IGBT在电焊机中的应用ppt课件

1、IGBT在逆变焊机中的运用和RT4的推行电焊机简介逆变焊机中 IGBT 运用特点IGBT的主要参数选择RT4模块引见及优势内容简介电焊机简介-分类按焊接机理分类：电焊机简介-开展历程电焊机开展历程：逆变直流电焊机开展历程：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-IGBT逆变焊机种类、型号和输出特性种类CO2气体保护焊机（NBC系列）手工电弧焊（ZX7系列）钨极氩弧焊（WS系列）脉冲钨极氩弧焊（WSM系列）等离子切割机（LGK系列）埋弧焊（MZ系列）型号2002503505006301602002503154005006

2、3014016020031540050020025031540040608010063080010001250种类和型号：IGBT 运用特点逆变焊机80A - 250A中大功率逆变焊机380V input小功率逆变焊机220V input600VDiscrete IGBTMOSFET250A - 630A正激半桥600V34mm600VDiscrete IGBTMOSFET1200V IGBT34mm62mm半桥全桥全桥IGBT的运用特点- 在焊机中的运用IGBT的运用特点- 焊机拓扑构造焊机拓扑构造：输入 一次整流 逆变 隔离降压 二次整流 输出 从图中可以看出，IGBT主要运用在逆变单元I

3、GBT的运用特点- 逆变拓扑构造半桥拓扑全桥拓扑硬开关全桥拓扑软开关全桥拓扑零电压软开关全桥拓扑零电流软开关全桥拓扑焊机中常用的逆变拓扑构造：IGBT的运用特点- 硬开关、软开关硬开关开经过程硬开关关断过程软开关开经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的运用特点- 半桥型电路拓扑特点： IGBT 开关损耗大；IGBT上接受的电流为全桥时的两倍。建议： 选用关断损耗小的 IGBT。引荐：采用

4、INFINEON 开关损耗小的KS4 芯片封装的100 300A/1200V 的IGBT模块。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。引荐：采用 INFINEON开关损耗小S4 芯片封装的的IGBT模块。IGBT的运用特点- 硬开关全桥电路电路特点： IGBT 导通时间长，损耗主要为通态损耗建议： 选择通态损耗小的 IGBT。引荐：采用 INFINEON 导通损耗小的 DN2、T4芯片封装的 IGBT 模块。IGBT的运用特点- 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艰苦。滞后臂实现ZCS，

5、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。引荐：采用 INFINEON 导通损耗小的DN2、T4芯片封装的 IGBT 模块。IGBT的运用特点- 软开关ZVZCS全桥型电路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的额定电压普通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焊机在满负荷任务条件下，输出滤波电

6、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件，选在 IGBT 的IC=100A。电流：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：正温度系数适宜于多管芯并联。热 阻：决议了IGBT的温升。功率循环周次：决议IGBT的寿命。热 循 环 周 次：决议IGBT的寿命。17主要参数选择-选型时应留意的问题选型时应该主要的问题：主要参数选择-引荐表裕能达推荐表焊机规格全桥电路半桥电路315A软开关FF50R12RT4硬

7、开关F4-50R12MS4/ F4-50R12KS4FF100R12KS4/FF150R12RT4400A软开关FF75R12RT4硬开关F4-75R12MS4/ F4-75R12KS4FF150R12KS4500A软开关FF100R12RT4硬开关FF100R12KS4/FF150R12RT4FF200R12KS4630A软开关FF150R12RT4硬开关FF150R12KS4FF300R12KS4RT4芯片引见及优势IGBT4模块：Tvjop,max = 150C！概念：在开关任务条件下，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

8、提高25C！出发点：顺应芯片小型化实现：IGBT4模块内部焊线工艺的改良可靠性要素：焊线工艺决议了模块的可靠性目的之一-功率循环PC次数。PC次数与结温有关，在一样的结温摆幅下，结温越高，PC次数越低。要提高结温规格，必需改良焊线工艺，才干保证模块用于更高的结温时，其PC次数运用寿命不减。结果： 1IGBT4模块的可靠性PC次数大幅添加 2IGBT4模块的电流输出才干增大运用功率 3以较小的封装尺寸实现一样的电流规格功率密度RT4模块-优点50A的RT4和DN2模块的性能比较（如无特殊说明Tj=125）型号BSM50GB120DN2FF50R12RT4结论封装34mm34mm散热器安装尺寸完全

