IGBT逆变电焊机工作原理及输出特性

简述IGBT的主要特点和工作原理一、简介IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor，是一种复合全控电压驱动功率半导体器件。

由BJT（双极晶体管）和IGFET（绝缘栅场效应晶体管）组成。

IGBT兼有MOSFET 的高输入阻抗和GTR 的低导通压降的优点。

GTR 的饱和电压降低，载流密度大，但驱动电流更大。

MOSFET的驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。

IGBT结合了以上两种器件的优点，驱动功率小，饱和电压降低。

非常适合用于直流电压600V及以上的变流系统，如交流电机、逆变器、开关电源、照明电路、牵引驱动等领域。

IGBT模块是由IGBT（绝缘栅双极晶体管）和FWD（续流二极管）通过特定的电路桥封装而成的模块化半导体产品。

封装后的IGBT模块直接应用于逆变器、UPS不间断电源等设备。

IGBT模块具有节能、安装维护方便、散热稳定等特点。

一般IGBT也指IGBT模块。

随着节能环保等理念的推进，此类产品将在市场上越来越普遍。

IGBT是能量转换和传输的核心器件，俗称电力电子器件的“CPU”，广泛应用于轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车、新能源设备等领域。

二、IGBT的结构下图显示了一种N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构。

N+区称为源极区，其上的电极称为源极（即发射极E）。

N基区称为漏区。

器件的控制区为栅极区，其上的电极称为栅极（即栅极G）。

沟道形成在栅区的边界处。

C 极和E 极之间的P 型区域称为子通道区域。

漏极区另一侧的P+ 区称为漏极注入器。

它是IGBT独有的功能区，与漏极区和子沟道区一起构成PNP双极晶体管。

它充当发射极，将空穴注入漏极，进行传导调制，并降低器件的通态电压。

《N沟道增强型绝缘栅双极晶体管》IGBT的开关作用是通过加正栅电压形成沟道，为PNP（原NPN）晶体管提供基极电流，使IGBT导通。

反之，加反向栅压消除沟道，切断基极电流，就会关断IGBT。

IGBT的工作原理和工作特性IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使IGBT导通。

反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT关断。

IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需控制输入极N一沟道MOSFET，所以具有高输入阻抗特性。

当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N一层的空穴（少子），对N一层进行电导调制，减小N一层的电阻，使IGBT在高电压时，也具有低的通态电压。

IGBT的工作特性包括静态和动态两类：1．静态IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使IGBT导通。

反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT关断。

IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需控制输入极N一沟道MOSFET，所以具有高输入阻抗特性。

当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N一层的空穴（少子），对N一层进行电导调制，减小N一层的电阻，使IGBT在高电压时，也具有低的通态电压。

IGBT的工作特性包括静态和动态两类：1 ．静态特性:IGBT的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。

IGBT的伏安特性是指以栅源电压Ugs为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。

输出漏极电流比受栅源电压Ugs的控制，Ugs越高，Id越大。

它与GTR的输出特性相似．也可分为饱和区1 、放大区2和击穿特性3部分。

在截止状态下的IGBT ，正向电压由J2结承担，反向电压由J1结承担。

如果无N+缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT的某些应用范围。

IGBT的转移特性是指输出漏极电流Id与栅源电压Ugs之间的关系曲线。

它与MOSFET的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th) 时，IGBT处于关断状态。

在IGBT导通后的大部分漏极电流范围内，Id与Ugs呈线性关系。

IGBT 的工作原理和工作特性IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使IGBT导通。

反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT关断。

IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需控制输入极N 一沟道MOSFET，所以具有高输入阻抗特性。

当MOSFET的沟道形成后,从 P+基极注入到 N一层的空穴（少子），对N一层进行电导调制，减小N一层的电阻，使IGBT在高电压时,也具有低的通态电压。

IGBT的工作特性包括静态和动态两类：1．静态特性IGBT的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。

IGBT的伏安特性是指以栅源电压Ugs为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。

输出漏极电流比受栅源电压Ugs的控制，Ugs越高，Id越大。

它与GTR的输出特性相似．也可分为饱和区1、放大区2和击穿特性3部分。

在截止状态下的IGBT，正向电压由J2结承担，反向电压由J1结承担。

如果无 N+缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT的某些应用范围。

IGBT的转移特性是指输出漏极电流Id与栅源电压Ugs之间的关系曲线。

它与MOSFET的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs（th)时，IGBT 处于关断状态.在IGBT导通后的大部分漏极电流范围内，Id与Ugs呈线性关系.最高栅源电压受最大漏极电流限制，其最佳值一般取为15V左右。

