探讨逆变焊机IGBT炸管的原因及保护措施

7、 缓冲电路。初级用RC回路直接接入主变两端，接入点尽量靠近IGBT，次级也用RC回路，接于二极管两端。

一般来讲，大功率最好选择全桥电路，主开关元件开关应力最小。单向偏磁在电流型IC的控制下不复存在，主变连接时无需隔直电容。

注意：电流型控制不能用于半桥电路!电感的确定：正常情况下按3000/f(KHz)=微亨来计算。例如100KHz、30微亨、25KHz、120微亨。制作电感时注意电感电流容量以及磁通是否会饱和，一旦磁通饱和的话，不会烧IGBT，但是电弧特性明显变差，严重时将会频繁断弧，120-170微亨，400A的电感采用60*60*200 的矩形铁芯，用4*10的丝包扁铜线立绕，绕满时电感量就约为170微亨，采用此方法制作的手工焊机电弧稳定，起弧容易，电流不过冲。最大程度的保证了焊接工艺的稳定。大家可以在此基础上再发展出其他品种的焊机，例如CO2焊机，只要把送丝机的速度控制改成弧长反馈就可以得到变速送丝CO2焊机，他将具有下降特性的所有优点，最明显的就是飞溅极小，是因为短路时无过冲电流而得到的。改变UC3846放大器的参数，甚至还可以做到短路过渡时电流为一个很小的值，短路恢复后立刻起弧，进入下一个过程。

电流型PWM的印刷版走线是很讲究的，要注意地线的走向和接地点的选择。通常来说，要避免功率地和信号地平行走线。对于UC3846来说，接地点是应该接 在高频退耦电容的地端，用星型接地法，使地线呈放射状散开，另外因为UC3846的功率地和信号地是共用的，所以高频退耦电容还应该尽量贴近IC的接地端 安装。这个高频退耦电容通常使用1微法的聚丙烯叠层电容为最好。高频应用时，UC3846是可以直接驱动脉冲变压器的，电路比较简单，如果是要带功率扩展 的话，最好是在他的输出端对地反接一个肖特基二极管，防止地电位变负。

注意：UC3846是高敏感度IC，他的内部有多个超高速放大器。他的安装位置要远 离干扰源，必要时，使用硅钢片屏蔽罩也是一个不错的选择。

关于绝缘栅类的开关元件其驱动电路的关断速度均需很快，开关元件的开关速度靠调整栅级电阻来调整。其典型驱动电路请参照MOTOROLA公司的专著 --TMOS功率场效应管一书，他是采用二极管单向整流，PNP晶体管放电关断的办法，速度很快。典型值可达100ns。这就好比你让宝马跑 160KM/h是很容易的事，让夏利去就费力了。在这个基础上才谈得上去调整驱动速度。从成本来说，整套全桥脉冲变压器驱动线路成本都比不上诸如 M57962等等驱动IC的一半价钱，线路又简单，何乐而不为呢?这种驱动电路对MOS和IGBT都通用。

新出的UC3825就比较容易布线。他的功率地和信号地是分开的。用UC3846时地线铜箔宜宽不宜窄，功率地到接地点走线越短越好。此外还需要将线路板的铜箔加厚，尽可能的减少地电阻和地电感。有条件的可以采用三层板，中间层作为地线层，性能可以大幅度提高。

脉冲变压器驱动电路有一个其他电路不具备的优点，即永远不可能出现桥臂直通现象。脉冲变压器不可能将四路电平全部出高，只能是交替出高电平，只要死区时间 足够就永不发生共同导通现象。而用驱动片驱动时，一旦PWM出错，极有可能两路全高造成桥臂直通(常有的事)，瞬间就会造成IGBT自锁，这时候片内保护电路是无能为力的，只能傻傻的看着IGBT炸掉。就算不至于自锁也会发生二次击穿(IGBT也有二次击穿，只不过耐量比GTR高得多，他本质上还是 GTR。MOSFET也有，但是比SOA宽得多，一般只是在极高的电压瞬变时发生，典型值为30V/ns，一般不予考虑)，结果也是一样。下面我把自己的电镀电源的经验写出来，我的电镀电源容量不太大，是交直流方波输出的，电压为12V，电流为200A，调制频率400-1500Hz。曾经改成过100A铝焊机，效果良好。

控制取UC3846，直接驱动脉冲变压器。

主电路还是老一套，因为容量小，才用了4只IRF360(25A/400V)作为全桥四臂，反馈取样都还是一样，主变取TDK/EI70磁心，整流管取IR的肖特基管400A/100V，全波整流，工作频率110KHz。

所不同的是输出滤波电感量很大，达120微亨。二次逆变采用全桥输出，开关管选择IXYS公司的场效应管IXFN75N10，每臂6只。满载压降仅为1.3V，因此散热器不太大。

为什么要使用低压场效应管全桥作为二次逆变?而不是通常的半桥IGBT逆变?

这是因为:

1、从静态功耗上计算，尽管低压场效应管全桥是两管串联导通，但是低压场效应管导通电阻极低，相比之下压降还是比IGBT要低，另外，低压场效应管全桥只须全波整流即可，少了一个二极管压降。不仅如此，还采用了比正常电压高得多的驱动电压，达18V，正常情况下，场效应管只须7V左右就可以了。但是要知道低压场效应管和高压场效应管是有区别的，他们的导通电阻成分比例不一样。低压的主要是沟道 电阻高压的主要是体电阻，沟道电阻是会随着VGS的升高而持续降低。

2、场效应管的可靠性并非IGBT能比拟。

3、由于一次逆变输出无滤波电容，所以二次逆变如果采用IGBT半桥将会使电感电流无处释放，换向时就会产生高压，此高压会击穿整流管，为防止此类事情发生不得不采用容量很大的RC吸收回路，还必须限制电感量，整机效率显著下降。低压场效应管全桥就不会有这种情况，他可以采用换向时四管同时瞬间导通的方法提供电流通道(延长驱动脉宽，使两路脉冲短时间重叠)，因此不会有高压产生。同时保持了电 流的连续性。这点对电镀来说没甚么特别好处，但是如果是用于焊接就不一样了，换向瞬间将会在工件和焊枪之间产生高压，此高压会起到自动维弧的作用。