1、耘造藻糟贼则蚤糟 宰藻造凿蚤灶早 酝葬糟澡蚤灶藻摘要院介绍了全桥逆变电路的工作方式袁探讨了陨郧月栽的栅极特性及动态开关过程遥陨郧月栽栅原射极和栅原集极间的寄生电容与其他分布参数的综合作用会对驱动波形产生不利影响遥栅极驱动电压必须有足够快的上升和下降速度袁使陨郧月栽尽快开通和关断袁以减小开通和关断损耗遥在陨郧月栽导通后袁驱动电压应保持在垣员缘灾左右袁保证陨郧月栽处于饱和状态曰在陨郧月栽关断期间袁陨郧月栽的栅极需加反向偏置电压袁避免陨郧月栽的误动作遥最后给出了针对全桥逆变电路陨郧月栽模块设计的分立元件驱动电路及其实验结果遥关键词院陨郧月栽曰全桥逆变曰驱动电路中图分类号院栽郧源猿怨援怨 文献标识码院
2、粤 文章编号院员园园员原圆猿园猿穴圆园园苑雪园源原园园圆缘原园源第猿苑卷 第源期圆园园苑年源月灾燥造援猿苑 晕燥援源粤责则援圆园园苑耘造藻糟贼则蚤糟宰藻造凿蚤灶早酝葬糟澡蚤灶藻田松亚袁孙烨袁吴冬春袁甘正华穴河海大学 机电工程学院袁江苏常州 圆员猿园圆圆雪阅藻泽蚤早灶 燥枣 陨郧月栽 皂燥凿怎造藻 凿则蚤增藻 燥灶 枣怎造造鄄遭则蚤凿早藻 蚤灶增藻则贼藻则 糟蚤则糟怎蚤贼栽陨粤晕杂燥灶早鄄赠葬袁杂哉晕再藻袁宰哉阅燥灶早鄄糟澡怎灶袁郧粤晕在澡藻灶早鄄澡怎葬穴悦燥造造藻早藻燥枣酝藻糟澡葬灶蚤糟葬造驭耘造藻糟贼则蚤糟葬造耘灶早蚤灶藻藻则蚤灶早袁匀燥澡葬蚤哉灶蚤增援袁悦澡葬灶早扎澡燥怎圆员猿园圆圆袁悦澡
3、蚤灶葬雪粤遭泽贼则葬糟贼院栽澡藻憎燥则噪蚤灶早皂燥凿藻燥枣枣怎造造遭则蚤凿早藻蚤灶增藻则贼藻则糟蚤则糟怎蚤贼蚤泽蚤灶贼则燥凿怎糟藻凿蚤灶贼澡蚤泽责葬责藻则援粤灶凿贼澡藻葬灶葬造赠泽蚤泽蚤泽皂葬凿藻燥灶早葬贼藻糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽葬灶凿 泽憎蚤贼糟澡蚤灶早 责则燥糟藻泽泽 燥枣 陨郧月栽援栽澡藻 责葬则葬泽蚤贼蚤糟 糟葬责葬糟蚤贼葬灶糟藻泽 燥枣 陨郧月栽 葬灶凿 燥贼澡藻则 凿蚤泽贼则蚤遭怎贼藻凿 责葬则葬皂藻贼藻则泽 憎燥怎造凿 蚤灶凿怎糟藻 葬凿增藻则泽藻 藻枣枣藻糟贼泽 贼燥凿则蚤增藻 憎葬增藻援栽澡藻 凿则蚤增藻 增燥造贼葬早藻 泽澡燥怎造凿 蚤灶糟则藻葬泽藻 葬灶凿 凿藻糟
4、造蚤灶藻 择怎蚤糟噪造赠袁憎澡蚤糟澡 憎燥怎造凿 则藻凿怎糟藻 贼澡藻 泽憎蚤贼糟澡蚤灶早 造燥泽泽援粤枣贼藻则 陨郧月栽 蚤泽 贼怎则灶藻凿 燥灶袁凿则蚤增藻增燥造贼葬早藻泽澡燥怎造凿遭藻噪藻责贼葬贼垣员缘灾袁憎澡蚤糟澡憎燥怎造凿藻灶泽怎则藻泽葬贼怎则葬贼蚤燥灶葬造泽贼葬贼藻燥枣陨郧月栽援阅怎则蚤灶早陨郧月栽蚤泽燥枣枣袁贼澡藻早葬贼藻泽澡燥怎造凿遭藻责则燥增蚤凿藻凿则藻增藻则泽藻 遭蚤葬泽 增燥造贼葬早藻 枣燥则 藻灶泽怎则蚤灶早 贼澡藻 泽葬枣藻 燥枣 陨郧月栽援云燥则 陨郧月栽 皂燥凿怎造藻 蚤灶 枣怎造造 遭则蚤凿早藻 蚤灶增藻则贼藻则 糟蚤则糟怎蚤贼袁贼澡藻 凿则蚤增藻 糟蚤则糟怎蚤
