國(guó)內(nèi)焊機(jī)行業(yè)三駕馬車鐘情賽米控(圖)
賽米控IGBT為唐山松下,山東奧太,北京時(shí)代三駕馬車按上飛翔之翼
2005/6/28 13:25:03
賽米控（香港）有限公司北京辦事處 供稿
高速和高效化焊接是現(xiàn)代焊接的發(fā)展方向，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化焊接的必由之路。數(shù)字化焊機(jī)是高效焊接和焊接自動(dòng)化焊接的基礎(chǔ)。數(shù)字化作為數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)與弧焊工藝結(jié)合的產(chǎn)物，引起了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。數(shù)字化焊接的概念及其特點(diǎn)、數(shù)字化焊機(jī)的實(shí)現(xiàn)方式及數(shù)字化焊機(jī)對(duì)整個(gè)焊接生產(chǎn)工藝起著一定的推動(dòng)作用。同時(shí)也推動(dòng)著焊接行業(yè)的最重要的基礎(chǔ)---功率半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，高品質(zhì)，高可靠性的功率電子的代表產(chǎn)品----IGBT其技術(shù)，也是推陳出新，日新月異。作為功率電子的超重量級(jí)的代表---德國(guó)賽米控為焊接行業(yè)的三駕馬車：唐山松下,山東奧太,北京時(shí)代---他們現(xiàn)代焊接技術(shù)按上了飛翔之翼。
數(shù)字化焊機(jī)技術(shù)主要包括三個(gè)方面：
主電路的數(shù)字化，即從模擬式焊接電源到開關(guān)式焊接電源、逆變式焊接電源主電路，發(fā)展到現(xiàn)在大量應(yīng)用的是IGBT、MOSFET或雙極性晶體管式弧焊逆變器。而且涉及的焊接方法和材料范圍越來越廣，功率越來越大，相對(duì)體積越來越小。
控制電路的數(shù)字化，這方面的技術(shù)應(yīng)用發(fā)展是非常快的。就控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)而言，數(shù)字化焊接電源的控制部分由單片機(jī)和DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）共同構(gòu)成，對(duì)給定信號(hào)流、參數(shù)反饋流和網(wǎng)壓信號(hào)流作綜合處理與運(yùn)算、控制，達(dá)到焊接電源的數(shù)字化、信息化、柔性化的控制。
驅(qū)動(dòng)電路是任何電力電子系統(tǒng)解決方案中的核心部分。賽米控公司提出的SKYPER概念為不同的IGBT模塊和控制器之間提供了一個(gè)靈活且可擴(kuò)展的接口。
賽米控公司定義了一種新的、面向未來的驅(qū)動(dòng)電路與控制器之間的接口方式，以滿足各種要求。所有信號(hào)都有明確的定義和非常特定的功能。最重要的是其使用簡(jiǎn)單。接口信號(hào)的排列方式能使其邏輯連接關(guān)系劃分為不同的組。插針上信號(hào)的安排反映了這些組的劃分。盡管該接口包含了可擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)電路要求的所有特性，但驅(qū)動(dòng)電路本身也可以僅用非常少的基本信號(hào)（TOP, BOT, HALT）來實(shí)現(xiàn)控制。
該驅(qū)動(dòng)電路的核心是基于賽米控公司開發(fā)的單片式驅(qū)動(dòng)專用集成電路。圖2畫出了相應(yīng)的框圖。該IC集成了短脈沖抑制、脈沖整形、欠壓監(jiān)測(cè)、故障檢測(cè)、存儲(chǔ)和輸出、互鎖、DC/DC變換器驅(qū)動(dòng)電路等功能。
SEMiX功率模塊驅(qū)動(dòng)方案包括一個(gè)連接特定模塊的過渡線路板與標(biāo)準(zhǔn)版本或高級(jí)版本的通用驅(qū)動(dòng)核心。驅(qū)動(dòng)核心和過渡板采用即插式連接，這樣就得到一個(gè)智能功率模塊。SKYPER具有完整的功率終端，可以驅(qū)動(dòng)SEMiX IGBT模塊。根據(jù)驅(qū)動(dòng)的功率半導(dǎo)體器件不同，開關(guān)頻率可達(dá)20kHz，其占空比可以任意調(diào)節(jié)。改變過渡板上的柵極電阻值就能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)不同的模塊。
SEMiX和SKYPER－組合式IPM方案
傳統(tǒng)的功率范圍為2kW～10kW的IPM（智能功率模塊）方案是以模塊內(nèi)集成了驅(qū)動(dòng)電路為特點(diǎn)的。這些驅(qū)動(dòng)電路使用了諸如電平轉(zhuǎn)移線路的準(zhǔn)電位隔離而非真正的電氣隔離。而對(duì)于10kW以上的功率范圍來說，雖然也存在集成了驅(qū)動(dòng)電路的功率模塊方案，但其不足之處在于他們根本沒有電氣隔離，這意味著需要增加外部電氣隔離，還必須開發(fā)一個(gè)接口板和電源板。
在組合式IPM中驅(qū)動(dòng)電路并不是一個(gè)固定的集成部件，相反，驅(qū)動(dòng)部件安裝在功率模塊上，形成了所謂的智能系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的IPM方案不同，基于SEMiX平臺(tái)的SKYPER（用于組合式IPM的驅(qū)動(dòng)電路）集成了能實(shí)現(xiàn)完全電氣隔離的部件（DC/DC變換器和脈沖變壓器）。
