元器件不断发展，焊机的基本知识你了解多少？

01
焊机的典型拓扑
焊机作为比较传统的行业，但是任何一个行业不可能是停滞不前的。俗话说：原地踏步就等于退步。所以，随着电子元器件的发展，各个行业也都在不停地迭代更新，推出新的设备，赢得行业地竞争。而今天我们主要聊聊焊机基本的一些知识。

首先，我们来聊聊焊机的总体结构，如下图：

今天我们主要还是针对其中的逆变器部分以及 IGBT 的选择方面进行讨论。逆变技术从一开始的硬开关技术，到移相软开关技术再到双零软开关技术的发展，对 IGBT 都有着各自不同的要求，也正因为如此，IGBT 的正确选择和使用显得很是重要。

➤硬开关拓扑
电路拓扑如下：

UDC 为直流母线电压，R1~R4 和 C1~C4 对应的串联组合形成 IGBT1~IGBT4 的 RC 吸收网络，TX1 为逆变中频变压器，VD1 和 VD2 为输出全波整流二极管，R5、R6 和 C5、C6 对应串联组成 VD1 和 VD2 的吸收网络，L 为输出滤波电感，R 为输出等效负载。

硬开关电路的工作方式如下：

IGBT1 和 IGBT4 同时开通和关断，IGBT2 和 IGBT3 同时开通和关断，在开关损耗中，关断损耗占比较大。因此在选择 IGBT 时，选择快速型 IGBT，尤其时关断时间较短的较好。因为时硬开关，我们开到开关部分的波形存在较为严重的振荡。

➤移相软开关拓扑
电路拓扑如下：

与硬开关电路不同，逆变主变压器的一次侧增加了谐振电感，使用负载特性时不会导致输出电压波形畸变。

移相软开关工作方式如下：

IGBT1 和 IGBT2 轮流导通，各导通 180°，IGBT3 和 IGBT4 也是如此。但是 IGBT1 和 IGBT4 不同时导通，若 IGBT1 先导通，则 IGBT4 后导通，两者之间存在一定的相位角，同组 IGBT 的开通和关断存在一定的相位。因此，开关损耗较小，但是导通损耗会大，且续流二极管的工作时间较长，选择 IGBT 时应选择低通态型 IGBT，并且续流二极管的通流能力要强。

➤双零软开关拓扑
电路拓扑如下：

在 AB 段串入饱和电感 Ls 和阻断电容 C，IGBT1 和 IGBT4 同时开通，不同时关断，IGBT2 和 IGBT3 亦是如此。根据双零软开关的电路特点，零电压开通和零电流关断，使得 IGBT 的开关损耗非常小，所以，在损耗中，通态损耗的占比较大，选择低通态型 IGBT 较好。

工作方式如下：

02
IGBT 选择的几点建议
下面聊聊焊机的中 IGBT 的选择，因为焊机的负载较为特殊，具体选型建议如下：

①快速热能响应

该特性反映了 IGBT 在单脉冲作用下将结温传递给外壳的能力，对散热器尺寸有重要意义；

②IGBT 寄生电容参数

输入电容 Ciss，米勒电容 Cres，输出电容 Coss，对于驱动功率，米勒效应等有着重要意义，所以选择较小的米勒电容，输入电容的 IGBT 较为有利；

③尽可能选择导通压降较小的；

④电压、电流等级

三相 380V 的输入电压，母线为√2*380=537V 左右，硬开关的情况下，IGBT 的额定电压一般要求高于直流母线电压的两倍，这是考虑到硬开关尖峰电压较高的原因；而软开关一般 1200V 就可以了；

电流：如输出电流为 400A，主变压器变比为 K=37/5，变压器一次侧的平均电流为 400A/K=54A。选择 IGBT 时，额定电流 Ic=100A，考虑到增强引弧和推力功能，输出电流最大值为 500A. 变压器一次侧为 500A/K=67.6A，这也是 IGBT 中流过的最大电流 ICM，而且维持时间小于 1ms，使用时考虑两倍的裕量，选用额定 ICM＞150A 即可。

焊机的工作情况可能比较特殊，其工作在“空载——短路——负载”的变化中，因此比较在意电流参数方面。

关于其他的一些，如驱动电阻，保护电路等外部的今天我就不再这里再展开了。万变不离其宗，再结合具有情况具体分析才是正理。
目前好像部分厂家都在往高频率发展，有朋友跟我说他们正在考虑三电平的方案。高频率主要可以大大地减小主变压器的尺寸：

我们根据变压器的计算公式 U=4.44f*N*B*S

其中，f 为变压器的工作频率；N 为一次线圈的匝数；B 为磁通密度，S 为铁心的截面积。

可以看出，开关频率做的越高，可以减少一次侧线圈匝数和贴心的截面积，从而降低变压器的尺寸，提高焊机整体的功率密度。