9、兼容，Ic50A(Tc=80)50A(Tc=100)RT4性能更好，电流能力更大Vcesat(Ic=50A,Vge=15v,)3.1V2.15VRT4性能更好,导通损耗小Tj(度）150175RT4性能更好，热余量更大Rgon/off2215驱动电阻推荐值差别不是很大，驱动电路更改不大。Eon7mJ6.5mJRT4的性能稍好，开关损耗有所降低。Eoff4.5mJ4mjRjc(IGBT) 0.3K/W0.53K/WRT4的热阻稍微大些，但其175度的结温可以保证热余量.Rjc(Diode) 0.6K/W0.84K/W并联二极管Vf(V)1.8V1.65VRT4反并联二极管通态性能更好结论：用RT

10、4替代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75A的RT4和DN2模块的性能比较（如无特殊说明Tj=125）型号BSM75GB120DN2FF75R12RT4结论封装34mm34mm散热器安装尺寸完全兼容。Ic75A(Tc=80)75A(Tc=100)RT4性能更好，电流能力更大。Vcesat(Ic=75A,Vge=15v,)3.1V2.15VRT4性能更好，导通损耗小。Tj(度）150175RT4性能更好，热余量更大。Rgon/off152.2驱动电阻推荐值差别较大，驱动电路要做更改。Eon13mJ9.5mJRT4的性能更好，开关损耗小。Eof

11、f8mJ6.5mjRjc(IGBT) 0.2K/W0.38K/WRT4的热阻稍微大些，但其175度的结温可以保证热余量。Rjc(Diode) 0.5K/W0.58K/W并联二极管Vf(V)1.8V1.65VRT4反并联二极管通态性能更好。结论：用RT4替代DN2只需对驱动电路进展修正，替代起来比较容易。RT4模块-与INFINEON DN2系列模块的比较100A的RT4和DN2模块的性能比较（如无特殊说明Tj=125）型号BSM100GB120DN2KBSM100GB120DN2FF100R12RT4结论封装34mm62mm34mmDN2K与RT4散热器安装尺寸完全兼容，DN2与RT4的安装尺

12、寸不能兼容！Ic100A(Tc=80)100A(Tc=80)100A(Tc=100)RT4性能更好，电流能力更大Vcesat(Ic=100A,Vge=15v,)3.1V3.1V2.05VRT4性能更好,导通损耗小Tj(度）150150175RT4性能更好，热余量更大Rgon/off6.86.81.6驱动电阻推荐值有差别，驱动电路需要更改！Eon17.5mJ17.5mJ9.5mJRT4的性能更好，开关损耗小Eoff11mJ11mJ9mjRjc(IGBT) 0.18K/W0.16K/W0.27K/WRT4的热阻稍微大些，但其175度的结温可以保证热余量.Rjc(Diode) 0.36K/W0.3K

13、/W0.48K/W并联二极管Vf(V)1.8V1.8V1.65VRT4反并联二极管通态性能更好结论：RT4替代DN2K只需对驱动电路进展修正，但替代DN2还需对散热器进展修正。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=125）型号BSM150GB120DN2FF150R12RT4结论封装62mm34mmDN2与RT4的安装尺寸不能兼容！Ic150A(Tc=80)150A(Tc=100)RT4性能更好，电流能力更大Vcesat(Ic=150A,Vge=15v,)3.1V2.05VRT4性能更好,导通损耗小Tj(度）150175R

14、T4性能更好，热余量更大Rgon/off9.11.1驱动电阻推荐值有差别，驱动电路需要更改！Eon17.5mJ13.5mJRT4的关断损耗略高于ND2Eoff11mJ13.5mjRjc(IGBT) 0.1K/W0.19K/WRT4的热阻比较大！Rjc(Diode) 0.25K/W0.31K/W并联二极管Vf(V)1.8V1.65VRT4反并联二极管通态性能更好结论：150A的RT4替代150A的DN2比较困难！RT4模块-与INFINEON DN2系列模块的比较150A的RT4和100A的KS4 的模块的性能比较（如无特殊说明Tj=125）型号FF100R12KS4FF150R12RT4结论封

