Что лучше mosfet или igbt: MOSFET IGBT , » — , ,

Dekada — ⚙ Технологии MOSFET и IGBT | Что это и что лучше?…

Флюсовая Проволока плюсы и минусы 💪

Доброго времени суток, всем тем, кто решил попробовать варить без помощи газа порошковой проволокой или как ее еще называют флюсовой.🤝
В этой статье я попытаюсь простыми словами объяснить что такое флюсовая проволока, как ей пользоваться, стоит ли переходить с обычной сварки на без газовую, когда это выгодно, а когда нет.

Что такое флюсовая проволока❓
Это полая трубка в которую засыпан порошок (флюс). При горении флюс из проволоки, обеспечивает необходимую газовую защиту от внешних воздействий, для правильного формирования сварного шва. Получается, что это как раз и обуславливает возможность не использовать углекислый газ или его смеси для работы сварочного аппарата.

Преимущества флюсовой проволоки💚
Основным плюсом применения флюсовой проволоки является то, что нет необходимости использовать защитный газ и постоянно транспортировать с собой тяжелый газовый баллон. Если Вам часто необходимо перевозить свой полуавтомат по работе, то значительно легче будет носить с собой только сварочный аппарат и проволоку. К минусам использования порошковой проволоки в первую очередь можно отнести ее высокую стоимость в отличие от обычной. Потребность уделять большое внимание при ее выборе, так как не все производители флюсовой проволоки изготавливают товар надлежащего качества, даже по ценам выше среднего. Да и практически все опытные сварщики до сих пор отдают свое предпочтение сварке с газом, аргументируя это тем, что такого высокого качества сварки флюсовой проволокой добиться значительно тяжелее. Хотя всем кто сталкивался со сваркой любого типа скажет, что прежде всего качество сварного шва и работы в целом больше зависит от умения и опыта сварщика, а уже потом от аппарата которым он пользуется.

Как работать с флюсовой проволокой❓
Для работы с флюсовой проволокой сварочный полувтомат должен иметь функцию смены полярности. Это может быть как вынесено на сварочный блок и там мы просто переставляем штекер массы с минуса на плюс. Если снаружи нет такой возможности, то открываем крышку блока снимаем клеммы и меняем местами провода с минуса на плюс. Если и такой возможности нет, значит Ваш аппарат не предназначен для работы с порошковой проволокой.

Следующим пунктом мы проверяем расположение подающего ролика и соответствие размера канавки к диаметру проволоки которую будем сейчас пользовать. Наверное самой распространенной флюсовой проволокой использованной в бытовых целях будет диаметр 0,8 мм. Но для работы с тугоплавкими материалами используют проволоку диаметром до 2,4 мм, благодаря флюсу и его высокой степени плавления даже при таких габаритах можно получить плотный однородный шов отличной прочности.

Продеваем проволоку с катушки в подающий механизм и аккуратно прикручиваем прижимной ролик, чтобы не повредить её мягкую структуру. Преждевременно снимаем наконечник, чтобы не замять проволоку, после протягивания накручиваем наконечник подходящего диаметра. Затем устанавливаем исходные ориентировочные настройки на аппарате в зависимости от толщины металла с которым планируете работать.

Если Вы используете полуавтомат для бытовых целей и небольшой толщины металла в 1-2 мм, такие параметры как напряжение, скорость подачи проволоки и индуктивность выставляем сначала на минимальных показателях, а потом в зависимости от запросов сварщика и поведения сварки корректируем в процессе работы индивидуально. После работы на поверхности готового шва образуется шлаковая корка, которая довольно легко счищается обычной металлической щеткой.

Непосредственно после того как мы лично поработали с флюсовой проволокой к ее плюсам можно смело отнести практически абсолютное отсутствие металлических брызг и безвредность для здоровья сварщика.

В наше время сварочный полуавтомат стал не только предметом приобретения промышленных предприятий для своих производственных целей, а возможность сделать что-то своими руками обычному потребителю. Конечно же на это повлияло развитие рынка и приход на них так называемых «китайцев» которые на порядок снизили ценовую планку данных аппаратов. И сейчас какой-нибудь полуавтомат за 5-6 тысяч гривен можно увидеть во многих гаражах наших земляков. Люди приобретают их как для просто бытовых целей, дополнительного заработка или даже маленького частного производства.

Использования проволоки в отличие от хрупких электродов существенно облегчает работу специалиста. И конечно же она по своим характеристикам должна соответствовать свойствам металла части которого Вы будете сваривать. Ведь от правильного ее выбора будет зависеть не только производительность процесса, а и главное качество и надежность шва.
https://dekada.shop/rabota-flusovoi-provolokoi

Проблемы выбора ключевых силовых транзисторов

За последнее десятилетие MOSFET и IGBT силовые транзисторы надежно зарекомендовали себя в качестве основных ключевых приборов для преобразовательной техники. В литературе [1-3] достаточно подробно рассматривался вопрос выбора тех или иных приборов в зависимости от величин рабочих частот, токов, напряжений и режимов работы силовых транзисторов. Рис. 1 иллюстрирует общепринятое разграничение областей применения MOSFET и IGBT силовых транзисторов в жестком режиме переключения исходя из достижимых для коммерческого использования их основных электрических характеристик. При напряжениях питания до 250 В и на частотах переключения свыше 100 кГц доминирующую роль играют MOSFET полевые транзисторы, на частотах до 30 кГц и напряжении 300-1200 В предпочтение отдается IGBT, при этом диапазон 250-800 В при 30-150 кГц оказывается спорным с позиции эффективности использования того или иного прибора. Это связано с тем, что у биполярных транзисторов IGBT существенную роль начинают играть динамические потери, а у полевых транзисторов MOSFET — статические, обусловленные слишком большой величиной сопротивления в открытом состоянии.

Рис. 1. Общепринятое разграничение областей применения полевых транзисторов MOSFET и IGBT биполярных транзисторов

Еще один важный фактор, влияющий на выбор ключевых приборов, связан со спецификой работы рассматриваемых преобразователей на индуктивную нагрузку и заключается в необходимости установки антипараллельных диодов, характеристики обратного восстановления которых вносят значительный вклад в динамические потери.

