上海贝岭650V/80A IGBT助力高效率逆变焊机设计

发布时间：2024-09-26 10:36
作者：AMEYA360
来源：上海贝岭
阅读量：824

　　一、引言

　　逆变焊机作为一种先进的焊接设备，在现代工业中占据了重要的地位。与传统的变压器式焊接设备相比，具有诸多优点，如：

　　高效节能

　　由于逆变焊机的工作频率很高(通常在20kHz~100kHz)，因此它能更有效地利用电能，减少能量损失。

　　轻便便携

　　相比传统焊机，逆变焊机体积小、重量轻，易于携带。

　　焊接性能好

　　逆变焊机能提供更稳定的电弧，减少飞溅，提高焊接质量。

　　可调节性强

　　用户可以根据不同的焊接材料和厚度来调整焊接参数，灵活性更高。

　　如图1所示，逆变焊机工作原理是先将电网提供的工频交流电转变为直流电，然后通过电子开关(IGBT/MOSFET)将直流电逆变成高频交流电，最后通过整流得到适合焊接工艺要求的电流和电压。

上海贝岭650V/80A IGBT助力高效率逆变焊机设计

　　图1 逆变焊机工作方框图

　　二、逆变焊机拓扑介绍

　　逆变焊机主电路拓扑已经较为成熟，主要的拓扑有双管正激式、推挽式、半桥式、全桥式等。

　　图2.1为半桥式拓扑结构。该拓扑由两个功率管组成桥式电路，其对称交替导通有利于变压器完全复位，磁芯利用率高，输出响应快，且半桥分压电容器的存在能够较好抗磁偏。该拓扑广泛应用于中小功率逆变焊机。但在相同功率下，半桥式功率管要承受更大的电流。

　　图2.2为全桥式拓扑结构。该拓扑由四个功率管组成桥式电路，主要应用于大电流、大功率场合，变压器磁芯利用率高，成本也相应较高。

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　　三、逆变焊机IGBT损耗分析

　　目前市面上大部分逆变焊机采用的为硬开关电路，电路拓扑如图2.1和2.2，通过测试分析，该应用场景IGBT器件的损耗主要来源于以下四个部分，如图3.1所示：

　　1、IGBT器件内部合封二极管续流和反向恢复过程损耗Ediode

　　2、IGBT开启损耗Eon

　　3、IGBT通态损耗Econ

　　4、IGBT关断损耗Eoff

上海贝岭650V/80A IGBT助力高效率逆变焊机设计

　　如图3.2所示，逆变焊机硬开关应用中，关断损耗Eoff占比最大，其次为导通损耗Econ。

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　　图3.2 IGBT损耗占比

　　四、上海贝岭650V/80A IGBT产品优势

　　为适应逆变焊机客户大电流IGBT单管需求，上海贝岭研发推出650V/80A IGBT单管BLG80T65FDK7，助力高效率逆变焊机设计。该器件具有开关速度快、关断损耗小、导通电压低等特点，可满足客户高效率设计要求。

　　4.1、器件技术

　　上海贝岭650V/80A IGBT产品BLG80T65FDK7采用了第七代微沟槽多层场截止IGBT技术，进行了特殊工艺控制，优化了VCE(sat)和Eoff参数，提升了产品的可靠性。

　　4.2、饱和压降VCE(sat)

　　逆变焊机中IGBT的导通损耗占总损耗比例较大，影响导通损耗的主要参数为VCE(sat)，常温下贝岭BLG80T65FDK7导通压降比竞品低12%，导通损耗比竞品更低。

上海贝岭650V/80A IGBT助力高效率逆变焊机设计

　　4.3、关断损耗Eoff

　　BLG80T65FDK7具有较小的寄生电容，这保证了器件有更高的开关速度，开关频率高达50kHz以上，如图4.2所示，通过测试IGBT的损耗，BLG80T65FDK7关断损耗比竞品低5%。

上海贝岭650V/80A IGBT助力高效率逆变焊机设计

　　4.4、系统优势

　　IGBT开关频率的提高还可以显著提升逆变焊机对电流的控制精度，同时器件损耗的减小，可在大功率输出工况下提升焊机的工作效率，显著降低正常工作时IGBT器件的温升。上海贝岭BLG80T65FDK7基于优异的器件设计，为逆变焊机系统顺利通过温升、输出短路等测试提供了保障。如图4.3，常温自然散热情况下，贝岭BLG80T65FDK7和竞品壳温基本一致，满足客户的需求。