15、装62mm34mmKS4与RT4的安装尺寸不能兼容！Ic100A(Tc=80)150A(Tc=100)RT4性能更好，电流能力更大Vcesat(Ic=80A,Vge=15v,)3.85V1.65VRT4性能更好,导通损耗小Tj(度）150175RT4性能更好，热余量更大Rgon/off9.11.1驱动电阻推荐值有差别，驱动电路需要更改！Eon9.5mJ9.5mJRT4的关断损耗略高于KS4Eoff7.7mJ11 mJRjc(IGBT) 0.16K/W0.19K/WRT4的热阻稍大！Rjc(Diode) 0.3K/W0.31K/W并联二极管Vf(V)1.8V1.65VRT4反并联二极管通态性能更

16、好结论：用150A的RT4替代100A的KS4,要根据实践电路来确定能否替代。RT4模块-与INFINEON KS4系列模块的比较 总的来说，RT4系列产品的饱和压降有大幅的降低，开关损耗也有所降低，特别适宜软开关拓扑构造的焊机。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系列的引荐驱动电阻值都比较小，交换时要留意对驱动电路进展修正。RT4模块-与INFINEON 模块的比较RT4模块-与SEMIKRON 模块的比较SEMIKRON 在焊机运用上主要有以下几款：123系列：SKM75GB123D SKM100GB123D SKM150GB123D SKM200GB12

17、3D128系列：SKM75GB128D SKM100GB128D SKM150GB128D SKM200GB128DT4系列：SKM75GB12T4 SKM100GB12T4 SKM100GB12T4G SKM150GB12T4 SKM150GB12T4G SKM200GB12T4 SKM300GB12T4 正在推行RT4模块-与SEMIKRON的比较50的RT4和西门康的模块的性能比较（如无特殊说明Tj=125）型号FF50R12RT4SKM75GB123DSKM50GB12T4SKM75GB128D结论封装34mm34mm34mm34mm散热器安装尺寸完全兼容。Ic(Tc=100)50A4

18、9A52A59A电流能力相差不大。Vcesat(Ic=50A,Vge=15v,)2.15V25V2.2V2.1V128D的导通损耗最小。Tj(度）175150175150T4芯片结温较高。Rgon/off15228.26驱动电阻推荐值有差别，驱动电路需要更改。Eon6.5mJ8mJ5.5mJ6mJ123D的开关损耗较大。Eoff4mJ5mJ4.5mJ8mJRjc(IGBT) 0.53K/W0.27K/W0.53K/W0.3K/W123D的热阻小。Rjc(Diode) 0.84K/W0.5K/W0.84K/W0.6K/WVf(V)1.65V1.6V2.18V1.8V123D的反并二极管管压降最低

19、。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。75的RT4和西门康的模块的性能比较（如无特殊说明Tj=125）型号FF75R12RT4SKM100GB123DSKM75GB12T4SKM100GB128D结论封装34mm34mm34mm34mm散热器安装尺寸完全兼容。Ic(Tc=100)75A81A75A85A128D的电流能力最大。Vcesat(Ic=75A,Vge=15v,)2.15V3.1V2.25V2.1VRT4和128D的性能较好,导通损耗小。Tj(度）175150175150T4芯片结温

20、高。Rgon/off2.21514.7驱动电阻推荐值有差别，驱动电路需要更改！Eon9.5mJ10mJ11mJ9mJRT4的开关损耗较小。Eoff6.5mj8mJ6.9mJ7.5mJRjc(IGBT) 0.38K/W0.18K/W0.38K/W0.21K/W123D的热阻小！Rjc(Diode) 0.58K/W0.5K/W0.58K/W0.5K/WVf(V)1.65V1.8V2.11V1.8VRT4反并联二极管通态性能更好。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。RT4模块-与

