主電路還是老一套,因為容量小,才用了4只IRF360(25A/400V)作為全橋四臂,反饋取樣都還是一樣,主變取TDK/EI70磁心,整流管取IR的肖特基管400A/100V,全波整流。工作頻率110KHz。
所不同的是輸出濾波電感量很大,達120微亨。二次逆變采用全橋輸出,開關管選擇IXYS公司的場效應管IXFN75N10,每臂6只。滿載壓降僅為1.3V,因此散熱器不太大。
控制采用UC3825,直接驅動脈沖變壓器的100A鋁焊機,是交直流方波輸出的,電壓為12V,電流為200A,調制頻率400-1500Hz。
為什么要使用低壓場效應管全橋作為二次逆變?而不是通常的半橋IGBT逆變?
這是因為:
1. 從靜態功耗上計算,盡管低壓場效應管全橋是兩管串聯導通,但是低壓場效應管導通電阻極低,相比之下壓降還是比IGBT要低。另外,低壓場效應管全橋只須全波整流即可,少了一個二極管壓降。不僅如此,還采用了比正常電壓高得多的驅動電壓,達18V,正常情況下,場效應管只須7V左右就可以了。但是要知道低壓場效應管和高壓場效應管是有區別的,他們的導通電阻成分比例不一樣。低壓的主要是溝道電阻高壓的主要是體電阻,溝道電阻是會隨著VGS的升高而持續降低。
2.場效應管的可靠性并非IGBT能比擬。
3.由于一次逆變輸出無濾波電容,所以二次逆變如果采用IGBT半橋將會使電感電流無處釋放,換向時就會產生高壓,此高壓會擊穿整流管,為防止此類事情發生不得不采用容量很大的RC吸收回路,還必須限制電感量,整機效率顯著下降。低壓場效應管全橋就不會有這種情況,他可以采用換向時四管同時瞬間導通的方法提供電流通道(延長驅動脈寬,使兩路脈沖短時間重疊),因此不會有高壓產生。同時保持了電流的連續性。這點對電鍍來說沒甚么特別好處,但是如果是用于焊接就不一樣了,換向瞬間將會在工件和焊槍之間產生高壓,此高壓會起到自動維弧的作用。
4.場效應管驅動簡單,這里采用了四枚東芝的TLP250,拆機的才1.9/只。單電源供電即可。
5.低壓場效應管全橋可使用無限制的濾波電感和無限長的焊接電纜。上貼說過,過小的電感,包括電感飽和將會發生斷弧,但是由于可以使用大電感和換向高壓維弧使得本電路在焊接電流僅6A的時候還是可以進行完美的焊接。
使用100V耐壓的低壓場效應管可以用于任何規格的方波鋁焊機,理論上講他可以承受200V的輸入,就算是630A鋁焊機空載電壓也不過70V左右,還有很大余量。全橋二次逆變只需要單電源而不是象IGBT半橋那樣必須使用正負電源。
諸位可以用400A手工焊機和低壓場效應管全橋進行組合,就可以輕松得到400A方波鋁焊機。
注意:方波調制電路的啟動必須由焊接電流來自動觸發和維持,一旦電流消失就必須立刻停止。也就是說,工作過程應該為:輸出單向電壓-起弧-調制開-方波焊接-全停止。
本機也有缺點,就是場效應管過多增加了裝配難度(成本不見得高)。另外就是輸出必須采用四端子,他沒有公共端。四端子就可以跳開二次逆變直接輸出,效率較高。
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