IGBT逆变焊机常用PWM芯片介绍_刘长友

【国内标准文件】IGBT逆变焊机与其他类焊机的区别

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。

IGBT的结构和工作原理

IGBT的结构和工作原理 图1所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构，N+ 区称为源区，附于其上的电极称为源极。N+ 区称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。沟道在紧靠栅区边界形成。在漏、源之间的P 型区（包括P+ 和P 一区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区（Subchannel region ）。而在漏区另一侧的P+ 区称为漏注入区（Drain injector ），它是IGBT 特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP 双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。 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。 2.IGBT 的工作特性 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 式中Uj1 —— JI 结的正向电压，其值为0.7 ～1V ；Udr ——扩展电阻Rdr 上的压降；Roh ——沟道电阻。

igbt工作原理及应用

igbt工作原理及应用 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的保护 引言 绝缘栅双极型晶体管IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件,其输入极为MOSFET,输出极为PNP晶体管,因此,可以把其看作是MOS输入的达林顿管。它融和了这两种器件的优点,既具有MOSFET器件驱动简单和快速的优点,又具有双极型器件容量大的优点,因而,在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用。在中大功率的开关电源装置中,IGBT由于其控制驱动电路简单、工作频率较高、容量较大的特点,已逐步取代晶闸管或GTO。但是在开关电源装置中,由于它工作在高频与高电压、大电流的条件下,使得它容易损坏,另外,电源作为系统的前级,由于受电网波动、雷击等原因的影响使得它所承受的应力更大,故IGBT的可靠性直接关系到电源的可靠性。因而,在选择IGBT时除了要作降额考虑外,对IGBT的保护设计也是电源设计时需要重点考虑的一个环节。 1 IGBT的工作原理 IGBT的等效电路如图1所示。由图1可知,若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压,则MOSFET导通,这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V,则MOSFET截止,切断PNP晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止 由此可知,IGBT的安全可靠与否主要由以下因素决定：

——IGBT栅极与发射极之间的电压; ——IGBT集电极与发射极之间的电压; ——流过IGBT集电极－发射极的电流; ——IGBT的结温。 如果IGBT栅极与发射极之间的电压,即驱动电压过低,则IGBT不能稳定正常地工作,如果过高超过栅极－发射极之间的耐压则IGBT可能永久性损坏;同样,如果加在IGBT集电极与发射极允许的电压超过集电极－发射极之间的耐压,流过IGBT集电极－发射极的电流超过集电极－发射极允许的最大电流,IGBT的结温超过其结温的允许值,IGBT都可能会永久性损坏。 2 保护措施 在进行电路设计时,应针对影响IGBT可靠性的因素,有的放矢地采取相应的保护措施。 2．1 IGBT栅极的保护 IGBT的栅极－发射极驱动电压VGE的保证值为±20V,如果在它的栅极与发射极之间加上超出保证值的电压,则可能会损坏IGBT,因此,在IGBT的驱动电路中应当设置栅压限幅电路。另外,若IGBT的栅极与发射极间开路,而在其集电极与发射极之间加上电压,则随着集电极电位的变化,由于栅极与集电极和发射极之间寄生电容的存在,使得栅极电位升高,集电极－发射极有电流流过。这时若集电极和发射极间处于高压状态时,可能会使IGBT发热甚至损坏。如果设备在运输或振动过程中使得栅极回路断开,在不被察觉的情况下给主电路加上

解析IGBT工作原理及作用

解析IGBT工作原理及作用 一、IGBT是什幺 ?IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，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。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流 系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。 ?通俗来讲:IGBT是一种大功率的电力电子器件，是一个非通即断的开关，IGBT没有放大电压的功能，导通时可以看做导线，断开时当做开路。三大特点就是高压、大电流、高速。 ?二、IGBT模块 ?IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor（绝缘栅双极型晶体管）的缩写，IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为MOSFET，输出极为PNP晶体管，它融和了这两种器件的优点，既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有双极型器件饱和压降 低而容量大的优点，其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工 作于几十kHz频率范围内，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。 ?IGBT的等效电路如图1所示。由图1可知，若在IGBT的栅极和发射极之 间加上驱动正电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极与基极之 间成低阻状态而使得晶体管导通；若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，