За последние годы ведущие производители компонентов для силовой электроники предприняли значительные усилия как по улучшению характеристик традиционных полупроводниковых приборов, так и по разработке новых изделий, позволяющих разработчикам решать проблемы повышения эффективности преобразователей на качественно новом уровне. Это заставляет пересмотреть традиционные решения вопроса выбора типов ключевых транзисторов.

Ниже будут рассмотрены характеристики современных силовых приборов и предложена методика выбора исходя из соотношения «эффективность — стоимость».

 

MOSFET полевые транзисторы

Появление в 70-х годах прошлого века высоковольтных полевых транзисторов с вертикальной структурой произвело переворот в схемотехнике и характеристиках источников питания. Высокие скорости переключения, отсутствие насыщения, простота управления затворами, устойчивость к перегрузкам по току и dV/dt позволили проектировать источники питания с частотами преобразования до сотен килогерц и удельными мощностями свыше 1000 Вт/дм3.

В то же время по статическим потерям полевые транзисторы MOSFET значительно проигрывали биполярным транзисторам и тиристорам, что ограничивало их применение в мощных преобразователях напряжения. Поэтому основные усилия фирм-производителей были направлены на уменьшение величины сопротивления в открытом состоянии и увеличение максимального напряжения «сток — исток».

В 1998 году компания Infineon Technologies представила новый тип MOSFET полевого транзисторов под торговой маркой CoolMOS с напряжением «сток — исток» в закрытом состоянии 600 и 800 В, в которых удалось снизить сопротивление в открытом состоянии более чем в 5 раз по сравнению с обычными полевыми транзисторами с вертикальной структурой. Помимо сверхнизких статических потерь полевые транзисторы CoolMOS обеспечивают более высокую, чем у MOSFET, скорость переключения благодаря меньшей площади кристалла и, как следствие, более низкие потери переключения.

Общим недостатком полевых транзисторов с вертикальной структурой является наличие паразитного антипараллельного диода с неудовлетворительными характеристиками обратного восстановления, что очень усложняет их использование в преобразователях напряжения с рекуперацией реактивной энергии («жесткое переключение», индуктивная нагрузка, резонансные инверторы [4] и т.

п.). Это заставляет производителей разрабатывать технологии, позволяющие улучшить характеристики встроенного силового диода. Примером может служить семейство силовых транзисторов HiPerFET компании IXYS.

Второй подход к решению данной проблемы заключается в блокировке паразитного диода последовательным с транзистором силовым диодом Шоттки и подключении встречно-параллельно диода ULTRAFAST или SiC (рис. 2). Приборы, реализующие этот принцип, выпустила компания Advanced Power Technology. Однако наличие последовательного диода резко увеличивает статические потери по сравнению с одиночным полевым транзистором MOSFET.

Рис. 2.

Для сравнения в таблице 1 приведены характеристики новых приборов с классификационными напряжениями 600 и 800 В и постоянным током стока до 55 А, изготовленных по различным технологиям.

 

IGBT биполярные транзисторы

Отмеченные выше недостатки полевых транзисторов заставляли производителей силовых полупроводников искать компромиссное решение, позволяющее объединить достоинства полевых транзисторов MOSFET и биполярных транзисторов Дарлингтона.

В конце 80-х годов прошлого века было создано первое поколение биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT), а в начале 90-х — второе и третье поколения. Эти приборы объединили в себе простоту управления затвором полевого и большие коммутируемые токи биполярного транзисторов.

Упрощенно IGBT можно представить как комбинацию биполярного p-n-p транзистора и MOSFET (рис. 3).

Рис. 3.

Помимо основного p-n-p транзистора существует паразитная n-p-n-структура, которую делают неактивной путем шунтирования база-эмиттерного перехода слоем металлизации истока. Эти два транзистора образуют четырехслойную p-n-p-n-структуру паразитного тиристора. Суммарное усиление n-p-n-и p-n-p транзисторов должно быть меньше 1. Однако с повышением температуры их усиление возрастает, поэтому при очень большом токе коллектора из-за локального нагрева их суммарное усиление может превысить 1 и привести к открыванию n-p-n транзистора. При этом паразитный тиристор отпирается и не реагирует на изменение напряжения на затворе, что может привести к выходу из строя IGBT.

Этот эффект называют статическим защелкиванием. Чрезмерно высокие величины dVкэ/dtи dIк/dt при выключении также могут привести к открыванию n-p-n-транзистора. Это эффект динамического защелкивания, который приводит к уменьшению области безопасной работы IGBT и делает ее зависимой от скорости выключения dVкэ/dt.

В отличие от MOSFET, у биполярных транзисторов IGBT отсутствует интегральный паразитный обратный диод, что позволяет при необходимости использовать внешний антипараллельный диод ULTRAFAST или SiC.

Структурно биполярные транзисторы IGBT делятся на PT (punch-through) и NPT (non-punch-through). У PT-приборов дополнительно имеется n+  подложкой и n– эпитаксиальной областью (рис. 4).

Рис. 4.

Благодаря его наличию увеличивается скорость рекомбинации дырок, что приводит к увеличению скорости выключения силового транзистора и уменьшению времени и тока рассасывания, а также усиления p-n-p транзистора. У NPT IGBT n+ буферный слой отсутствует, что, с одной стороны, приводит к уменьшению прямого падения напряжения «коллектор — эмиттер», но с другой стороны — увеличивает время рассасывания и, соответственно, потери выключения на высоких частотах. PT IGBT, в отличие от более «медленных» NPT-приборов, обладают низкой устойчивостью к короткому замыканию и поглощению большой лавинной энергии. По скорости переключения PT IGBT могут сравниваться с мощными MOSFET полевыми транзисторами, поэтому усилия фирм-производителей направлены на снижение прямых потерь проводимости и увеличение устойчивости к dVкэ/dt. Современные биполярные транзисторы PT IGBT, например из производственной линейки PowerMOS7 компании Advanced Power Technology, благодаря технологии снижения толщины n– эпитаксиальной области имеют величину прямого падения напряжения не хуже, чем у NPT-приборов.

В таблице 2 приведены характеристики современных высокоскоростных PT и NPT IGBT с классификационными напряжениями 600 и 1200 В, постоянным током коллектора до 50 А и антипараллельным диодом (FRD).