一個(gè)安裝在SEMiX3半橋模塊上的SKYPER。裝配時(shí)不需要進(jìn)行任何的焊接、電纜跨接或插針連接。相反，SEMiX的彈簧觸點(diǎn)與公認(rèn)的觸接技術(shù)被應(yīng)用于SKYPER與SEMiX3模塊的電氣連接，再加上一塊合適的過渡板就形成了一個(gè)六管封裝的IPM。由于驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，且驅(qū)動(dòng)電路的核心可適用于任何IGBT平臺(tái)（例如SEMITRANS、 SEMiX），賽米控公司的這種驅(qū)動(dòng)方案是由在全球超過50家分公司的SEMIKRON應(yīng)用工程師團(tuán)隊(duì)提供技術(shù)支持的一種出色的電力電子解決方案。
數(shù)字化焊機(jī)技術(shù)主要包括三個(gè)方面：
主電路的數(shù)字化，即從模擬式焊接電源到開關(guān)式焊接電源、逆變式焊接電源主電路，發(fā)展到現(xiàn)在大量應(yīng)用的是IGBT、MOSFET或雙極性晶體管式弧焊逆變器。而且涉及的焊接方法和材料范圍越來越廣，功率越來越大，相對(duì)體積越來越小。
控制電路的數(shù)字化，這方面的技術(shù)應(yīng)用發(fā)展是非常快的。就控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)而言，數(shù)字化焊接電源的控制部分由單片機(jī)和DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）共同構(gòu)成，對(duì)給定信號(hào)流、參數(shù)反饋流和網(wǎng)壓信號(hào)流作綜合處理與運(yùn)算、控制，達(dá)到焊接電源的數(shù)字化、信息化、柔性化的控制。
驅(qū)動(dòng)電路是任何電力電子系統(tǒng)解決方案中的核心部分。賽米控公司提出的SKYPER概念為不同的IGBT模塊和控制器之間提供了一個(gè)靈活且可擴(kuò)展的接口。
賽米控公司定義了一種新的、面向未來的驅(qū)動(dòng)電路與控制器之間的接口方式，以滿足各種要求。所有信號(hào)都有明確的定義和非常特定的功能。最重要的是其使用簡(jiǎn)單。接口信號(hào)的排列方式能使其邏輯連接關(guān)系劃分為不同的組。插針上信號(hào)的安排反映了這些組的劃分。盡管該接口包含了可擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)電路要求的所有特性，但驅(qū)動(dòng)電路本身也可以僅用非常少的基本信號(hào)（TOP, BOT, HALT）來實(shí)現(xiàn)控制。
該驅(qū)動(dòng)電路的核心是基于賽米控公司開發(fā)的單片式驅(qū)動(dòng)專用集成電路。圖2畫出了相應(yīng)的框圖。該IC集成了短脈沖抑制、脈沖整形、欠壓監(jiān)測(cè)、故障檢測(cè)、存儲(chǔ)和輸出、互鎖、DC/DC變換器驅(qū)動(dòng)電路等功能。
SEMiX功率模塊驅(qū)動(dòng)方案包括一個(gè)連接特定模塊的過渡線路板與標(biāo)準(zhǔn)版本或高級(jí)版本的通用驅(qū)動(dòng)核心。驅(qū)動(dòng)核心和過渡板采用即插式連接，這樣就得到一個(gè)智能功率模塊。SKYPER具有完整的功率終端，可以驅(qū)動(dòng)SEMiX IGBT模塊。根據(jù)驅(qū)動(dòng)的功率半導(dǎo)體器件不同，開關(guān)頻率可達(dá)20kHz，其占空比可以任意調(diào)節(jié)。改變過渡板上的柵極電阻值就能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)不同的模塊。
SEMiX和SKYPER－組合式IPM方案
傳統(tǒng)的功率范圍為2kW～10kW的IPM（智能功率模塊）方案是以模塊內(nèi)集成了驅(qū)動(dòng)電路為特點(diǎn)的。這些驅(qū)動(dòng)電路使用了諸如電平轉(zhuǎn)移線路的準(zhǔn)電位隔離而非真正的電氣隔離。而對(duì)于10kW以上的功率范圍來說，雖然也存在集成了驅(qū)動(dòng)電路的功率模塊方案，但其不足之處在于他們根本沒有電氣隔離，這意味著需要增加外部電氣隔離，還必須開發(fā)一個(gè)接口板和電源板。
在組合式IPM中驅(qū)動(dòng)電路并不是一個(gè)固定的集成部件，相反，驅(qū)動(dòng)部件安裝在功率模塊上，形成了所謂的智能系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的IPM方案不同，基于SEMiX平臺(tái)的SKYPER（用于組合式IPM的驅(qū)動(dòng)電路）集成了能實(shí)現(xiàn)完全電氣隔離的部件（DC/DC變換器和脈沖變壓器）。
一個(gè)安裝在SEMiX3半橋模塊上的SKYPER。裝配時(shí)不需要進(jìn)行任何的焊接、電纜跨接或插針連接。相反，SEMiX的彈簧觸點(diǎn)與公認(rèn)的觸接技術(shù)被應(yīng)用于SKYPER與SEMiX3模塊的電氣連接，再加上一塊合適的過渡板就形成了一個(gè)六管封裝的IPM。由于驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，且驅(qū)動(dòng)電路的核心可適用于任何IGBT平臺(tái)（例如SEMITRANS、 SEMiX），賽米控公司的這種驅(qū)動(dòng)方案是由在全球超過50家分公司的SEMIKRON應(yīng)用工程師團(tuán)隊(duì)提供技術(shù)支持的一種出色的電力電子解決方案。
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