基于FPGA的PWM控制器设计

FPGA实验报告

基于FPGA勺PWM控制器设计 1设计任务与要求 1.1掌握PWM fe术原理；了解PWM控制方法及应用；完成基于FPGA勺PWM控制器设计。 1.2通过课程设计的实践，进一步理解和掌握硬件描述语言（VHDL或VerilOg ）和TOP-DOWN设计流程，提高对实际项目的分析和设计能力，体会FPGA项目的过程，熟悉实验报告的编写规范。 2设计原理分析 2.1利用FPGA语言编写程序实现对50MHZ勺硬件晶振进行分频和调节占空比。对硬件晶振的上升沿就行计数，当2nHZ频率利用高低电平进行分频时，当计数到n-1是对原电平进行反向就可以实现分频。占空比是对上升沿的计数是两个不同的数值时进行反向。 2.2脉宽调制（PWM基本原理：控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。 例如，把正弦半波波形分成N等份，就可把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于∏∕n ,但幅值不等，且脉冲顶 部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲序列用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中点重合，且使矩形脉冲和相应正弦部分面积（即冲量）相等，就得到一组脉冲序列，这就是PWM fe形。可以看出，各脉冲宽度是按正弦规律变化的。根据冲量相等效果相同的原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。 在PWM波形中，各脉冲的幅值是相等的，要改变等效输出正弦波的幅值时，只要按同一比例系数改变各脉冲的宽度即可，因此在交一直一交变频器中，PWM 逆变电路输出的脉冲电压就是直流侧电压的幅值。

IGBT驱动原理

IGBT 驱动原理 目录 一、简介 二、工作原理 三、技术现状 四、测试方法 五、选取方法 简介： 绝缘栅双极晶体管IGBT 是第三代电力电子器件，安全工作，它集功率晶体管GTR 和功率场效应管MOSFET的优点于一身，具有易于驱动、峰值电流容量大、自关断、开关频率高 (10-40 kHz) 的特点，是目前发展最为迅速的新一代电力电子器件。广泛应用于小体积、高 效率的变频电源、电机调速、UPS 及逆变焊机当中。IGBT 的驱动和保护是其应用中的关 键技术。 1 IGBT 门极驱动要求 1.1 栅极驱动电压 因IGBT 栅极- 发射极阻抗大，故可使用MOSFET 驱动技术进行驱动，但IGBT 的输入电容较MOSFET 大，所以IGBT 的驱动偏压应比MOSFET驱动所需偏压强。图 1 是一个典型的例子。在+20 ℃情况下，实测60 A ，1200 V 以下的IGBT 开通电压阀值为 5 ～6 V ，在实际使用时，为获得最小导通压降，应选取Ugc ≥(1.5 ～3)Uge(th) ，当Uge 增加时，导通时集射电压Uce 将减小，开通损耗随之减小，但在负载短路过程中Uge 增加，集电极电流Ic 也将随之增加，使得IGBT 能承受短路损坏的脉宽变窄，因此Ugc 的选择不应太大，这足以使IGBT 完全饱和，同时也限制了短路电流及其所带来的应力( 在具有短路工作过程的设备中，如在电机中使用IGBT 时，+Uge 在满足要求的情况下尽量选取最小值，以提高其耐短路能力) 。