 

Выбор ключевых силовых транзисторов

В рамках данной статьи интерес представляет анализ эффективности применения того или иного класса ключевых приборов в преобразователях напряжения с напряжением питания 300-600 В мощностью до 10 кВт с частотами преобразования свыше 50 кГц. Такая задача относится к большой группе аппаратуры, которая включает установки для индукционного нагрева средней мощности (пайка и закалка), источники бесперебойного питания, прецизионные системы управления электродвигателями и т. п.

Выбор того или иного прибора в общем случае определяется конкретными электрическими характеристиками системы в целом. Критерием оптимальности в первом приближении можно считать минимизацию суммарных потерь при заданных параметрах питания и мощности нагрузки при максимально допустимом увеличении стоимости преобразователя напряжения.

Для оценки величин потерь в преобразователе напряжения, работающем в «жестком» режиме, будем считать, что за время открытого состояния силового транзистора ток, протекающий через него, остается приблизительно постоянным, скорость нарастания напряжения при выключении определяется величиной t_f , коэффициент заполнения равен 0,5.

Мощности статических потерь определяются выражениями:

— для полевых транзисторов MOSFET

— для полевых транзисторов MOSFET по схеме рис. 2

— для биполярных транзисторов IGBT

где I_sw — ток, протекающий через транзистор; U_sat — прямое падение напряжения на IGBT; R_on — сопротивление MOSFET в открытом состоянии; U_d — прямое падение напряжения блокирующего диода.

Мощность динамических потерь складывается из трех составляющих: «жесткое» переключение при токе (I_sw ), разряд выходной емкости (C₂₂) транзистора, заряженной до уровня напряжения питания (V₀), обратное восстановление антипараллельного диода с зарядом (Q_rr), и определяется выражениями:

— для полевых транзисторов MOSFET

— для биполярных транзисторов IGBT

где t_r, t_f— время нарастания и спада тока через силовой транзистор; f_s — частота преобразования; E_tot — суммарная энергия переключения IGBT.

Полные потери:

В таблице 3 приведены результаты расчетов величин полных потерь для приведенных выше приборов, работающих в преобразователях напряжения с V₀ = 320 В, P₀ = 5 кВт и V₀ = 540 В, P₀= 10 кВт на частоте f_s = 100 кГц.

На рис. 5, 6 показаны зависимости суммарных потерь и КПД мостовых инверторов от частоты переключения и мощности при использовании транзисторов IXFK52N60Q2 (HiPerFET), IRGP50B60PD1 (NPT IGBT+FRD) и модуля APTС60HM70SCT (CoolMOS+SiC). Хорошо видно, что КПД во всех случаях определяется в основном динамическими потерями. Использование HiPerFET и высокоскоростных NPT IGBT приборов со встроенными FRD на частотах выше 50 кГц дает приблизительно одинаковый результат. Радикальный выигрыш на высоких частотах получается при использовании транзисторов CoolMOS с антипараллельными диодами из карбида кремния, однако стоимость инвертора при этом значительно возрастает (с $30 за четыре IRGP50B60PD1 до $160 за модуль APTС60HM70SCT).

Рис. 5.

Рис. 6.

Выводы, которые можно сделать из приведенных расчетов, вполне ожидаемы: во-первых, паразитные диоды стандартных MOSFET и CoolMOS не могут быть использованы в качестве рекуперационных при работе с «жестким» переключением на индуктивную нагрузку; во-вторых, в рассматриваемом режиме работы частоты переключения современных 1200-вольтовых NPT IGBT не превышают 20-30 кГц, хотя последние позиционируются как ULTRAFAST приборы. В то же время хорошие   результаты   показывают   новые HiPerFET и комбинированные CoolMOS. Вопрос о применении PT IGBT для жесткого переключения должен решаться в каждом конкретном случае индивидуально, поскольку, как отмечалось выше, они не обладают устойчивостью к поглощению больших величин лавинной энергии. Комбинация CoolMOS и силового диода Шоттки SiC, как показано на рис. 2, фактически является идеальной альтернативой биполярному транзистору IGBT для высоких частот переключения. Особенно перспективно, по мнению автора, использование готовых полумостовых и мостовых модулей, в которых уже решены проблемы получения низких тепловых сопротивлений, электрической изоляции кристаллов и оптимизации конструкции с целью снижения паразитных реактивностей. При этом реальная стоимость мостового инвертора в виде модуля CoolMOS+SiC и собранного на дискретных HiPerFET транзисторах с учетом конструктивных затрат практически одинакова.

Таким образом, возвращаясь к вопросу о применимости биполярных транзисторов IGBT или полевых транзисторов MOSFET в спорном диапазоне рабочих напряжений и частот (рис. 1), можно с уверенностью сказать, что в ближайшие несколько лет ответ на него будет в пользу последних.

Литература

1. C. Blake, C. Bull. IGBT or MOSFET: Choose Wisely. International Rectifier. 1989.
2. A. Dubhashi, B. Pelly. IGBT vs HEXFET Power MOSFETs For Variable Frequency Motor Drives. International Rectifier. 1987. AN-980.
3. J. Dodge. Latest Technology PT IGBTs vs. Power MOSFETs. Advanced Power Technology. PCIM China. 2003.
4. L. Lorenz, G. Deboy, A. Knapp, M. Marz. CoolMOS — a new milestone in high voltage power MOS // Proc. of the ISPSD, 99-102. 1999.
5. H. Kim, Tomas M. Jahns, G. Venkataramanan. Minimization of Reverse Recovery Effects in Hard-Switched Inverters using CoolMOS Power Switches // IEEE IAS Annual Meeting. 2001.

 

Какие транзисторы используются в сварочных инверторах?

Транзисторы для сварочных инверторов

Время чтения: 6 минут

За последние 100 лет технология сварки претерпела значительные изменения. Классические сварочные аппараты были усовершенствованы, а в продаже появились совершенно новые устройства. Наибольший вклад в развитие домашней и любительской сварки внесло изобретение инверторного сварочного аппарата. Его электронная «начинка» позволяет внедрить функции, которые недоступны классическому трансформатору или выпрямителю.