上海贝岭650V/80A IGBT助力高效率逆变焊机设计

　　五、上海贝岭功率器件选型方案

　　上海贝岭功率器件产品线齐全，包含MOSFET、IGBT等系列产品，为逆变焊机主逆变和辅助电源设计提供助力，具体型号参考表1：

（备注：文章来源于网络，信息仅供参考，不代表本网站观点，如有侵权请联系删除！）

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上海贝岭推出8通道、16位、125MSPS模数转换器BL1065/BL1066系列
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上海贝岭推出8通道、16位、125MSPS模数转换器BL1065/BL1066系列

　　BL1065/BL1066系列：　　是一组8通道、16位、最高125MSPS、串行LVDS数据接口的模数转换器。分别包含80MSPS、125MSPS两种速度等级以及16位、14位两种分辨率规格。采用模拟1.8V供电、数字1.8V供电，支持最大2Vpp模拟信号输入，采样时钟支持LVPECL/CMOS/LVDS电平标准输入。正常工作时功耗为1058mW。　　其内置1V的高精度电压基准源，无须外部提供即可满足多种应用需求。内置PLL将自动倍频采样时钟，从而保证LVDS串行数据正确输出，最大可支持1Gbps/Lane。BL1065/BL1066系列包含2个Bank，每一个ADC Bank提供一个数据时钟输出(DCO)，用于在输出端捕获数据;以及一个帧时钟输出(FCO)，用于发送新输出字节信号。　　BL1065 采用 144 引脚 BGA封装，封装引脚兼容 ADI的 AD9681产品，额定温度范围为-55℃至+125°C;BL1066采用140引脚BGA封装，封装引脚兼容ADI的LTM9011-14产品，额定温度范围为−55°C至+125°C。　　BL1065/BL1066系列产品内置dither功能，具有极佳的小信号线性度。产品可广泛应用于雷达、医疗成像系统、多通道数据采集系统、通讯系统接收机等领域。高度集成化的设计可以极大程度减小PCB设计尺寸，降低小型化设备电路布局布线难度，满足对应用系统小型化、成本最优的方案需求。　　产品规格　　相似产品比较　　和相似产品对比，BL1065/BL1066系列在信噪比方面具有显著优势，辅以dither功能，可以极大提升接收机动态范围。　　应用场景　　雷达　　医疗成像系统　　多通道数据采集系统　　通信系统接收机　　8通道125Msps ADC系统框图　　BL1065/BL1045 引脚定义(144引脚BGA)　　BL1066/BL1046 引脚定义(140引脚BGA)　　产品特性　　本产品具有出色的噪声性能和线性度，能够达到78.9 dBFS的高信噪比，以及±4.5 LSB 积分非线性特性。在dither开启之后，INL将进一步减小至±2.5LSB。　　BL1065&BL1066 单音频谱性能(fIN=10.1MHz)　　BL1065&BL1066 单音频谱性能(fIN=70.1MHz)　　BL1065&BL1066 INL误差　　BL1065&BL1066 DNL误差　　高速串行LVDS接口　　ADC数据输出采用LVDS时钟同步接口，最大速率1Gbps。每路ADC两对LVDS差分输出，可选择bitwise模式(高低bit在两对LVDS差分对上交替输出，适合FPGA侧只使用 iddr原语接收)和bytewise模式(高低byte分别在两对LVDS差分对上输出，适合FPGA侧直接使用iserdes原语或selectio核接收)。　　ADC数据输出接口提供多种测试码功能，用户可通过开启测试码来校准接收侧时钟和数据的相位关系，确认数据可以被正确接收。　　同时我们还提供了通用的例程代码。　　应用建议　　BL1065/BL1066系列 典型时钟巴伦输入电路　　BL1065/BL1066系列 差分双巴伦输入电路　　BL1066/BL1046 布局参考　　布局建议：　　为了避免模拟输入之间的串扰，参考上图，并考虑以下准则：　　1.布线模拟输入通道时，在PCB板的顶层和底层(或其他层)依次交替布置。　　2.确保顶层通道与任何其他模拟输入通道过孔的距离不小于5mm。　　3.对于底层通道，使用盘中孔以最小化通道间导体耦合对通道的影响。　　4.避免平行通道的间距小于2 mm。　　5.尽量将除直流通道外的走线相互正交。
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