1.2 对电源的要求 对于全桥或半桥电路来说，上下管的驱动电源要相互隔离，由于IGBT 是电压控制器件，所需要的驱动功率很小，主要是对其内部几百至几千皮法的输入电容的充放电，要求能提供较大的瞬时电流，要使IGBT 迅速关断，应尽量减小电源的内阻，并且为防止IGBT 关断时产生的du/dt 误使IGBT 导通，应加上一个-5 V 的关栅电压，以确保其完全可靠的关断 ( 过大的反向电压会造成IGBT 栅射反向击穿，一般为-2 ～10 V 之间) 。 1.3 对驱动波形的要求 从减小损耗角度讲，门极驱动电压脉冲的上升沿和下降沿要尽量陡峭，前沿很陡的门极电压使IGBT 快速开通，达到饱和的时间很短，因此可以降低开通损耗，同理，在IGBT 关断时，陡峭的下降沿可以缩短关断时间，从而减小了关断损耗，发热量降低。但在实际使用中，过快的开通和关断在大电感负载情况下反而是不利的。因为在这种情况下，IGBT 过快的开通与关断将在电路中产生频率很高、幅值很大、脉宽很窄的尖峰电压Ldi/dt ，并且这种尖峰很难被吸收掉。此电压有可能会造成IGBT 或其他元器件被过压击穿而损坏。所以在选择驱动波形的上升和下降速度时，应根据电路中元件的耐压能力及du/dt 吸收电路性能综合考虑。 1.4 对驱动功率的要求 由于IGBT 的开关过程需要消耗一定的电源功率，最小峰值电流可由下式求出： I GP = △ U ge /R G +R g ； 式中△Uge=+Uge+|Uge| ；RG 是IGBT 内部电阻；Rg 是栅极电阻。 驱动电源的平均功率为： P AV =C ge △ Uge 2 f, 式中． f 为开关频率；Cge 为栅极电容。 1.5 栅极电阻 为改变控制脉冲的前后沿陡度和防止震荡，减小IGBT 集电极的电压尖峰，应在IGBT 栅极串上合适的电阻Rg 。当Rg 增大时，IGBT 导通时间延长，损耗发热加剧；Rg 减小时，di/dt 增高，可能产生误导通，使IGBT 损坏。应根据IGBT 的电流容量和电压额定值以及开关频率来选取Rg 的数值。通常在几欧至几十欧之间( 在具体应用中，还应根据实际情况予以适当调整) 。另外为防止门极开路或门极损坏时主电路加电损坏 IGBT ，建议在栅射间加入一电阻Rge ，阻值为10 k Ω左右。 1.6 栅极布线要求 合理的栅极布线对防止潜在震荡，减小噪声干扰，保护IGBT 正常工作有很大帮助。 a ．布线时须将驱动器的输出级和lGBT 之间的寄生电感减至最低( 把驱动回路包围的面积减到最小) ； b ．正确放置栅极驱动板或屏蔽驱动电路，防止功率电路和控制电路之间的耦合； c ．应使用辅助发射极端子连接驱动电路； d ．驱动电路输出不能和IGBT 栅极直接相连时，应使用双绞线连接(2 转/ cm) ； e ．栅极保护，箝位元件要尽量靠近栅射极。 1.7 隔离问题