IGBT的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。

IGBT 处于导通态时，由于它的PNP晶体管为宽基区晶体管，所以其B值极低。

尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET的电流成为IGBT总电流的主要部分。

此时，通态电压Uds（on）可用下式表示Uds（on)＝Uj1＋Udr＋IdRoh （2－14）式中Uj1——JI结的正向电压，其值为0。

7 ~ IV；Udr -—扩展电阻Rdr上的压降；Roh——沟道电阻。

IGBT的工作康理和工作特ftIGBT的开关作用是通过加正向柵极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电说，使IGBT导通。

反之，H反向D板电压消除沟道，浹过反肖基根电if, ft IGBT关断。

IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需輕制输人极N -沟道MOSFET, 所以貝有高输入皿抗特性。

当M OSFET的沟道形底后,从P+基极注人到N-层的空兀(少子),对N-层进行电导调耳, 城小N —层的电讯，® IGBT在高电压时，也貝有低的通态电压。

IGBT曲工作特性包招静奈和动矗两类：1.静去特性IGBT的静态特牲壬要有伏安特牲、转杨将性棚开关特性。

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IGBT的开关特性是指漏板电流与漏源电压之间的关系。

IGBT处于导通态旳，由于它的PNP晶体管为宽基区晶体管，斯以其B值根低。

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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，产品名称普通车床产品型号CA6140A产品规格Φ400×2000相关配件加入收藏产品描述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、模数和径节螺纹，并能进行钻孔和拉油槽等工作。

结构特点：系列产品，以“A”型为基型，派生出几种变形产品。

B型：主轴孔径80mm，C型：主轴孔径104mm。

F型：液压仿形。

M型：精密型。

刀架转盘回转角度- ±90°刀杆截面尺寸(四方刀架刀杆截面)mm 25×25主轴中心线至刀具支承面距离mm 26床尾主轴直径（尾座套筒直径）mm 75床尾主轴孔锥度(尾座套筒锥孔锥度)- 莫氏圆锥5号床尾主轴最大行程mm 150机床丝杠螺距mm 12加工公制螺纹范围及种数mm 44种；1-192加工英制螺纹范围及种数牙/寸（tpi）21种；2-24加工模数螺纹范围及种数mm 39种；加工径节螺纹范围及种数DP 37种；1-96床身导轨宽度(导轨跨度) mm 400床身导轨硬度RC RC52主电机功率kW机床净重kg 2570机床毛重kg 3410机床轮廓尺寸（长×宽×高）mm 3668×1000×1267 机床包装尺寸（长×宽×高）mm 3850×1520×2010 加工精度- IT7表面光洁度μm产品名称普通车床。

IGBT系列焊机工作原理IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）系列焊机是一种电力电子元件，可以在高电压和高电流的条件下进行开关操作。

它结合了金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）和双极晶体管（Bipolar Transistor）的优点，具有高输入阻抗、低输出阻抗、低开通电流和低饱和电压的特点。