5、贼 遭赠 凿蚤泽糟则藻贼藻泽藻皂蚤糟燥灶凿怎糟贼燥则凿藻增蚤糟藻泽葬灶凿藻曾责藻则蚤皂藻灶贼泽蒺则藻泽怎造贼泽葬则藻早蚤增藻灶援运藻赠憎燥则凿泽院陨郧月栽曰枣怎造造遭则蚤凿早藻蚤灶增藻则贼藻则曰凿则蚤增藻糟蚤则糟怎蚤贼收稿日期院圆园园远原园愿原员员曰修回日期院圆园园苑原园猿原员缘作者简介院田松亚穴员怨远猿要雪袁男袁江苏如皋人袁副教授袁硕士袁主要从事逆变焊机尧等离子切割机的研究与教学工作遥园 前言全桥式逆变电路应用广泛袁国内外许多厂家的焊机都采用此主电路结构遥全桥式电路的优点是输出功率较大袁要求功率开关管耐压较低袁便于选管遥在硬开关桥式电路中袁陨郧月栽在高压下导通袁在大电流下关断袁处于强迫开关过
6、程袁功率器件陨郧月栽能否正常可靠使用起着至关重要的作用遥驱动电路的作用就是将控制电路输出的孕宰酝信号进行功率放大袁满足驱动陨郧月栽的要求遥其性能直接关系到陨郧月栽的开关速度和功耗尧整机效率和可靠性遥随着开关工作频率的提高袁驱动电路的优化设计就更为重要遥员 硬开关全桥式电路工作过程分析全桥式逆变主电路由功率开关管陨郧月栽和中频变压器等主要元器件组成袁如图员 所示遥快速恢复二极管灾阅员耀灾阅源与陨郧月栽员耀陨郧月栽源反向并联袁承受负载产生的反向电流以保护陨郧月栽遥陨郧月栽员和陨郧月栽源为一组袁陨郧月栽圆和陨郧月栽猿为一组袁每组陨郧月栽同时导通与关断袁当激励脉冲信号轮流驱动陨郧月栽员尧陨郧月栽源和陨
7、郧月栽圆尧陨郧月栽猿时袁逆变主电路把直流高压转换为圆园噪匀扎的交流电压送到中频变压器袁经降压整流滤波输出遥全桥式逆变器的一大缺陷就是存在中频变压器偏磁问题遥正常工作情况下袁功率开关器件在工作专题讨论逆变焊机全桥逆变电路陨郧月栽模块的实用驱动设计25窑 窑PDF created with pdfFactory trial version 耘造藻糟贼则蚤糟 宰藻造凿蚤灶早 酝葬糟澡蚤灶藻图员 全桥式逆变电路云蚤早援员 云怎造造 遭则蚤凿早藻 蚤灶增藻则贼藻则 糟蚤则糟怎蚤贼图圆 陨郧月栽的开关过程动态分析云蚤早援圆 粤灶葬造赠泽蚤泽 燥枣 燥灶原燥枣枣 糟燥怎则泽藻 燥灶 陨郧月栽前半周与后半周导
8、通脉宽相等袁饱和压降相等袁前后半周交替通断袁变压器磁心中没有剩磁遥但是袁如果陨郧月栽驱动电路输出脉宽不对称或其他原因袁就会产生正负半周不平衡问题遥此时袁变压器内的磁心会在某半周积累剩磁袁出现野 单向偏磁冶现象袁经过几个脉冲袁就可以使变压器单向磁通达到饱和袁变压器失去作用袁等效成短路状态眼员演遥这对于陨郧月栽来说袁极其危险袁可能引发爆炸遥桥式电路的另一缺点是容易产生直通现象遥直通现象是指同桥臂的陨郧月栽在前后半周导通区间出现重叠袁主电路短路袁巨大的短路电流瞬时通过陨郧月栽袁毁坏陨郧月栽遥针对上述两点不足袁从驱动的角度出发袁设计的驱动电路必须满足四路驱动的波形完全对称袁严格限制最大工作脉宽袁保证死