《国家标准》逆变焊机IGBT炸管的原因及保护措施

?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系列焊机工作原理

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。

pwm芯片

电流方式PWM 控制器 TL2842P:电流模式PWM控制器 UC2525ADW:可调PWM控制器 UC2842AN:电流方式PWM控制器 UC3842N:电流方式PWM控制器 UC3843AD:电流方式PWM控制器 UC3844AD:电流方式PWM控制器 UC3845AD:电流方式PWM控制器 UC3875N:电流方式PWM控制器 UCC28083PW:电流方式PWM控制器 UCC28084PW:电流方式PWM控制器 UCC28085PW:电流方式PWM控制器 UCC28086PW:电流方式PWM控制器 UCC28220D:可调PWM控制器 UCC28221D:电流方式PWM控制器 UCC38084PW:电流方式PWM控制器 UCC38085PW:电流方式PWM控制器 UCC38086PW:电流方式PWM控制器 UCC38C40DGK:BICMOS电流模式PWM UCC38C40P:BICMOS电流模式PWM UCC38C41D:BICMOS电流模式PWM UCC38C41P:BICMOS电流模式PWM UCC38C42D:BICMOS电流模式PWM UCC38C43D:BICMOS电流模式PWM UCC38C44D:BICMOS电流模式PWM UCC38C45D:BICMOS电流模式PWM 电压方式PWM控制器 SG2524D:可调PWM控制器 TL1454ACN:双通道PWM控制器 TL494CN:PWM控制器 TL5001ACD:电压模式PWM控制器 UCC2580D-4:单端PWM控制器 UCC35705D:电压方式PWM控制器 PWM控制器 CS2841BEBN8G:线性高性能电流模式控制器效率96% CS51021AED16:增强电流模PWM控制器 CS51022AED16:增强电流模PWM控制器 CS51220ED16:可编程同步电压模式PWM控制器 CS51221ED16:增强电压模式PWM控制器 CS5124XD8:高性能电流模式PWM控制器

IGBT的工作原理与工作特性

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。 通态电流Ids可用下式表示： Ids=(1+Bpnp)Imos (2－15） 式中Imos——流过MOSFET的电流。 由于N+区存在电导调制效应，所以IGBT的通态压降小，耐压1000V 的IGBT通态压降为2～3V。IGBT处于断态时，只有很小的泄漏电流存在。 2．动态特性 IGBT在开通过程中，大部分时间是作为MOSFET来运行的，只是在漏源电压Uds下降过程后期，PNP晶体管由放大区至饱和，又增加了一段延迟时间。td(on)为开通延迟时间，tri为电流上升时间。实际应

igbt逆变器工作原理_igbt在逆变器中的作用

igbt逆变器工作原理_igbt在逆变器中的作用 IGBT（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。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。目前国内缺乏高质量IGBT模块，几乎全部靠进口。绝缘栅双极晶体管（IGBT）是高压开关家族中最为年轻的一位。由一个15V高阻抗电压源即可便利的控制电流流通器件从而可达到用较低的控制功率来控制高电流。 IGBT的工作原理和作用通俗易懂版：IGBT就是一个开关，非通即断，如何控制他的通还是断，就是靠的是栅源极的电压，当栅源极加+12V（大于6V，一般取12V到15V）时IGBT 导通，栅源极不加电压或者是加负压时，IGBT关断，加负压就是为了可靠关断。 IGBT没有放大电压的功能，导通时可以看做导线，断开时当做开路。 IGBT有三个端子，分别是G，D，S，在G和S两端加上电压后，内部的电子发生转移（半导体材料的特点，这也是为什么用半导体材料做电力电子开关的原因），本来是正离子和负离子一一对应，半导体材料呈中性，但是加上电压后，电子在电压的作用下，累积到一边，形成了一层导电沟道，因为电子是可以导电的，变成了导体。如果撤掉加在GS两端的电压，这层导电的沟道就消失了，就不可以导电了，变成了绝缘体。 IGBT的工作原理和作用电路分析版：IGBT的等效电路如图1所示。由图1可知，若在IGBT 的栅极和发射极之间加上驱动正电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则MOSFET截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。 由此可知，IGBT的安全可靠与否主要由以下因素决定： --IGBT栅极与发射极之间的电压;

