变压器初级端通过电流互感器取得。由于电流信号取自变压器初级，反应速度快，保护信号与正在流过IGBT的电流同步，一旦发生过流，PWM立即关断输出脉冲，IGBT获得及时保护。电流型PWM控制器固有的逐个脉冲检测瞬时电流值的控制方式对输入电压和负载变化响应快，系统稳定性好 “只要IGBT功率余量足够大,电压型PWM电路可靠性应该没问题”,成本也提高了很多!电焊机大多数是电流型的且输出电压并不稳定!很会使保护器误操作!电流型比较适合我国国情! 当时应用的PWM IC是国内罕见的UC3846J，陶瓷封装的，工作频率100KHz。线路板颇难制作，电流反馈采用互感器采样峰值电流和霍尔采样平均电流，双环反馈。电流型控制的好处很多，峰值电流不仅仅是做保护用，更重要的，他参与了大环路反馈的控制。简单而言，就是用误差放大器的输出去控制峰值电流，因此可以做到半个周期（5微秒）内就可以作出响应，放大器的响应速度反而没那么重要了，尽管UC3846的误差放大器速度很快。有时为了得到比较慢的响应速度还特意减慢放大器的响应速度，例如在进行氩弧焊时，过快的响应速度反而会使电弧特性变硬。但是，一台逆变焊机的好坏不仅仅是采用何种IC去控制，另外一个关键点就是驱动电路的参数。这个参数要根据主开关元件和输出整流二极管的特点来作调整，缓冲电路的配置也很重要。一台成功的焊机每一个环节都要做到完美，并不一定要花很多钱，关键还是一个配合问题。国内的工程师知识面太窄，又缺乏技术交流，这样子会继续拉大与进口产品的差距，本人愿意把自己所知道的全部提供给大家，以推动我国电力电子技术的发展。 例如：400A手工焊机。 手工焊机在所有逆变焊机中是最难做的一种，他的负载动态范围是最大的。 基本设计思路：电路极限值的工程估算 1。确定焊机容量，按公式计算有载电压＝20＋0.04＊400＝36V，计入整流管压降以及电缆压降取40V。空载电压取60V，这样主变匝比9（以输入380V 三相计算） 2。估算初级峰值电流以确定主开关元件容量，取最大电流／匝比＊120％＝53A，查参数手册应选用75A，1200VIGBT（以主电路全桥计算）。视不同厂家的IGBT工作频率可在22－28KHz之间选择。
力仕达逆变焊机关于IGBT炸管分析和解决方案 力仕达在做逆变焊机之前，参考了大量的焊机技术资料，也结合了国内和国外的焊接技术，尤其是针对现在论坛和网络上的大家普遍关注的IGBT炸管问题进行了深入的分析，并结合本公司10多年的焊接经验和技术，成功的解决了这一问题，现在力仕达生产的逆变焊机，炸管率极低。 现阶段人们普遍关注的IGBT炸管，很大一部分是由于目前大家对开关器件及主电路结构工作原理的理解及检测手段的缺乏所造成的。但另一方面大功率逆变焊机开关器件工作的可靠性是整机设计的重中之重，也是关乎一台焊机能否取胜市场的重中之重，但是正是由于之前所说的对这方面理解的缺乏，以及检测手段的不完善，导致了国产IGBT逆变焊机的返修率居高不下，不能大量推广。 下面我们就具体的以IGBT电流，电压波形的检测及定量分析，具体的电路以半桥逆变手工400A焊机为例进行分析。 1电压型PWM控制器过流保护固有问题 目前国内常见的IGBT逆变弧焊机PWM控制器通常采用TL494、SG3525等电压型集成芯片，电流反馈信号一般取自整流输出端。当输出电流信号由分流器检出电流与给定电流比较后，经比例积分放大器放大，控制输出脉冲宽度。IGBT导通后，即使产生过电流，PWM控制电路也不可能及时关断正在导通的过流脉冲。由于系统存在延迟环节，过流保护时间将延长。 2电流型过流保护 电流型PWM控制电路反馈电流信号由高频变压器初级端通过电流互感器取得。由于电流信号取自变压器初级，反应速度快，保护信号与正在流过IGBT 的电流同步，一旦发生过流，PWM立即关断输出脉冲，IGBT获得及时保护。