21、SEMIKRON 模块的比较100的RT4和西门康的模块的性能比较（如无特殊说明Tj=125）型号FF100R12RT4SKM150GB123DSKM100GB12T4SKM150GB128D结论封装34mm62mm62mm62mmRT4尺寸较小。Ic(Tc=100)100A100A100A108A电流能力相差不大。Vcesat(Ic=100A,Vge=15v,)2.05V2.5V2.2V2.1VRT4性能更好,导通损耗小。Tj(度）175150175150T4芯片结温高Rgon/off1.66.88.28驱动电阻推荐值有差别，驱动电路需要更改！Eon9.5mJ13mJ16.1mJ10mJ12

22、3D的开关损耗较大！Eoff9mJ11mJ8.6mJ9mJRjc(IGBT) 0.27K/W0.15K/W0.29K/W0.15K/W123D的热阻小！Rjc(Diode) 0.48K/W0.3K/W0.49K/W0.3K/WVf(V)1.65V1.8V2.18V1.8VRT4反并联二极管通态性能更好。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和西门康的模块的性能比较（如无特殊说明Tj=125）型号FF150R12RT4SKM200GB1

23、23DSKM150GB12T4SKM200GB128D结论封装34mm62mm62mm62mmRT4尺寸较小。Ic(Tc=100)150A145A150A180A电流能力相差不大。Vcesat(Ic=150A,Vge=15v,)2.05V2.5V2.2V2.1VRT4性能更好,导通损耗小。Tj(度）175150175150T4芯片结温高Rgon/off1.15.617驱动电阻推荐值有差别，驱动电路需要更改！Eon13.5mJ24mJ19.2mJ18mJ123D的开关损耗较大！Eoff13.5mj17mJ15.8mJ15mJRjc(IGBT) 0.19K/W0.09K/W0.19K/W0.095

24、K/W123D的热阻小！Rjc(Diode) 0.31K/W0.18K/W0.31K/W0.25K/WVf(V)1.65V1.8V2.07V1.8VRT4反并联二极管通态性能更好。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-与斯达模块的比较斯达在焊机运用上主要有以下几款：HFL系列(低损耗快速：GD50HFL120C1S GD75HFL120C1S GD100HFL120C1S GD100HFL120C2S GD150HFL120C2S50A的RT4和斯达模块的性能比较（如无特殊说明

25、Tj=125）型号GD50HFL120C1SFF50R12RT4结论封装34mm34mm散热器安装尺寸完全兼容。Ic50A(Tc=80)50A(Tc=100)RT4性能更好，电流能力更大。Vcesat(Ic=50A,Vge=15v,)2.0V2.15V斯达模块的导通损耗小。Tj(度）150175RT4性能更好，热余量更大。Rgon/off1815驱动电阻推荐值差别不是很大，驱动电路更改不大。Eon4.1mJ6.5mJ斯达模块的性能更好，导通损耗小。Eoff4.7mJ4mjRjc(IGBT) 0.38K/W0.53K/WRT4的热阻稍微大些，但其175度的结温可以保证热余量.Rjc(Diode)

26、 0.65K/W0.84K/W并联二极管Vf(V)2.2V1.65VRT4反并联二极管通态性能更好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。RT4模块-与斯达模块的比较75A的RT4和斯达模块的性能比较（如无特殊说明Tj=125）型号GD75HFL120C1SFF75R12RT4结论封装34mm34mm散热器安装尺寸完全兼容。Ic75A(Tc=80)75A(Tc=100)RT4性能更好，电流能力更大。Vcesat(Ic=75A,Vge=15v,)2.0V2.15V斯达模块的导通损耗略小。Tj(度）150175RT4性能更好，热余量更大。Rgon/off152.2驱

27、动电阻推荐值差别不是很大，驱动电路更改不大。Eon9.0mJ9.5mJ开关损耗相差不大。Eoff7.4mJ6.5mjRjc(IGBT) 0.19K/W0.38K/WRT4的热阻稍微大些，但其175度的结温可以保证热余量.Rjc(Diode) 0.48K/W0.58K/W并联二极管Vf(V)2.0V1.65VRT4反并联二极管通态性能更好结论：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100A的RT4和斯达模块的性能比较（如无特殊说明Tj=125）型号GD100HFL120C1SGD75HFL120C2SFF100R12RT4结论封装34mm62mm34mmRT4与C1