IGBT系列焊机广泛应用于工业制造、电力系统和交通运输等领域。

在运行过程中，当输入信号与控制信号匹配时，IGBT芯片的通道会打开，高电压和高电流可以通过IGBT芯片。

与此同时，当输入信号和控制信号不匹配时，IGBT芯片的通道会关闭，最小电流只能流过。

IGBT芯片的主要功能是控制电流的流动和电压的变化。

当控制信号为高电平时，IGBT芯片的通道将打开，电流可以流过。

当控制信号为低电平时，IGBT芯片的通道将关闭，电流流动被阻断。

门极驱动电路的作用是将控制信号转换为能够控制IGBT芯片的驱动信号。

它可以提供足够的电压和电流来打开和关闭IGBT芯片的通道。

同时，门极驱动电路还负责保护IGBT芯片免受过电压和过电流的损害，以确保焊机的稳定运行。

电源电路为焊机提供电源能量，使得焊机能够正常工作。

电源电路将来自电网的变压器产生的低压交流电转换为高压直流电，以满足焊接过程中的能量需求。

控制电路是焊机的核心部分，负责生成控制信号并控制整个焊机的工作过程。

它可以根据焊接材料和焊接需求的不同，调整电流和电压的大小，以实现焊接过程中的自动控制和调节。

总之，IGBT系列焊机通过IGBT芯片、门极驱动电路、电源电路和控制电路的协同工作，实现对电流和电压的精确控制和调节，确保焊机稳定、高效地运行。

它具有体积小、重量轻、能耗低、效率高、可靠性强等优点，被广泛应用于各个行业的焊接工程中。

逆变焊机的工作原理
逆变焊机是一种使用逆变技术来实现电弧焊接的设备。

它的工作原理是通过将输入电源的交流电转换为高频的脉冲电流，然后再将其转换为直流电流，供给焊接电弧。

具体来说，逆变焊机的工作原理如下：
1. 输入电源转换：逆变焊机接入交流电源，经过整流和滤波等处理，将交流电转换为直流电源。

2. 逆变过程：将直流电源经过逆变器，通过高频的开关动作将电流转换为脉冲电流。

逆变器通常采用先进的IGBT（绝缘栅
双极晶体管）技术来实现高效的电流转换。

3. 输出电流调节：逆变焊机通过调节逆变器的开关频率和脉冲宽度，可以实现对输出电流的调节。

这样可以根据焊接需要，调整电流大小来控制焊接强度。

4. 电流输出：经过调节后的脉冲电流进入输出变压器。

输出变压器将脉冲电流从低电压变换为高电压，进一步提高焊接效果。

5. 焊接电弧形成：高压脉冲电流通过输出端输出给焊接电极。

电极之间形成电弧，产生高温和高能量，使两个金属工件熔化并连接。

总之，逆变焊机的工作原理主要通过逆变技术将输入电源转换为高频脉冲电流，再通过调节输出电流和输出电压来实现焊接
工作。

它具有体积小、效率高、焊接质量好等优点，被广泛应用于各种焊接领域。

ＩGBT 得工作原理与工作特性IGＢT得开关作用就是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNＰ晶体管提供基极电流,使IGＢＴ导通。

反之,加反向门极电压消除沟道,流过反向基极电流,使IGBＴ关断。

ＩGBT得驱动方法与MOSFET基本相同,只需控制输入极N一沟道MOSFＥT,所以具有高输入阻抗特性。

当MOSFＥT得沟道形成后,从Ｐ+基极注入到 N一层得空穴(少子),对N一层进行电导调制,减小N一层得电阻,使IGBT在高电压时,也具有低得通态电压。

IGBT得工作特性包括静态与动态两类:1.静态特性IGＢＴ得静态特性主要有伏安特性、转移特性与开关特性。

IGＢT得伏安特性就是指以栅源电压Ugｓ为参变量时,漏极电流与栅极电压之间得关系曲线。

输出漏极电流比受栅源电压Ugs得控制, Ｕgs越高, Id越大。

它与GTR得输出特性相似.也可分为饱与区１、放大区2与击穿特性３部分。

在截止状态下得IＧBT,正向电压由J2结承担,反向电压由J1结承担。

如果无 N+缓冲区,则正反向阻断电压可以做到同样水平,加入N+缓冲区后,反向关断电压只能达到几十伏水平,因此限制了IＧＢT得某些应用范围。

IGBT得转移特性就是指输出漏极电流Ｉｄ与栅源电压Ugs之间得关系曲线、它与MOＳFEＴ得转移特性相同,当栅源电压小于开启电压Ugs(th)时, IGBT处于关断状态。

在IGBＴ导通后得大部分漏极电流范围内, Iｄ与Ｕgs呈线性关系。

最高栅源电压受最大漏极电流限制,其最佳值一般取为１5V 左右。

IGBＴ得开关特性就是指漏极电流与漏源电压之间得关系。

IＧＢT 处于导通态时,由于它得PNP晶体管为宽基区晶体管,所以其B值极低。

尽管等效电路为达林顿结构,但流过ＭOSFET得电流成为IＧBT总电流得主要部分。

此时,通态电压Uds(oｎ)可用下式表示Uds(on)＝Uj1＋Udｒ+ ＩdRoh ( ２—14 )式中Uｊ1—- JI结得正向电压,其值为0。

IGBT的工作原理与工作特性IGBT的开关作用就是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP晶体管提供基极电流,使IGBT导通。