电流型PWM控制器固有的逐个脉冲检测瞬时电流值的控制方式对输入电压和负载变化响应快，系统稳定性好 只要IGBT功率余量足够大,电压型PWM电路可靠性基本上没有什么问题，但是相对的成本也提高了很多！但就目前来说，电焊机大多数是电流型的且输出电压并不稳定!保护器误操作的情况也经常发生，所以针对这种情况电流型比较适合当今的中国市场，可以满足绝大部分的需要! 下面我们来分析一下电流型的，以PWM IC为UC3846J为例，陶瓷封装的，工作频率100KHz。（电流型的，线路板相对而言要难制作很多）电流反馈采用互感器采样峰值电流和霍尔采样平均电流，双环反馈。电流型控制的好处很多，峰值电流不仅仅是做保护用，更重要的，他参与了大环路反馈的控制。简单而言，就是用误差放大器的输出去控制峰值电流，因此可以做到半个周期（5微秒）内就可以作出响应，放大器的响应速度反而没那么重要了，尽管UC3846的误差放大器速度很快。有时为了得到比较慢的响应速度还特意减慢放大器的响应速度，例如在进行氩弧焊时，过快的响应速度反而会使电弧特性变硬。但是，一台逆变焊机的好坏不仅仅是采用何种IC去控制，另外一个关键点就是驱动电路的参数。这个参数要根据主开关元件和输出整流二极管的特点来作调整，缓冲电路的配置也很重要。一台成功的逆变焊机每一个环节都要做到完美，也就是说单个元件并不是要花很多钱，关键还是一个配合问题，要考虑整个焊机的协调性能和各个元件之间的配合度。目前来说，很多国内的焊接厂商和这方面的技术工程师，反而
逆变焊机IGBT炸管的原因及保护措施 限于对开关器件及主电路结构工作原理的理解及检测手段的缺乏，大功率逆变焊机开关器件工作的可靠性是整机设计的重中之重，是国产IGBT焊机的返修率居高不下，不能大量推广的主要原因。希望各位高手能为指点一二。 1电压型PWM控制器过流保护固有问题 目前国内常见的IGBT逆变弧焊机PWM控制器通常采用T L494、SG3525等电压型集成芯片，电流反馈信号一般取自整流输出端。当输出电流信号由分流器检出电流与给定电流比较后，经比例积分放大器大，控制输出脉冲宽度。IGBT导通后，即使产生过电流，PWM控制电路也不可能及时关断正在导通的过流脉冲。由于系统存在延迟环节，过流保护时间将延长。 2电流型过流保护 电流型PWM控制电路反馈电流信号由高频变压器初级端通过电流互感器取得。由于电流信号取自变压器初级，反应速度快，保护信号与正在流过IGBT的电流同步，一旦发生过流，PWM 立即关断输出脉冲，IGBT获得及时保护。电流型PWM控制器固有的逐个脉冲检测瞬时电流值的控制方式对输入电压和负载变化响应快，系统稳定性好. 同意老兄的观点,在实际应用中电压型PWM确实占了大多数.但过流保护取样也可以从变压器初级取,通过互感线圈或霍尔传感器取得过流信号,比如控制3525的8脚.这点深圳瑞凌的焊机做的
不错,可以很好保护开关管过流. 如何通过检测手段判断一种逆变电源的主电路是否可靠,我认为可以从开关器件和主变压器的空载和负载状态下的电流电压波 形来分析.从而针对性的调整开关器件参数及过流过压缓冲元件参数以及高频变压器的参数,难点在于如何选择匹配. 其实用的都是很普通的元件，关键是线路设计和制作工艺精良才保证了品质，这台焊机在一家防盗门厂用了九年，每天两班16个小时在用，标称130A的小机器比现在标称200A的都好用，飞溅极少。电焊条都可以烧到4mm的，空载电压才48V而已。暂载率100％，重量也才10.5KG。当年我设计时是很保守的，光散热器就用了4.5KG，还有输入滤波电感，也有1.6KG重，对电网一点干扰都没有。 当时应用的PWM IC是国内罕见的UC3846J，陶瓷封装的，工作频率100KHz。