9、区时间足够遥圆 陨郧月栽的开关过程动态分析陨郧月栽是酝韵杂云耘栽与双极晶体管的复合器件袁其驱动与酝韵杂云耘栽驱动相似袁是电压控制器件袁驱动功率小遥但陨郧月栽的栅极与发射极之间尧栅极与集电极之间存在着结间电容袁在它的射极回路中存在着漏电感袁由于这些分布参数的影响袁使得陨郧月栽的驱动波形与理想驱动波形产生较大的变化袁并产生了不利于陨郧月栽开通和关断的因素眼圆演遥陨郧月栽开关等效电路如图圆葬所示遥耘是驱动信号源袁砸是驱动电路内阻袁砸早为栅极串联电阻遥悦早藻尧悦早糟分别为栅极与发射极尧集电极之间的寄生电容袁蕴藻是射极回路漏电感袁用电感蕴员与二极管灾阅并联作为负载遥陨郧月栽开通波形见图圆遭遥贼园时刻袁陨
10、郧月栽处于关断状态袁栅极驱动电压开始上升袁哉早藻的上升斜率主要由砸早和悦早糟决定袁上升较快遥到贼员时刻袁哉早藻达到栅极门槛值穴约源耀缘灾雪袁集电极电流开始上升遥导致哉早藻波形偏离原有轨迹的因素主要有两个院一是发射极电路中分布电感蕴藻的负反馈作用曰二是栅极原集电极电容悦早糟的密勒效应遥贼圆时刻袁陨糟达到最大值袁集射极电压哉糟藻下降袁同时悦早糟放电袁驱动电路电流增大袁使得砸早和砸上分压加大袁也造成哉早藻下降遥直到贼猿时刻袁哉糟藻降为园袁陨糟达到稳态值袁哉早藻才以较快的上升率达到最大值遥陨郧月栽关断波形如图圆糟所示遥贼园时刻栅极驱动电压开始下降袁到贼员时刻达到刚能维持陨糟的水平袁陨郧月栽进入线性工作
11、区袁哉糟藻开始上升袁对悦早糟尧悦早藻充电袁由于对两个寄生电容的耦合充电作用袁使得在贼员耀贼圆期间袁哉早藻基本不变遥在贼猿时刻袁哉糟藻上升结束袁哉早藻和陨糟以栅极原发射极间固有阻抗下降为园遥通过以上分析可知袁对陨郧月栽开通关断过程影响较大的因素是驱动电路的阻抗尧蕴藻和悦早糟遥因此在设计驱动电路的时候袁应选择悦早糟较小的陨郧月栽袁并通过合理布线尧选择合理电阻等方法改善开通与关断的过程遥猿 陨郧月栽的实用驱动电路设计和实验结果对于硬开关触发方式的全桥逆变器袁四路驱动专题讨论 第猿苑卷专题讨论逆变焊机26窑 窑PDF created with pdfFactory trial version 耘造藻糟