А если в сварочном аппарате применяется электроника, значит, используются и транзисторы. В этой статье мы подробно расскажем, что такое транзистор, какие транзисторы используются в сварочных инверторах и чем отличаются транзисторы IGBT в сварочном аппарате от транзисторов MOSFET.

Общая информация

Транзисторы — что это такое? Наверняка каждый, кто хоть раз сталкивался с ремонтом или банальной разборкой радиоэлектроники, слышал этот термин. Говоря простыми словами, транзистор — это электронная деталь с выводами, изготовленная из полупроводникового материала. Основная функция транзистора — это усиление или генерирование электрических сигналов, поступающих извне. Также с помощью транзисторов выполняется коммутация.

На данный момент транзисторы есть в любом электронном приборе и являются один из важнейших компонентов. В середине прошлого века сразу несколько ученых получили Нобелевскую премию за изобретение транзистора. И с тех пор это небольшое приспособление кардинально изменило мир электроники.

Транзисторы очень маленькие и компактные. Они экономичны, их производство стоит недорого. Несмотря на свой скромный размер, транзистор устойчив к механическому воздействию и долговечен. Также транзисторы способны исправно работать при низком напряжении и при высоких значениях тока. Именно благодаря этим достоинствам к концу 20-го века транзисторы стали неотъемлемой частью каждого электронного прибора. В том числе, у инверторных сварочных аппаратов.

С помощью транзисторов удалось собрать компактную схему и внедрить ее в инвертор. Таким образом, существенно снизились размеры и вес сварочного аппарата. На данный момент производители предлагают инверторы весом до 5 кг, которые можно положить в рюкзак и взять с собой на выездные работы. Также такие аппараты незаменимы при сварке на высоте или в труднодоступных местах.

В сравнении с обычным трансформатором, который использовался раньше для сварки, инверторы намного проще в освоении. А наличие дополнительных функций (например, функции горячего старта или антизалипания) помогает новичкам как можно скорее приступить к работе. И все это заслуга транзисторов.

Транзисторы в инверторах

Транзистор — это один из главных компонентов современного сварочного инвертора. Без него инвертор в принципе не будет так называться. И, поскольку сварочные инверторы уже прочно вошли в нашу жизнь, то нелишним будет узнать немного больше об их электронной «начинке». Эта информация будет полезна не столько мастерам по ремонту сварочных аппаратов, сколько самим сварщикам. Для лучшего понимая сути используемого вами оборудования.

Итак, на данный момент чаще всего в сварочных инверторах применяются транзисторы двух типов: IGBT и MOSFET. Именно благодаря им удается добиться достойного качества работ, внедрения новых функций и уменьшению габаритов аппарата.

Подробнее про IGBT

Мы решили заострить ваше внимание на IGBT транзисторах, поскольку они считаются самыми технологичными. IGBT представляет собой стандартный биполярный транзистор с изолированным затвором. Усиливает и генерирует электрические колебания. Часто применяется в инверторе. От полевого транзистора отличается тем, что генерирует силовой канал, а не управляет им. Представляет собой 2 транзистора на подложке.

Именно благодаря IGBT транзисторам удалось развить производство современных сварочных инверторов. Поскольку именно данный тип транзисторов способен работать при высоком напряжении. Очень скоро производителям стало ясно, что применение IGBT транзисторов способно вывести производство инверторов на новый уровень. Удалось значительно уменьшить размеры аппаратов и увеличить их производительность. Порой стандартный IGBT транзистор способен заменить даже тиристор.

Иногда в IGBT инверторы внедряют специальные микросхемы, которые усиливают управляющий электрический сигнал и ускоряют зарядку затворов. Это необходимо для исправного функционирования мощных переключателей.

IGBT или MOSFET?

Выше мы уже упомянули, что помимо транзисторов типа IGBT существуют еще и транзисторы MOSFET. И многие сварщики любят спорить на форумах, какие транзисторы лучше, а какие хуже. Что мы думаем по этому поводу? Сейчас узнаете.

IGBT — это биполярные транзисторы. А MOSFET — полевые. И отличий у них больше, чем многим кажется на первый взгляд. Основное отличие — максимальная мощность, которую способен выдержать транзистор. У IGBT этот показатель выше, поэтому стоят они дороже, чем MOSFET. А это значит, что управляющая схема тоже стоит дороже.

Транзисторы для сварочных инверторов

Сварка представляет собой наиболее популярный способ соединения, который может существовать в нескольких вариантах. Самой востребованной технологией считают сварку инверторным методом. Несмотря на высокое качество сварочного инвертора, бывает, что вследствие тех или иных причин, он приходит в неисправное состояние. Это может потребовать от его хозяина проведения ремонтных мероприятий.

Краткая информация об инверторах для сварки

Инвертор служит источником постоянного тока, который способствует зажиганию и поддержке электрической дуги, обеспечивающей сварочный процесс.

Процесс сварки осуществляется благодаря сварочному току значительной силы, возникающему вследствие работы трансформатора высокой частоты.

Этот факт дает возможность уменьшить размер самого трансформатора, повышает стабильность и точную регулировку выходного тока.

Сварочные мероприятия производят при наличии тока необходимой величины, который получают в несколько этапов:
• Изначально выпрямляют ток, полученный из сети;
• Осуществляют трансформацию первичного тока постоянной величины в высокочастотный ток;
• Повышают силу тока и в то же время уменьшают показатель напряжения в самом трансформаторе;
• Вторично выпрямляют ток выходной величины.

Выпрямление тока происходит благодаря диодным мостам заданной мощности. Специальные транзисторы помогают правильно изменять частоту тока, обеспечивая высокочастотные трансформаторы необходимой силой тока на выходе.

Инверторы для проведения сварочных мероприятий представляют несколько блоков. Непосредственно блок питания отвечает за стабильность сигнала на выходе.

Многообмоточный дроссель, управление, производимое благодаря транзисторам, а также, концентрация энергии в самом конденсаторе являются основополагающими факторами в схеме управления блоком. Как правило, в управлении дросселем участвуют диоды. Отдельным элементом стоит блок питания, разделенный с другими комплектующими металлической перегородкой.