线路板颇难制作，电流反馈采用互感器采样峰值电流和霍尔采样平均电流，双环反馈。电流型控制的好处很多，峰值电流不仅仅是做保护用，更重要的，他参与了大环路反馈的控制。简单而言，就是用误差放大器的输出去控制峰值电流，因此可以做到半个周期（5微秒）内就可以作出响应，放大器的响应速度反而没那么重要了，尽管UC3846的误差放大器速度很快。有时为了得到比较慢的响应速度还特意减慢放大器的响应速度，例如在进行氩弧焊时，过快的响应速度反而会使电弧特性变硬。但是，一台逆变焊机的好坏不仅仅是采用何种IC去控制，另外
IGBT 逆变焊机的三种基本的拓扑结构
Ws300a 【双管正激电路】 优点是电路具有软过度，在开通与关断时不存在直通问题并且在关断时IGBT VCE电压被D1，D2的钳位在VCC+VF. 缺点在于占空比小于50%，大大降低了变压器的利用率，并且由于占空比小使得输出必须需要接输出电感，并且输出功率受限。在同开关频率下输出稳定性较其他两种结构要差。 【全桥电路】 优点是占空比高可达90%以上，变压器双向导通利用率高.输出功率高。 缺点在于IGBT两端没有钳位电路电压尖峰高需要加吸收电路，受Miller效应的影响上下管存在直通风险，需要加隔直电路防止变压器偏磁。 【半桥电路】 相对于全桥节省了两只功率管，驱动电路也较简单，尤其是它具有较好的抗不平衡能力。这些优点使得半桥式逆变电路应用较为广泛，它的缺点是变压器初级绕组所得的电压总是一个电容上的电压，近于电源电压的一半，为了获得与全桥式电路同样的输出功率，功率管和变压器初级必须通过全桥式电路两倍的电流，所以半桥式电路的输出功率不宜太大。 【半桥全桥选型】 相对半桥逆变器而言，全桥逆变器的开关电流减小了一半，因而在大功率场合得到了广泛应用。 在全桥逆变器中，为实现输入输出之间的电气隔离和得到合适的输出电压幅值，一般在输出端接有交流变压器。 在全桥逆变器中，因各种不可预见的因素，会导致输出变压器存在直流分量，引起单向偏磁现象。偏磁可以说是全桥逆变器中的一种通病，只是在不同的场合严重程度不同而已。 变压器的偏磁，轻则会使变压器和功率半导体模块的功耗增加，温升加剧，变压器机械噪音大（变换器开关频率或调制频率在音频范围内时），严重时还会损坏功率模块，直接威胁到系统的正常运行。
凯尔达s-400逆变手工焊机 故障现象：送电跳闸 检查维修：送电跳闸一般是短路造成的，开盖检查三项整流桥击穿，IGBT两组击穿（本机采用全桥逆变电路IGBT使用G50N120八只）主板上有进水痕迹，首先清洗维修主板，应主板上的一只LM324的一条腿已经腐蚀短，检查附近电路的过孔补焊。 更换IGBT 、整流桥和检查二次输出电路正常，通电（不能给IGBT版供主电源）后不跳闸风扇运行正常，测量主板交流23V供电正常，整流滤波、15V稳压输出正常，驱动电路供电正常。之后测量主板驱动输出为0（正常时空载为AC18V 接上驱动变压器为 AC15V 注意表的型号不同测量出的读数不同，我的表是优利德UT39A）后仔细检查主板发现标号为VD2 VD3的稳压管损坏，应是贴片元件没有标示，所以去到凯尔达的总代理那里拆了一个一样的主板把上面的VD1-VD5都拆下来检测了一遍参数除了VD1为7.6V其他的都为18V的稳压管。更换了损坏的元件后通电测量驱动输出AC电压正常，同时用示波器检测波形30分钟一切正常，测量8只IGBT G E极电压（AC15V)波形正常。之后通主电源开机测量空载电压DC76V，焊接4个的焊条3根一切正常，交付用户使用。 注意在更换IGBT的同时一定要同时检测驱动电路的元件是否正常，最好同时全部更换 机型同上 故障现象：空载电压低（DC27V) 检查维修：这个问题是这个机型的通病，是应为2次输出后的负载电感损坏（严重时会起火），主要是应为开机后常时间不焊接造成的，另外线圈的线径细，用4平方的耐高温线重新绕23砸后接上工作一切正常，试机3根焊条后交付用户使用。 