pwm芯片介绍

EG3525芯片1.特点 ? ? 工作电压范围宽：+8V ～+35V 内置5.1V基准电压，精度±1% ? ? ? ? ? ? ? ? 振荡频率范围宽：100Hz～500KHz 具有振荡器外部同步功能 死区时间可调 内置软启动电路 具有输入欠压锁定功能 具有PWM锁存功能，禁止多脉冲 双通道灌电流、拉电流驱动能力 封装形式：SOP-16和DIP-16 2.描述 EG3525芯片内置了5.1V基准电压源、100Hz～500KHz宽频率振荡器、软启动电路、误差放大器、PWM 比较器、欠压封锁电路及功率管输出驱动电路等。EG3525 具有同步时钟功能，可以工作在主从模式，也可以与外部系统时钟信号同步，为设计提供了极大的灵活性。在C T引脚和Discharge引脚之间加入一个电阻就可以实现对死区时间的调节功能。 EG3525内部集成了软启动电路，只需在引脚8外接一个定时电容能实现PWM软启动功能。在上电过程中，软启动定时电容的电压由内部50uA恒流源进行充电，其电容两端的电压开始从零慢慢上升到Vref，同时PWM输出也从零慢慢增加到稳压所需的最大占空比，当定时电容两端的电压上升到Vref时，软启动过程结束。 在故障电路控制Shutdown关断信号时，该关断信号对输出级及软启动电路都起作用。当Shutdown(引脚10)上的信号为高电平时，禁止EG3525的输出，同时软启动电容将开始放电。如果该高电平持续，软启动电容将充分放电，直到关断信号结束，才重新进入软启动过程。Shutdown 引脚不能悬空，应通过接地电阻可靠接地，以防止外部干扰信号耦合而影响EG3525的正常工作。 ? ? ? 逆变器电源? ? ? UPS 电源 大功率高频开关电源 直流脉宽调速系统 DC/DC 直流变换器 大功率充电器

DC-DC变换器的PWM控制技术

DC/DC变换器的PWM控制技术 内容:DC/DC变换器广泛应用于便携装置（如笔记本计算机、蜂窝电话、寻呼机、PDA等）中。它有两种类型，即线性变换器和开关变换器。开关变换器因具有效率高、灵活的正负极性和升降压方式的特点，而备受人们的青睐。 开关稳压器利用无源磁性元件和电容电路元件的能量存储特性，从输入电压源获取分离的能量，暂时地把能量以磁场形式存储在电感器中，或以电场形式存储在电容器中，然后将能量转换到负载，实现DC/DC 变换。 实现能量从源到负载的变换需要复杂的控制技术。现在，大多数采用PWM（脉冲宽度调制）技术。从输入电源提取的能量随脉宽变化，在一固定周期内保持平均能量转换。PWM的占空因数（δ）是“on”时间（ton，从电源提取能量的时间）与总开关周期（T）之比。对于开关稳压器，其稳定的输出电压正比于PWM占空因数，而且控制环路利用“大信号”占空因数做为对电源开关的控制信号。 开关频率和储能元件 DC/DC变换器中，功率开关和储能元件的物理尺寸直接受工作频率影响。磁性元件所耦合的功率是：P （L）=1/2（LI2f）。随着频率的提高，为保持恒定的功率所要求的电感相应地减小。由于电感与磁性材料的面积和线匝数有关，所以可以减小电感器的物理尺寸。 电容元件所耦合的功率是：P(c)=1/2(CV2f)，所以储能电容器可实现类似的尺寸减小。元件尺寸的减小对于电源设计人员和系统设计人员来说都是非常重要的，可使得开关电源占用较小的体积和印刷电路板面积。 开关变换器拓扑结构 开关变换器的拓扑结构系指能用于转换、控制和调节输入电压的功率开关元件和储能元件的不同配置。很多不同的开关稳压器拓扑结构可分为两种基本类型：非隔离型（在工作期间输入源和输出负载共用一个共同的电流通路）和隔离型（能量转换是用一个相互耦合磁性元件（变压器）来实现的，而且从源到负载的耦合是借助于磁通而不是共同的电器）。变换器拓扑结构是根据系统造价、性能指标和输入线/输出负载特性诸因素选定的。 非隔离开关变换器 有四种基本非隔离开关稳压器拓扑结构用于DC/DC变换器。 1. 降压变换器 降压变换器将一输入电压变换成一较低的稳定输出电压。输出电压（V out）和输入电压（Vin）的关系为：V out/Vin=δ（占空因数）Vin>V out 2. 升压变换器 升压变换器将一输入电压变换成一较高的稳定输出电压。输出电压和输入电压的关系为： V out/Vin=1/（1-δ）Vin 3. 逆向变换器 逆向变换器将一输入电压变换成一较低反相输出电压。输出电压与输入电压的关系为： V out/Vin=-δ/（1-δ）Vin>|V out| 4.Cuk变换器 Cuk(“丘克”)变换器将一输入电压变换成一稳定反相较低值或较高值输出电压（电压值取决于占空因数）。输出电压输入电压的关系为：