12、贼则蚤糟 宰藻造凿蚤灶早 酝葬糟澡蚤灶藻图猿 栅极驱动电路原理云蚤早援猿 栽澡藻 泽糟澡藻皂葬贼蚤糟 凿则葬憎蚤灶早 燥枣 早葬贼藻 凿则蚤增藻电路完全相同袁但是各路之间在电路上必须相互隔离袁以防干扰或误触发遥四路驱动信号根据触发相位分为两组袁相位相反遥图猿为一路栅极驱动电路遥整流桥月员尧月圆与电解电容悦员尧悦圆组成整流滤波电路袁为驱动电路提供垣圆缘灾和原员缘灾直流驱动电压遥光耦远晕员猿苑的作用是实现控制电路与主电路之间的隔离袁传递孕宰酝信号遥电阻砸员与稳压管灾杂员组成孕宰酝取样信号袁电阻砸圆限制光耦输入电流遥电阻砸猿尧砸源与稳压管灾杂猿尧灾杂源分别组成缘援缘灾光耦电平限幅电路袁分别为光耦和酝
13、韵杂云耘栽管匝猿提供驱动电平遥匝猿在光耦控制下袁工作在开关状态遥酝韵杂云耘栽管匝员尧匝圆组成推挽放大电路袁将放大后的输出信号输入到陨郧月栽门极袁提供门极的驱动信号遥当输入控制信号袁光耦哉导通袁匝猿截止袁匝圆导通输出垣员缘灾驱动电压遥当控制信号为零时袁光耦哉截止袁匝猿尧匝员导通袁输出原员缘灾电压袁在陨郧月栽关断时给门极提供负的偏置袁提高陨郧月栽的抗干扰能力遥稳压管灾杂猿耀灾杂远分别对匝圆尧匝员输入驱动电压限幅在原员园灾和垣员缘灾袁防止匝员尧匝圆进入深度饱和袁影响酝韵杂管的响应速度遥电阻砸远尧砸苑与电容悦园为匝员尧匝圆组成偏置网络遥其中的电容悦园是为了在开通时袁加速匝圆管的漏极电流上升速度袁为栅极
14、提供过冲电流袁加速栅极导通遥陨郧月栽栅极耐压一般在依圆园灾左右袁因此在驱动电路的输出端给栅极加电压保护袁并联电阻砸早藻以及反向串联限幅稳压管袁如图源所示遥图源 栅极保护电路云蚤早援源 孕则燥贼藻糟贼蚤燥灶 糟蚤则糟怎蚤贼 燥枣 早葬贼藻栅极串联电阻砸早对陨郧月栽开通过程影响较大遥砸早小有利于加快关断速度袁减小关断损耗袁但过小会造成凿蚤辕凿贼过大袁产生较大的集电极电压尖峰眼猿演遥根据本设计的具体要求袁砸早选取源援苑赘遥栅极连线的寄生电感和栅极与射极间的寄生电容耦合袁会产生振荡电压袁所以栅极引线应采用双绞线传送驱动信号袁并尽可能短袁最好不超过园援缘皂袁以减小连线电感遥四路驱动电路光耦与孕宰酝两路输
15、出信号的接线如图缘所示遥图缘 四路驱动电路光耦与孕宰酝的两路输出信号的接线云蚤早援缘 杂糟澡藻皂葬贼蚤糟 凿则葬憎蚤灶早 燥枣 贼澡藻 躁燥蚤灶贼 葬遭燥怎贼 责澡燥贼燥糟燥怎责造藻则葬灶凿 贼澡藻 泽蚤早灶葬造泽 燥枣 孕宰酝实验波形如图远所示遥图远葬是栅极驱动四路输专题讨论 田松亚等院全桥逆变电路陨郧月栽模块的实用驱动设计 第源期专题讨论逆变焊机27窑 窑PDF created with pdfFactory trial version 耘造藻糟贼则蚤糟 宰藻造凿蚤灶早 酝葬糟澡蚤灶藻葬 栅极驱动四路输出波形 遭 陨郧月栽的哉糟藻波形图远 实验结果波形云蚤早援远 宰葬增藻枣燥则皂泽 燥枣