机型：一台ZX7-315 MOS管手工焊机（牌子看不请） 故障现象：逆变版炸机 检查维修：开盖检查此机是伪劣产品单逆变器共20只MOS管（4组）这种逆变器最大提供270A输出电流。目测两组MOS管损坏，电源板电容炸开，估计是使用柴油发电机电压不稳造成。 首先更换滤波电容，断开驱动输出、检查整流桥、2次输出正常后通电（这个时候不能通主电）测量主板供电、表显、驱动管电压、输出波形正常。 更换损坏的MOS管和G极电阻（4.7Ω），注意炸机这两组的驱动一定会损坏。更换驱动输出的5.1V稳压管和损坏的1N4148后测量个输出的阻值正常，接上主板测量驱动电压其中有未炸机的一组输出电压为0，根据经验所对应的一组MOS管有一只软击穿，然后逐
I GBT逆变焊机的驱动和保护技术 潘岱灿 （长沙矿山研究院，湖南长沙410012） 摘要：介绍了I GBT逆变弧焊机的工作原理，着重论述了I GBT的特性及驱动、保护技术。对逆变焊机正常安全工作的关键作用，提出了设计，装配工艺和实际操作中所应注意的问题。 关键词：I GBT驱动电路；保护技术；逆变焊机 1前言 I GBT逆变弧焊机已日益受到各逆变焊机厂家的重视，然而， “烧管子”的问题一直困扰着人们，这严重影响了I GBT的推广使用。研究结果表明，要保证I GBT的可靠使用，其驱动和保护电路的设计非常关键。 2I GBT逆变弧焊机的驱动和保护 2.1I GBT逆变弧焊机原理及特性 I GBT逆变弧焊机原理见图1。 图1I G B T逆变弧焊机原理框图 1—输入整流器2—滤波器3—I GBT逆变器4—中频变压器5—输出整流器6—滤波器7—欠压检测8—欠压保护9—短路检测10—P WM11—短路保护12—空载判别13—弧推力控制14—自动引弧15—电压检测16—过热检测17—过热保护18—电流P I D调节19—电流检测20—电流给定 I GBT（绝缘栅双极晶体管）是整个电路中最关键的元件，它具有MO SFET的输入阻抗高、驱动容易、开关速度快、无二次击穿和GTR的通态压降低、高压大电流化容易等特点，其等效电路图见图2。I GBT由四层PNP组成，形成了一个寄生晶闸 管，此寄生晶闸管一旦导通，I GBT的栅极便失去控制作用，而产生所谓“擎住现象”，从而损坏I GBT。“擎住现象”有静态擎住和动态擎住两种。流过I G-BT的稳态电流过大或开关速度过快均会产生擎住现象，应尽可能避免焊机工作时过热、过流，并抑制开关时的浪涌电压等，从而减少擎住现象。 图2I G B T等效电路 2.2I GBT对驱动电路的要求 I GBT对驱动电路的要求包括： （1）提供适当的正、反向驱动输出电压； （2）有足够的瞬时功率或瞬时电流输出能力； （3）尽可能短的输入输出信号传输延时； （4）很强的输入输出隔离能力； （5）具有可靠的过流或保护能力。 为满足不同电路的要求，目前市场上推出了各种系列的驱动模块，如日本富士公司的EXB841系列，英达公司的HR065系列等。从综合的观点看还没有一种是十全十美的。由于在逆变焊机电路中，I GBT直接对地短路的可能性很小，只要能保证不发生桥臂直通、且采用电流互感器进行过流保护，I GBT就不会受到过流威胁。我院开发研制的I G-BT逆变焊机采用了较为简单的驱动电路（见图3），该电路用变压器隔离，正负驱动电压为15V，工 第2卷第1期V o l.2N o.1 采矿技术 M i n i n g T echno lo gy 2002年3月 ! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! M arch.2002