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大功率弧焊逆变电源的IGBT保护技术

发布时间:2020-07-21 19:23:47 阅读: 来源:水泥发泡切割机厂家

摘要:本文通过分析IGBT的结构及其安全工作区,解释了在实际应用中可能造成其损坏的原因,并利用硬件电路结合单片机的控制程序对弧焊逆变电源的IGBT采取相应措施进行保护,从而确保了IGBT安全可靠的工作。 叙词:IGBT保护弧焊 Abstract:The reasons of IGBT damaged in application are explained by analyzing structure and safety work areas of IGBT. The fitting measures to protection to the IGBT of the arc-welding inverter power are also carried by using the hardware electric circuit and the controlling procedures of singlechip. These measures above are proved to be effective Keyword:IGBT protection the arc-welding 1引 言

本文引用地址:弧焊逆变电源广泛应用于造船、机械、汽车、电力、化工、石油、轻工业、航天、国防工业等部门。近年来大功率电力电子器件IGBT以其独特的优点受到众多厂家的青睐,并逐步应用于现代弧焊逆变电源中。然而弧焊逆变电源工作环境恶劣,其负载决定了其工作电流变化剧烈,如果我们对IGBT性能和特点存在模糊认识并且在控制方法和保护技术等方面未采取有效的措施,则很有可能会损坏IGBT,从而使人们开始怀疑IGBT的质量是否真正符合资料上所列出的各项参数。本文针对以上问题介绍了一种应用电路硬件保护和单片机控制程序保护相结合的方法来对IGBT进行有效的保护。

2.IGBT 的工作原理

2.1IGBT结构

IGBT结构上与MOSFET十分相似,只是多了一个600)this.width=600" border="0" />

层,引出作为发射极,栅极、集电极与MOSFET完全相似。其简化等效电路如图1所示。

600)this.width=600" border="0" />图1

IGBT的工作原理:IGBT由栅极电压正负来控制。当加上正栅极电压时,绝缘栅下形成沟道,MOSFET导通,相当于600)this.width=600" border="0" />

接到E,为PNP晶体管提供了流动的基极电流,从而使PNP管(即整个IGBT)导通。当加上负栅极电压时,IGBT工作过程相反,形成关断。

2.2IGBT安全工作区

在IGBT开关过程中,大电流和大电压的重叠造成主要的功耗,同时承受较高的di/dt和dv/dt即电流电压应力。特别是运行在PWM硬开关状态下,这是影响可靠性的重要原因。为了保证其安全可靠的工作,不仅有电流电压的限制,还必需使其动态过程的运行轨迹在安全工作区内。如图2所示,正偏安全工作区FBSOA是指栅极加正向电压时的安全工作区,对应于导通状态。三条边界分别对应允许电流、允许电压和允许功耗。随着导通时间增长,功耗和温升增加,安全工作区缩小。

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