Основной элемент в сварочном инверторном оборудовании представляет силовой блок. Он преобразует первичный ток, поступающий из блока питания, в выходной ток, который непосредственно используют для сварки.

Электрический ток величиной не больше 40А поступает на диодный мост, который служит первичным выпрямителем. При этом напряжение колеблется в пределах 200-250В и заданной частотой в 50 Гц.

Сам инверторный преобразователь имеет вид силового транзистора с мощностью меньше 8 кВт, при этом напряжение составляет 400 В. Сам же сигнал, который получается на выходе из преобразователя имеет частоту 100 кГц.

Увеличение показателей силы тока до показателей в 200-250А происходит за счет ленточных обмоток, которыми оснащен трансформатор высокой частоты. При вторичной обмотке показатели напряжения не более 40В.

Вторичный выпрямитель составляется из диодов с силой тока выше 250А. Его охлаждение происходит за счет наличия определенных элементов, а именно:
• Вентиляторов;
• нескольких радиаторов.
Для обеспечения стабильного сигнала на выходе дроссель монтируется на выходной плате.

Блоки управления
Как правило, основа самого блока управления представлена задающим генератором (иначе, широкоимпульсным модулятором). При наличии схемы на основе самого генератора, может использоваться микросхема.
На плато также сконцентрированы 6-10 штук конденсаторов и рабочий резонансный дроссель. Благодаря трансформатору осуществляется каскадный тип управления.

Большая часть инверторов имеет схему защиты, которую располагают на плато в силовом блоке. Отличную защиту от излишних перегрузок обеспечивает схема, которая основана на базе непосредственно микросхемы типа 561 ЛА 7.

Резисторы и заданные конденсаторы К78-2 служат основой для снабберов, которые используют в защитной системе преобразователей и выпрямителей. Наличие термовыключателя обеспечивает качественную защиту всех составляющих в силовом блоке.

Продолжительная эксплуатация даже качественного инвертора может привести к неисправностям. Поломки могут возникнуть вследствие разнообразных причин. Например, ввиду коротких замыканий в электросхемах, возникающих вследствие попадания влаги.

Иногда к неисправностям могут привести попытки сварщика произвести работы, недопустимые на данном оборудовании.

Неисправности и их варианты

Перегорание самих предохранителей может привести к ситуации, когда выходного тока на инверторе нет, в то время как на входе имеется должное напряжение. К поломке может привести и нарушение общей целостности электроцепи, которое может образоваться в любом участке инвертора.

Еще один вариант неисправностей представляют маленькие показатели сварочного тока, несмотря на самые высокие установки. Такая ситуация может возникнуть из-за недостаточной величины напряжения на входе или вследствие потерь в самих контактных зажимах.

Частые самостоятельные выключения сварочного инвертора могут свидетельствовать о коротком замыкании в электросети.

К такому же эффекту может привести перегревание составляющих силового блока. В этой ситуации может срабатывать система защиты, которая приводит к аварийному отключению.

Проведение ремонтных мероприятий и их порядок

При обнаружении любой поломки, прежде всего, следует приступать к внешнему осмотру оборудования, при котором профессионал может обнаружить различные повреждения или же прожоги вследствие короткого замыкания. Затем проверяют надежность закрепления электрокабелей в клеммах.

Независимо от результатов осмотра необходимо подтянуть зажимы кабеля, для чего пользуются ключом или отверткой. Желательно проверить целостность абсолютно всех предохранителей с помощью специального тестера.

При отсутствии эффекта от предыдущих действий нужно снять крышку от корпуса инвертора и осмотреть внутреннее содержание оборудования в поисках возможного обрыва электроцепей или следов короткого замыкания.

Для ускорения выявления причины поломки следует измерить показатели напряжения на выходе и силу входного тока с помощью мультиметра или тестера.

При отсутствии визуального повреждения оборудования следует выполнить поблочный контроль целостности электроцепи. Первым в такой ситуации осматривают блок питания, а затем, другие блоки.

Силовой блок и его ремонт

Качественный ремонт неисправностей возможен только при наличии определенного набора инструментов и измерительных приборов, а именно:
• Паяльников 40В;
• Ножей;
• Плоскогубцев;
• Кусачек;
• Амперметров на 50 и 250А;
• Осциллографа;
• Вольтметров на 50В и 250В;
• Паяльников 40В;
• Гаечного и торцового ключей.

При тестировании блока управления и силового блока следует уделить особое внимание их элементам. Типичной поломкой силового блока является поломка силового транзистора, а значит, поиски проблем целесообразно начинать с его осмотра.

Технология рабочего процесса

Наличие механических повреждений на поверхности транзистора может свидетельствовать о возможных его повреждениях. Отсутствие таковых ведет за собой тестирование с помощью мультиметра. Неисправность транзистора устраняется путем его замены на новый прибор. Для чего применяется термопаста КПТ-8, которая нужна для установки его на плато.

В случае выхода из рабочего состояния транзистора, причину нужно искать в поломке драйвера. Оценивают работу данных транзисторов управления, используя омметр. При обнаружении нерабочих деталей их отпаивают и заменяют новыми.

Наиболее надежными в устройстве сварочных инверторов считаются диодные мосты выпрямителей, однако, полностью исключить такую ситуацию невозможно.

При поиске неисправностей в диодном мосте его необходимо снять с плато и протестировать его работоспособность, присоединив все диоды между собой. Если показатели сопротивления близки к нулю, то нужно искать определенный неисправный диод. Его обнаружение ведет за собой замену на новый элемент.

При выявлении поломок в блоке управления необходимо проконтролировать параметры деталей, выдающие различные сложные сигналы. В данном случае могут возникнуть проблемы в диагностике с помощью осциллографа, что потребует участия опытного специалиста.

Причина отсутствия автоматического отключения инвертора при сильном перегреве деталей в силовом блоке может заключаться в неисправности термовыключателей. Для устранения проблем, прежде всего, следует проверить качество их прикрепления к деталям, на которых они осуществляют контроль температуры. В случае неработоспособности одного из термовыключателей его нужно заменить на новый.

Сварочные инверторы служат основным оборудованием у профессиональных сварщиков. Однако, выйти из строя может даже ультрасовременное оборудование, которое будет нуждаться в качественно проведенном ремонте.