16、藻曾责藻则蚤皂藻灶贼泽蒺 则藻泽怎造贼泽出波形遥同时测四路驱动波形时袁要在未接通主电路条件下检测遥因为使用多踪示波器检测时袁只允许一只探头的接地端接参考电位袁防止发生短路烧坏示波器遥只有检测相互间电路隔离的电路信号时袁才可以同时使用接地端选择公共参考电位遥图远遭是陨郧月栽上集原射极电压哉糟藻波形遥由于全桥式逆变电路中陨郧月栽相互间的电路信号是非隔离的袁不能用普通探头进行多踪示波袁该电压波形是用高压隔离探头测得袁示波器读数为实际数值的员辕缘园遥由波形可知袁陨郧月栽工作正常遥在桥式逆变电路中影响哉糟藻波形的袁除驱动的影响外还有其他多种因素袁在此不多做阐述遥由实验结果可知袁该驱动电路能使主电路安全工
17、作遥源 结论针对全桥逆变电路袁用分立元件设计出陨郧月栽模块的驱动电路遥四路驱动波形严格一致袁相位精确袁栅极信号前沿陡峭遥实验结果表明院研制的驱动电路完全符合陨郧月栽的驱动要求袁能够使陨郧月栽可靠工作袁具有一定的实用价值遥参考文献院眼员演 赵家瑞援逆变焊接与切割电源眼酝演援北京院机械工业出版社袁员怨怨远院员苑苑原员愿园援眼圆演 盛祖权援陨郧月栽模块驱动及保护眼允演援电焊机袁圆园园园袁猿园穴员员雪院远原员猿援眼猿演 酝葬则蚤燥 粤造藻燥援绝缘栅双极晶体管基础眼允演援世界电子元器件袁圆园园圆穴远雪院猿源原猿远援不可以遥因为两名焊工操作时引弧有先后袁当第一名焊工引弧后进行正常操作时袁第二名焊工接着引弧
18、袁由于引弧时焊条和焊件必须相碰发生短路袁因此焊机的输出电压为园袁这样会使第一名焊工正在燃烧的电弧立即熄灭袁当然第二名焊工将焊条提起时电弧能引燃遥如果第一名焊工再引弧袁则第二名焊工电弧又将熄灭袁如此重复袁事实上只能有一名焊工进行正常操作穴多站式焊机除外雪遥理论上说袁当两名焊工的焊条在同一瞬间同时引弧时袁两电弧能同时引燃袁但实际几乎是不可能的遥什么是焊机的额定焊接电流和最大焊接电流钥设计焊接电源时袁根据其最经常工作条件选定的负载持续率袁称为额定负载持续率遥额定负载持续率下允许使用的焊接电流称为额定焊接电流遥如月载猿原猿园园焊机的额定负载持续率是远园豫袁这时允许使用的焊接电流为猿园园粤袁即为焊机的额
19、定焊接电流遥负载持续率增加袁允许使用的焊接电流就减小曰反之袁负载持续率减小袁允许使用的焊接电流就增加遥 如月载猿原猿园园焊机的负载持续率为员园园豫时袁其允许使用的焊接电流为圆猿圆粤曰而当负载持续率为猿缘豫时袁其允许使用的焊接电流为源园园粤袁此电流即为最大焊接电流遥因此袁焊机的额定焊接电流不是指焊机允许使用的最大焊接电流遥使用焊机时袁焊工应根据铭牌上标定的不同负载持续率下袁允许使用的焊接电流值来选取电流袁超过时会造成焊机超载袁温升过高袁以致最终烧毁焊机遥一台大容量的焊机能否供两名焊工同时使用芽专题讨论 第猿苑卷专题讨论逆变焊机28窑 窑PDF created with pdfFactory trial version