IGBT 的工作原理和工作特性

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；

(国内标准)IGBT逆变焊机与其他类焊机的区别

（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管的结构与工作原理

IGBT管的结构与工作原理 1.IGBT的结构与工作原理图1所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构， N+ 区称为源区，附于其上的电极称为源极。N+ 区称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。沟道在紧靠栅区边界形成。在漏、源之间的P 型区（包括P+ 和P 一区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区（ Subchannel region ）。而在漏区另一侧的P+ 区称为漏注入区（ Drain injector ），它是IGBT 特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP 双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。 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。 2.IGBT 的工作特性 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

脉宽调制(PWM)集成电路SG3525原理及应用

麻省理工大学 集成电路应用课程论文 论文题目：脉宽调制（PWM）集成电路SG3525 原理及应用 学院、系：电信学院电气系 专业班级：电气11 学生姓名：葉晓龍 任课教师：*** 2014 年 6 月8日

脉宽调制（PWM）集成电路SG3525的工作原理及应用 摘要：随着电能变换技术的发展，功率MOSFET在开关变换器中开始广泛使用，为此美国硅通用半导体公司（Silicon General）推出SG3525。SG3525是用于驱动N沟道功率MOSFET。其产品一推出就受到广泛好评。SG3525系列PWM控制器分军品、工业品、民品三个等级。下面就SG3525的工作原理、管脚排列、主要特点以及应用领域等进行介绍。 关键词：PWM控制器MOSFET SG3525 开关变换器 一、概述 SG3525是电流控制型PWM控制器，所谓电流控制型脉宽调制器是按照接反馈电流来调节脉宽的。在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。由于结构上有电压环和电流环双环系统，因此，无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高，是目前比较理想的新型控制器。 二、管教排列及定义 SG3525芯片引脚排列如下图所示： 引脚的功能及含义如下： 引脚1：误差放大器反向输入端。在闭环系统中，该引脚接反馈信号。在开环系统中，该端与补偿信号输入端（引脚9）相连，可构成跟随器。 引脚2：误差放大器同向输入端。在闭环系统和开环系统中，该端接给定信

号。根据需要，在该端与补偿信号输入端（引脚9）之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型的调节器。 引脚3：振荡器外接同步信号输入端。该端接外部同步脉冲信号可实现与外电路同步。 引脚4：振荡器输出端。 引脚5：振荡器定时电容接入端。 引脚6：振荡器定时电阻接入端。 引脚7：振荡器放电端。该端与引脚5之间外接一只放电电阻，构成放电回路。 引脚8：软启动电容接入端。该端通常接一只5 的软启动电容。 引脚9：PWM比较器补偿信号输入端。在该端与引脚2之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型调节器。 引脚10：外部关断信号输入端。该端接高电平时控制器输出被禁止。该端可与保护电路相连，以实现故障保护。 引脚11：输出端A。引脚11和引脚14是两路互补输出端。 引脚12：信号地。 引脚13：输出级偏置电压接入端。 引脚14：输出端B。引脚14和引脚11是两路互补输出端。 引脚15：偏置电源接入端。 引脚16：基准电源输出端。该端可输出一温度稳定性极好的基准电压。 三、主要特点及应用领域 主要特点 （1）外围电路简单，使用方便 （2）保护功能齐全 （3）软启动特性 （4）死区可调 应用领域 （1）开关电源电路 （2）随动系统直流电机调速电路

IGBT逆变焊机与可控硅整流焊机的区别

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，