Самостоятельное устранение небольших неполадок возможно при наличии элементарных знаний об электротехнике и наличии необходимого инструментария, которое нужно для правильного обнаружения поломок. Точная диагностика причин неисправностей поможет сократить время на их устранение до минимума.

Подбор транзисторов для сварочных инверторов — какие бывают, их отличия и характеристики

Технический прогресс за последние столетия не смог пройти мимо сварочного производства. На смену громоздкому и не удобному агрегату пришел современный инверторный сварочный аппарат.

Внедрение электронных систем в устройство, позволило максимально облегчить работу в сварочном деле. Теперь стало намного легче использовать сварку в быту.

Наличие электроники позволило включить в аппарат те функции, которые невозможно применить для старых моделей трансформаторах. Конечно, факт использования электронных элементов указывает на факт использование транзисторов.

Транзистор — что это и какие бывают

В этой статье мы постараемся максимально развернуто ответить на все эти вопросы. Подробнее опишем их отличия, какому лучше отдать своё предпочтение.

В каждой электронной конструкции используется транзистор. Он может быть и детской игрушке, и в системе наземного воздушного наблюдения. Это чудо техники используется при производстве вычислительной техники, аудио- и видео аппаратуры.

То есть к их помощи прибегать в построении любой микросхемы. Роль транзистора в инверторе — это усиление и управления электрическим током. Изобретение транзистора в 1948 году спровоцировало мощный толчок в эволюции науки и техники.

Конечно, это повлекло радикальные изменения в развитии электроники.

Транзистор играет большую роль в комплектации малогабаритных сварочных аппаратов. Важным достоинством оных считается способность безупречно работать при низком напряжении, а также при высоком значении тока.

Он используется для генерирования, усиления, коммутации и преобразования электрических сигналов. Современный инвертор имеет вес не более 5 кг.

И это благодаря внедрению компактной схемы, которую собрали при помощи транзисторов. Это повлекло уменьшение габаритов всего сварочного аппарата.

Прибор с такими размерами, очень сильно упрощает сварочную работу в малодоступных местах. Если сравнивать привычный для нас сварочный аппарат, которым пользовались раньше и инвертор, то можно с уверенностью сказать, что современный прибор намного проще в изучении и применении.

Огромная важность просматривается в количестве дополнительных функций, которые были внедрены в устройство. Именно этот факт позволяет начинающему сварщику без колебаний приступить к работе без риска.

Транзистор — это полупроводниковый прибор, главный составляющий современного сварочного инвертора.

В связи с тем, что инвертор надёжно обустроился в нашей повседневной жизни, будет полезно получить максимум информации о его электронном наполнении.

Эти знания понадобятся для понимания начинки сварочного оборудования которое вы используете. Бесспорно, большую роль играет наличие многих дополнительных функций. Это позволяет менее сварщику без колебаний приступить к работе.

И так как инвертор надёжно обустроился в нашей повседневной жизни, будет полезно получить побольше информации о его электронном наполнении. Эти знания понадобятся для понимания функций оборудования которое вы используете.

В настоящий время самыми есть два вида транзисторов, которые используются в сварочных инверторах: IGBT и MOSFET. Именно они сыграли роль в уменьшении габаритов, а так также способствовали расширению дополнительных возможностей аппарата.

Биполярный транзистор IGBT

Предлагаю обратить внимание на биполярный транзистор с изолированным затвором — это IGBT. Фактически это два транзистора на одной подложке. IGBT позволяет получить высокую силу тока на выходе, при минимальном нагреве.

Он способен усиливать и генерировать электрические колебания. Модели IGBT стали применять в сварочных инверторах, где была потребность в работе при самых высоких напряжениях.

В результате стало понятно, что производство сварочных аппаратов возможно вывести на более высокий уровень исключительно с помощью IGBT.

Очень часто для бесперебойной работы мощных выключателей в транзистор IGBT вживляют специальные микросхемы.

Какой лучше?

Чуть выше мы упоминали ещё об одном транзисторе MOSFET. Очень часто между специалистов сварочного дела возникает спор какой транзистор лучше. Как мы можем прокомментировать данную ситуацию?

Между этими двумя видами существует достаточно много различий. Правда с первого взгляда их не просто определить. MOSFET,- это полевой транзистор. IGBT — это биполярный.

Самое главное — это предельная мощность, которую должен выдерживать транзистор. У MOSFET эти показатели ниже, а у IGBT мощность выше. Естественно этот фактор влияет и на разницу стоимости прибора.

Интересно что в характеристиках мы видим много конкретных различий, но в действительности на практике такой разницы не ощущается. Использование транспорта MOSFET, а не IGBT на процесс работы никак не влияет.

Кроме того, IGBT инвертор будет намного дороже в обслуживании. В случае поломки для этого аппарата очень не просто найти хорошего мастера и расходники. Эти факторы ощутимо влияют на стоимость IGBT.

Поэтому для бытовой сварки рекомендуем хороший и бюджетный в обслуживании инвертор MOSFET.

Вся ценность и превосходство IGBT появляются в аппарате, который предназначен для высоковольтных подключений. Но это уже профессиональные сварочные работы. И вот здесь огромная мощность играет первую роль.

В других случаях, для любительской сварки разницы между MOSFET и IGBT нет никакой. Вид транзистора не играет никакой роли для новичков. Но вот для квалифицированного професионала все -таки IGBT инвертор.

Хоть они дороже в обслуживании, но зато позволяют использовать больше мощности.

Подведем итог

В завершение нашей статьи хочется порекомендовать новичка в сварочном деле не волновать о выборе транзисторов. MOSFET сравнительно дешевле в ремонте и для вас будет привести его в рабочее состояние намного легче.

А если вы мастер сварочного дела, то конечно для работы вам будет нужно IGBT инвертор. Разумеется, их обслуживание будет дороже, но зато есть возможность использовать больше мощности.

В любом случае, какой бы прибор вы не выберите, современный и компактный инвертор будет помогать вам при выполнении любых сварочных работ.

Дополнительные функции помогут даже абсолютному новичку почувствовать себя мастером сварочных работ. Конечно, инверторный сварочный прибор намного сложнее чем классический трансформатор.

