MOSFET和IGBT在電焊機(jī)上的應(yīng)用

一、電焊機(jī)介紹

電焊機(jī)是指為焊接提供一定特性的電源的電器，使用電能源，將電能瞬間轉(zhuǎn)換為熱能。電焊機(jī)適合在干燥的環(huán)境下工作，不需要太多要求，因體積小巧、操作簡單、使用方便、速度較快，焊接后甚至與母材同等強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)廣泛用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，如航空航天，船舶，汽車，容器等。

電焊機(jī)的分類

按輸出電源分為：交流焊機(jī)和直流焊機(jī)。

直流電焊機(jī)可以說也是一個(gè)大功率的整流器，將220V和380V交流電變?yōu)榈蛪旱闹绷麟姡敵龇终?fù)極，交流電輸入時(shí)，經(jīng)變壓器變壓后，再由整流器整流，然后輸出具有下降外特性的電源，輸出端在接通和斷開時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的電壓變化，兩極在瞬間短路時(shí)引燃電弧，利用產(chǎn)生的電弧來熔化電焊條和焊材，冷卻后來達(dá)到使它們結(jié)合的目的。

按功率大小分為：家用電焊機(jī)和工業(yè)電焊機(jī)。

家用電焊機(jī)功率一般在1.5-4kW之間，適用于小型焊接工作，如家庭DIY、車輛維修等；工業(yè)電焊機(jī)功率更大，一般在5-20kW之間，適用于大型工程的焊接需求。

電焊機(jī)的發(fā)展歷程

我國逆變焊機(jī)的研究開發(fā)起步于 20世紀(jì) 70年代末期，于20世紀(jì) 80年代開始發(fā)展。1982年，成都電焊機(jī)研究所開始了對晶閘管逆變式弧焊整流器的研究，于1983年研制出我國第一臺(tái)商品化的 ZX7-250 晶閘管逆變式焊割設(shè)備，并通過了該項(xiàng)目的部級(jí)鑒定。隨后國內(nèi)高校和研究所等單位相繼推出了采用各種開關(guān)元件的逆變式焊機(jī)。我國逆變焊機(jī)已形成三代產(chǎn)品，現(xiàn)正向第四代新興數(shù)字化逆變焊機(jī)。

電焊機(jī)的趨勢-高頻小型化

提高逆變頻率將減小整個(gè)焊機(jī)的質(zhì)量、體積和噪聲，同時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度將加快、輸出電流波形的控制將更加準(zhǔn)確。目前已經(jīng)比較成熟的商用逆變式電弧焊機(jī)普遍采用20~30kHz左右的逆變頻率；第三代寬禁帶半導(dǎo)體器件SiCMOSFET的性能較傳統(tǒng)Si基功率器件更加優(yōu)異的性能，基于SiCMOSFET的電弧焊機(jī)在硬開關(guān)條件下的逆變頻率已可達(dá)到200kHz，不過其研究和商用還處于初級(jí)階段。未來，隨著對第三代寬禁帶功率器件的研究發(fā)展以及器件價(jià)格的快速降低，必將推動(dòng)更高逆變頻率的商業(yè)化逆變電弧焊機(jī)的更新?lián)Q代進(jìn)程。

逆變電焊機(jī)是主流焊機(jī)的一種，其工作過程為：工頻交流－直流－高頻交流－變壓－直流，是將三相或單相50Hz工頻交流電整流、濾波后得到一個(gè)較平滑的直流電，由IGBT或場效應(yīng)管組成的逆變電路將該直流電變?yōu)?5～100kHz 的交流電，經(jīng)中頻主變壓器降壓后，再次整流濾波獲得平穩(wěn)的直流輸出焊接電流（或再次逆變輸出所需頻率的交流電）。逆變焊割設(shè)備的控制電路由給定電路和驅(qū)動(dòng)電路等組成，通過對電壓、電流信號(hào)的回饋進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)整機(jī)循環(huán)控制，采用脈寬調(diào)制PWM 為核心的控制技術(shù)，從而獲得快速脈寬調(diào)制的恒流特性和優(yōu)異的焊割工藝效果。

二、電焊機(jī)市場分析

我國電焊機(jī)銷售額在近年來呈現(xiàn)穩(wěn)步增長的趨勢。這主要得益于國內(nèi)制造業(yè)和建筑業(yè)的快速發(fā)展，以及電焊機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步和品質(zhì)的提升。同時(shí)，國內(nèi)企業(yè)的崛起和市場競爭的加劇也推動(dòng)了電焊機(jī)銷售額的增長。根據(jù)中國電器工業(yè)協(xié)會(huì)電焊機(jī)分會(huì)對60家重點(diǎn)企業(yè)統(tǒng)計(jì)，2021年我國電焊機(jī)行業(yè)60家制造企業(yè)的全年銷售規(guī)模為164.09億元，同比增長10.8%。預(yù)測2024我國電焊機(jī)產(chǎn)量1800萬臺(tái)，產(chǎn)值220億元。

三、電焊機(jī)拓?fù)浼褒堯vIGBT技術(shù)

拓?fù)? 雙管正激

拓?fù)? 全橋

拓?fù)? 半橋

龍騰IGBT技術(shù)

四、電焊機(jī)龍騰IGBT選型表

注：以上信息與數(shù)據(jù)出自龍騰半導(dǎo)體市場部，轉(zhuǎn)載請注明出處。