反之,加反向门极电压消除沟道,流过反向基极电流,使IGBT关断。

IGBT的驱动方法与MOSFET基本相同,只需控制输入极N一沟道MOSFET,所以具有高输入阻抗特性。

当MOSFET的沟道形成后,从P+基极注入到N一层的空穴(少子),对N一层进行电导调制,减小N 一层的电阻,使IGBT在高电压时,也具有低的通态电压。

IGBT的工作特性包括静态与动态两类:1.静态特性IGBT的静态特性主要有伏安特性、转移特性与开关特性。

IGBT的伏安特性就是指以栅源电压Ugs为参变量时,漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。

输出漏极电流比受栅源电压Ugs的控制,Ugs越高,Id越大。

它与GTR的输出特性相似.也可分为饱与区1、放大区2与击穿特性3部分。

在截止状态下的IGBT,正向电压由J2结承担,反向电压由J1结承担。

如果无N+缓冲区,则正反向阻断电压可以做到同样水平,加入N+缓冲区后,反向关断电压只能达到几十伏水平,因此限制了IGBT的某些应用范围。

IGBT的转移特性就是指输出漏极电流Id与栅源电压Ugs之间的关系曲线。

它与MOSFET的转移特性相同,当栅源电压小于开启电压Ugs(th)时,IGBT处于关断状态。

在IGBT导通后的大部分漏极电流范围内,Id与Ugs呈线性关系。

最高栅源电压受最大漏极电流限制,其最佳值一般取为15V左右。

IGBT的开关特性就是指漏极电流与漏源电压之间的关系。

IGBT 处于导通态时,由于它的PNP晶体管为宽基区晶体管,所以其B值极低。

尽管等效电路为达林顿结构,但流过MOSFET的电流成为IGBT总电流的主要部分。

此时,通态电压Uds(on)可用下式表示:Uds(on)＝Uj1＋Udr＋IdRoh (2－14)式中Uj1——JI结的正向电压,其值为0、7～IV;Udr——扩展电阻Rdr上的压降;Roh——沟道电阻。

IGBＴ得工作原理与工作特性IGBT得开关作用就是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP晶体管提供基极电流,使IＧBＴ导通、反之,加反向门极电压消除沟道,流过反向基极电流,使IGBＴ关断、IGBT得驱动方法与MＯSFEＴ基本相同,只需控制输入极Ｎ一沟道ＭOSFEＴ,所以具有高输入阻抗特性。

当MOSFEＴ得沟道形成后,从P+基极注入到N一层得空穴(少子),对N一层进行电导调制,减小Ｎ一层得电阻,使IＧBT在高电压时,也具有低得通态电压。

ﻫIGBT得工作特性包括静态与动态两类:ﻫ1。

静态特性IGＢT得静态特性主要有伏安特性、转移特性与开关特性、IGBT得伏安特性就是指以栅源电压Ugｓ为参变量时,漏极电流与栅极电压之间得关系曲线、输出漏极电流比受栅源电压Ugs得控制,Uｇs越高,Id越大。

它与ＧTR得输出特性相似。

也可分为饱与区1、放大区2与击穿特性3部分。

在截止状态下得IGＢT,正向电压由Ｊ2结承担,反向电压由J1结承担。

如果无Ｎ+缓冲区,则正反向阻断电压可以做到同样水平,加入Ｎ+缓冲区后,反向关断电压只能达到几十伏水平,因此限制了IGＢT得某些应用范围。

ﻫＩGBT得转移特性就是指输出漏极电流Iｄ与栅源电压Ｕｇｓ之间得关系曲线、它与MO ＳFEＴ得转移特性相同,当栅源电压小于开启电压Ugs(th)时,IＧBT处于关断状态、在ＩGBT导通后得大部分漏极电流范围内,Id与Ｕgｓ呈线性关系。

最高栅源电压受最大漏极电流限制,其最佳值一般取为15V左右、IGBT得开关特性就是指漏极电流与漏源电压之间得关系。

IＧBＴ处于导通态时,由于它得PNP晶体管为宽基区晶体管,所以其B值极低。

尽管等效电路为达林顿结构,但流过MOＳFＥT得电流成为IＧＢT总电流得主要部分。

此时,通态电压Ｕdｓ(on)可用下式表示:ﻫU ｄs(on)=Uｊ１+Uｄr＋IdRoh (2—1４)式中Ｕｊ1—-JＩ结得正向电压,其值为0.7~IＶ;ﻫ Udr——扩展电阻Rdｒ上得压降;Roh——沟道电阻。