Но вот только вряд ли вы захотите отказаться от многочисленных функций в современном аппарате, от их стабильности и надёжности. А вы как считаете? Интересно ваше мнение. Делитесь ниже в комментариях. Удачи вам в вашем деле.

Транзисторы для сварочных инверторов: техническое описание

Самым популярным методом соединения является сварка. Существует несколько её разновидностей. Одним из популярных является сварка инверторным способом. Сварочный инвертор является надёжным оборудованием, но, тем не менее нередко возникают ситуации, когда он выходит из строя.

Причины, по которым это происходит, могут быть самыми разными. Если оборудование, которое используется для сварочных работ, перешло в нерабочее состояние, то перед владельцем возникает задача с его ремонтом.

Общие сведения об инверторах

Под инвертором следует понимать источник постоянного тока, благодаря которому обеспечивается зажигание и поддержание электрической дуги. А, как все знают, именно её посредством выполняется сварка металлов.

В основу работы этого оборудования заложено следующее: сварка производится посредством сварочного тока значительной силы, который возникает посредством высокочастотного трансформатора.

Это даёт возможность для уменьшения размеров трансформатора, а также позволяет повысить стабильность и улучшить возможность регулировки выходного тока.

Ряд этапов включает процесс получения тока нужной силы для выполнения сварочных работ:

1. Первичное выпрямление электрического тока, полученного из сети.
2. Осуществление трансформации первичного постоянного тока в электрический высокой частоты.
3. Повышение силы тока с одновременным уменьшением величины напряжения в трансформаторе.
4. Вторичное выпрямление электрического тока выходной силы.

Процесс выпрямления тока осуществляется посредством диодных мостов определённой мощности. Для изменения частоты используются мощные транзисторы. Высокочастотным трансформатором обеспечивается необходимая сила выходного тока.

Конструкция инверторов

Несколько основных блоков имеет в составе своей конструкции инверторное оборудование, предназначенное для выполнения сварочных работ. Стабилизация выходного сигнала обеспечивается благодаря блоку питания.

На многообмоточном дросселе и наличии управления, осуществляемого при помощи транзисторов, а также накоплении в конденсаторе энергии основана схема управления блоком. Помимо этого, диоды используются в системе управления дросселем. Отдельно от других блоков располагается блок питания. В большинстве моделей сварочных инверторов от других блоков он отделён, как правило, перегородкой из металла.

Если говорить об основном элементе сварочного инверторного оборудования, то таковым является силовой блок. Его посредством обеспечивается процесс преобразования первичного тока, поступающего от блока питания, до выходного сварочного тока, который можно использовать для ведения сварочных работ.

Диодный мост, на который осуществляется подача электрического тока силой не более 40А, представляет собой первичный выпрямитель. Величина подаваемого напряжения варьируется в диапазоне от 200 до 250В с частотой 50 Гц.

Своим видом инверторный преобразователь представляет силовой транзистор, у которого такой показатель, как мощность составляет менее 8 кВт. Рабочее напряжение находится на уровне 400В. С преобразователя выходит сигнал, у которого частота составляет 100 кГц.

В оснащении высокочастотного трансформатора имеются ленточные обмотки, благодаря чему обеспечивается увеличение тока до величины 200–250А, а во вторичной обмотке величина напряжения не превышает 40В.

На базе мощных диодов, у которых рабочая сила тока не менее 250А, собирается вторичный выпрямитель. Рабочее напряжение у него может доходить до 100В. Конструкцией предусматривается наличие элементов, обеспечивающих его обязательное охлаждение:

Чтобы обеспечить стабилизацию выходного сигнала дроссель устанавливается на выходную плату.

Блоки управления

Задающий генератор или широко импульсный модулятор используется в качестве основы для блока управления. Если на основе генератора собрана схема, то в качестве него используется микросхема.

Кроме неё, резонансный дроссель размещается на плато, а помимо них ещё и конденсаторы. Их устанавливают в количестве 6 или 10 штук. Трансформатором обеспечивается схема управления каскадного типа.

В большинство моделей инверторов схема защиты собрана на плато силового блока для обеспечения надёжной защиты соответствующего элемента. Для эффективной защиты от перегрузок при использовании оборудования в нём используется схема на базе микросхемы 561 ЛА 7.

Снабберы применяются в системе защиты выпрямителей и преобразователей на основе резисторов и конденсаторов К78–2. Установка термовыключателя позволяет обеспечить надёжную тепловую защиту элементов силового блока.

Основные причины неисправности сварочных инверторов

Даже самый современный надёжный сварочный инвертор при продолжительной эксплуатации выходит из строя. Причины поломок могут быть самыми разными. Чаще всего это связано с короткими замыканиями в электрических схемах. Они возникают из-за попадания туда влаги.

В некоторых случаях неисправным аппарат становится из-за попыток сварщика производить работы, на которые это оборудование не рассчитано.

Например, некоторые специалисты используют сварочный инвертор небольших габаритов для операций по резке железнодорожного рельса. Решение такой задачи с помощью этого оборудования, конечно же, приведёт к серьёзным перегрузкам и как следствие, к выходу оборудования из строя.

Основные виды неисправностей

Существует довольно много неисправностей, которые приводят к неработоспособности сварочного инвертора.

Прежде всего, это случаи, когда при наличии необходимого входного напряжения электрический ток на выходе инвертора отсутствует. Возникновение такой неисправности связано с перегоранием предохранителей. В некоторых случаях она может возникать по причине нарушения целостности электроцепи, которая может появиться в любой зоне инвертора.

Другим видом неисправности является недостижение сварочным током нужных значений даже при максимальных установках. Основной причиной возникновения такой неисправности сварочного инвертора может быть недостаточная величина входного напряжения. Также причиной подобной неполадки могут быть потери, возникшие в контактных зажимах.

Если при выполнении работ с использованием сварочного инвертора часто происходит самопроизвольное отключение оборудования, то это говорит о наличии короткого замыкания в электрической цепи.

Также это может указывать на сильный перегрев элементов силового блока. При этом в нормальном режиме может работать система защиты, благодаря которой обеспечивается аварийное отключение.

