中心議題：

• 大功率MOSFET基于逆變焊機的應(yīng)用原理
• 逆變氣保焊（NB系列）控制電路的特點
• IGBT在焊機中的應(yīng)用
• 主功率MOS工作波形

解決方案：

• 本方案采用純硬件結(jié)構(gòu)
• 主控芯片選用電源IC KA3525驅(qū)動12個HOMSEMI大功率MOSFET HS20N50

逆變焊機的電路結(jié)構(gòu),一般是采用整流--逆變--再整流的過程,即交流--直流--交流.由于逆變過程中工作頻率高,因此控制過程的動態(tài)特性統(tǒng)計局到提高,焊機的體積小,重量輕.

本逆變焊機由香港凱泰科電子有限公司（KEYTECH）和成啟半導(dǎo)體(HOMSEMI)合作開發(fā),逆變頻率在100KHz以上.變壓器重量降低,現(xiàn)在逆變焊機變壓器鐵心材料主要采用鐵氧體材料和微晶材料,小功率逆變焊機已作為工具進入家庭.傳統(tǒng)焊機中變壓器的重量占了焊機重量的80%以上,逆變焊機中變壓器重量是焊機重量的1/5--1/10.逆變焊機重量是同容量整流焊機的1/2--1/4.

由于本逆變焊機的工作頻率為100KHz以上,可以對熔滴過渡細分為多個階段進行控制.對CO2氣體保護焊來講,可以大幅度降低飛濺,對脈沖熔化極惰性/活性氣體保護焊(MIG/MAG),可有效地控制射流過渡的穩(wěn)定性,還可以將熔滴過渡和送絲機構(gòu)的運動結(jié)合起來,進行一步控制熔滴過渡的過程.這些是傳統(tǒng)整流焊機無法做到的.

焊機是一各特殊的電源,輸出負載是電弧,有空載,短路的過程,焊接電源必須滿足焊接過程穩(wěn)定性的要求.在許多場合下,焊接過程由人來完成,電源輸出端經(jīng)常要接觸到人的身體,所以在焊接電源除滿足焊接過程的要求外,還要滿足人身的安全要求.以國內(nèi)市電為例,輸入220V交流電經(jīng)整流后,變成310V左右的高壓直流電,經(jīng)逆變器變成高頻交流,經(jīng)變壓器降壓,整流濾波后變成平滑直流電供焊機使用.在焊接鋁,鎂等金屬時需要交流電弧,還需要再加二次逆變環(huán)節(jié),將直流變?yōu)榻涣?產(chǎn)生交流電弧,完成焊接過程.

一,原理框圖

 
方案特點

1. 體積小重量輕

2. 節(jié)能

3. 可實現(xiàn)熔滴過度的精細控制
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二,主控電路原理圖
 

本方案采用純硬件結(jié)構(gòu),主控芯片選用FAIRCHILD公司的電源IC KA3525 驅(qū)動12個成啟半導(dǎo)體(HOMSEMI)大功率MOSFET HS20N50. 橋式逆變電路由4*3個HS20N50和變壓器組成,變壓器一次回路中串聯(lián)隔直電容來校正變壓器的磁偏.

三,主功率MOS工作波形
 

早期的逆變焊機中功率開關(guān)器件采用晶閘管,逆變頻率為2--3KHz,變壓器鐵心采用硅鋼片,本機采用成啟半導(dǎo)體(HOMSEMI)MOSFET,逆變頻率為100KHz以上,主變壓器鐵心采用微晶鐵心和鐵氧體.主變壓器介電強度和絕緣電阻均滿足國標要求,有理想的短路電流控制特性.

四, 逆變氣保焊（NB系列）控制電路的特點

1，對其送絲機上的給定系統(tǒng)（電壓、送絲速度）進行了線性化處理，杜絕了小規(guī)范難以調(diào)整的缺陷。

2，對系統(tǒng)解調(diào)后的電壓、送絲（電流）速度給定信號進行了同步精密整流處理，消除了此類焊機大規(guī)范長線（收弧）情況下給定信號被干擾的現(xiàn)象。

3，優(yōu)化了波形控制電路，大大減小了短路過渡下的焊接飛濺，從而提高了焊接質(zhì)量。

五,IGBT在焊機中的應(yīng)用

隨著IGBT技術(shù)的成熟，其在焊機的應(yīng)用中越來越廣泛。IGBT即雙極型絕緣效應(yīng)管，其開關(guān)頻率在20KHZ~50KHZ之間。但它可以通過大電流（單管可達60A），而且由于外封裝引腳間距大，爬電距離大，能抵御環(huán)境高壓的影響，安全可靠；同時IGBT與場效應(yīng)管相比具有更低的導(dǎo)通壓降，在大電流使用環(huán)境下IGBT發(fā)熱量更小，所以IGBT特別適合應(yīng)用在大功率逆變焊機。廣州成啟已經(jīng)啟動IGBT發(fā)展戰(zhàn)略，將聯(lián)合上下游廠商開發(fā)出越來越多的IGBT器件。