28、尺寸兼容，与C2尺寸不兼容，需要修改散热器。Ic100A(Tc=80)100A(Tc=80)100A(Tc=100)RT4性能更好，电流能力更大Vcesat(Ic=100A,Vge=15v,)2.0V2.0V2.05V斯达模块的性能略好。Tj(度）150150175RT4性能更好，热余量更大。Rgon/off381.6驱动电阻推荐值有差别，驱动电路需要更改！Eon9.8mJ8.4mJ9.5mJ开关损耗相差不大。Eoff8.7mJ5.8mJ9mjRjc(IGBT) 0.16K/W0.15K/W0.27K/WRT4的热阻稍微大些，但其175度的结温可以保证热余量.Rjc(Diode) 0.34K/

29、W0.29K/W0.48K/W并联二极管Vf(V)2.2V2.2V1.65VRT4反并联二极管通态性能更好结论：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-与斯达模块的比较150A的RT4和斯达模块的性能比较（如无特殊说明Tj=125）型号GD150HFL120C2SFF150R12RT4结论封装62mm34mmDN2与RT4的安装尺寸不能兼容！Ic150A(Tc=80)150A(Tc=100)RT4性能更好，电流能力更大Vcesat(Ic=150A,Vge=15v,)2.1V2.05VRT4性能更好,导通损耗略小Tj(度）150175RT4性能更好，热余量更大Rg

30、on/off6.81.1驱动电阻推荐值有差别，驱动电路需要更改！Eon16.7mJ13.5mJRT4的性能更好，开关损耗小。Eoff15.3mJ13.5mjRjc(IGBT) 0.09K/W0.19K/WRT4的热阻稍微大些，但其175度的结温可以保证热余量.Rjc(Diode) 0.24K/W0.31K/W并联二极管Vf(V)2.2V1.65VRT4反并联二极管通态性能更好结论：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 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响并不是很好！这主要是由

31、于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。热循环周次：在每次传热时，DCB和铜基板也会产生热胀冷缩，由于膨胀率不同，长时间后，就会使DCB与铜基板接触不良，使IGBT失效。功率循环周次：绑定线，经过电流发热后，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RT4模块-与宏微模块的比较宏微在焊机运用上主要有以下几款：B系列(ABB芯片：MMG50S120B MMG75S120B MMG100S120B MMG100D120B MMG150D120BRT4模块-与宏微模块的比较50A的RT4和宏微模块的性能比较

32、（如无特殊说明Tj=125）型号MMG50S120BFF50R12RT4结论封装34mm34mm散热器安装尺寸完全兼容。Ic50A(Tc=80)50A(Tc=100)RT4性能更好，电流能力更大。Vcesat(Ic=50A,Vge=15v,)2.0V2.15VRT4的导通损耗略高于宏微模块。Tj(度）150175RT4性能更好，热余量更大Rgon/off1815驱动电阻推荐值差别不是很大，驱动电路更改不大。Eon8.4mJ6.5mJRT4的性能好，开关损耗低。Eoff5.8mJ4mjRjc(IGBT) 0.3K/W0.53K/WRT4的热阻稍微大些，但其175度的结温可以保证热余量.Rjc(D

33、iode) 0.6K/W0.84K/W并联二极管Vf(V)1.9V1.65VRT4反并联二极管通态性能更好结论：RT4的各项性能几乎都优于宏微的模块，用RT4替代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较（如无特殊说明Tj=125）型号MMG75S120BFF75R12RT4结论封装34mm34mm散热器安装尺寸完全兼容。Ic75A(Tc=80)75A(Tc=100)RT4性能更好，电流能力更大。Vcesat(Ic=75A,Vge=15v,)2.0V2.15VRT4的导通损耗略高于宏微模块。Tj(度）150175RT4性能更好，热余量更大。Rgon/off152.2驱动电阻推荐值差别较大，驱动电路要做更改。Eon10.3mJ9.5mJRT4的性能更好，开关损耗小。Eoff7.8mJ6.5mjRjc(IGBT) 0.2K/W0.38K/WRT4的热阻稍微大些，但其175度的结温可以保证热余量。Rjc(Diode) 0.5K/W0.58K/W并联