Порядок проведения ремонта сварочного инверторного оборудования

Вне зависимости от неисправности, с которой столкнулся специалист, использующий сварочный инвертор, ремонт необходимо начинать с внешнего осмотра агрегата. Он поможет определить наличие на корпусе механических повреждений или следов от короткого замыкания в виде прожогов или почернения. После этого необходимо проверить, насколько надёжно закреплены в клеммах электрокабели.

Вне зависимости от результатов проведённой проверки следует выполнить подтягивание зажимов кабеля при помощи отвёртки или ключа. Также нелишним будет выполнить проверку целостности предохранителей, используя для этого тестер.

Если после проведённых манипуляций неисправность не устранена, то необходимо снять крышку корпуса инверторного оборудования. После этого нужно тщательно осмотреть внутренности агрегатов с целью выявления обрывов электрических цепей. В процессе осмотра необходимо искать следы воздействия короткого замыкания.

Чтобы быстрее найти причину неисправности, можно выполнить измерение величины выходного напряжения, а также силы входного тока. Для выполнения измерительных работ необходимо использовать тестер или мультиметр.

Если явная неисправность сварочного оборудования отсутствует, то в этом случае выполняется поблочный контроль целостности электрической цепи. Выполнение проверки начинается с блока питания, постепенно переходя к осмотру других блоков.

Ремонт силового блока инверторного оборудования

Для качественного устранения неисправностей нужно основательно подготовиться к ремонту, при проведении которого в обязательном порядке должен использоваться определённый набор инструментов.

Выполняя проверку и ремонт сварочных инверторов, у специалистов часто возникает необходимость в использовании специальных инструментов и измерительных приборов:

• плоскогубцы;
• паяльники 40 Вт;
• отвёртка;
• гаечный и торцовый ключ;
• нож;
• кусачки;
• амперметр на 50 и 250А;
• вольтметры на 50В в 250В;
• осциллограф.

Выполнив проверку силового блока и блока управления сварочного инвертора, необходимо в первую очередь проверить основные их элементы. Если говорить о неисправностях силового блока, то наиболее распространённым является выход из строя силового транзистора. Поэтому поиск неисправности в этом блоке следует начинать именно с него.

Технология работ

Определить то, что транзистор неисправен, можно по следам повреждения на его поверхности. Если визуальный осмотр не помог определить состояние транзистора, то следует выполнить проверку его состояния при помощи мультиметра. Если транзистор вышел из строя, то его необходимо заменить новым. Установка нового прибора на плато выполняется с использованием термопасты КПТ-8.

Если в сварочном инверторе оказался неисправен транзистор, то его неработоспособное состояние сопровождается выходом из строя одного из его драйверов. Следует выполнить проверку этих транзисторов управления, используя в качестве прибора для оценки работоспособности омметр. Обнаружив неисправные детали, их необходимо отпаять, а потом заменить новыми.

В современных моделях сварочных инверторов диодные мосты выпрямителей являются наиболее надёжными из деталей инвертора в сравнении с транзисторами. Но их проверку также следует провести.

Для того чтобы точно определить причину неисправности, необходимо снять диодный мост с плато, а потом проверить его состояние в условиях подсоединения всех диодов между собой. При показаниях сопротивления после проверки близких к нулю необходимо искать конкретный диод, который находится в нерабочем состоянии. Обнаружив его, этот неисправный элемент придётся заменить новым.

Выполнение ремонта блока управления связано, прежде всего, с выполнением проверки параметров деталей, которые выдают сигналы сложных видов. Это может приводить к проблемам в диагностике неисправностей с использованием осциллографов. В таких случаях выполнение ремонта блоков следует доверить специалистам.

Если при возникновении перегрева элементов силового блока отключения сварочного инвертора не происходит, то в термовыключателях следует искать причины неисправности. Для того чтобы определить их, необходимо выполнить проверку надёжности крепления деталей, на которых они контролируют температуру. Если при проверке выясняется, что один из термовыключателей не срабатывает, то необходимо выполнить замену неисправного новым.

Специалисты-сварщики часто, выполняя сварочные работы, в качестве основного оборудования используют сварочные инверторы. При продолжительной эксплуатации даже самое современное оборудование может выходить из строя. В этом случае необходимо качественно выполнить ремонт.

Устранить небольшие неисправности можно своими силами. Для этого нужно лишь иметь представление об основах электротехники и иметь в своём распоряжении специальный инструмент для поиска неисправностей. Правильная диагностика причины выхода из строя сварочного инвертора поможет затратить минимум времени на выполнение ремонта и быстрее вернуть ему рабочее состояние.

Транзисторы для сварочных инверторов

Сварочная технология прочно и уверенно вошла в нашу жизнь, и без качественного соединения поверхности металлических изделий невозможно представить себе нашу жизнь. Обилие сварочных технологий позволяет на первое место выдвинуть инверторную технологию, где можно добиться высокого качества сварных швов и соединений. Силовые транзисторы для сварочных инверторов по праву называют сердцем прибора. Правильный выбор устройства зависит от эффективного расчёта мощности и прочих технических характеристик сварочного прибора.

Что такое инвертор, и правильный выбор основных узлов и компонентов

Чтобы понять, какие транзисторы используются в сварочных инверторах, необходимо знать строение и принцип работы инверторного оборудования. Инвертор в широком понимании, это универсальный источник постоянного тока, который обеспечивает процесс зажигания дуги и поддержания оптимального режима работы. Сварка осуществляется при помощи подачи значительной силы тока на прибор, за счёт внедрённого в конструкции высокочастотного трансформатора. В данном случае можно использовать уменьшенный вариант трансформатора, и увеличить стабильность и эффективный режим регулировки силы тока, который обеспечивается за счёт внедрения IGBT транзистора для сварочного инвертора.

IGBT транзисторы для сварочного инвертора

На сегодняшний день, рынок сварочного оборудования представлен различными вариантами техники, которые имеют уникальные свойства и принцип работы, который определяет в конечном итоге, почему горят транзисторы в сварочном инверторе. В настоящее время варианты сварочного инвертора представлены следующими агрегатами:

• Сварка ручного типа с плавящимися электродами, серийный ряд manual metal arc, ММА. Ручная сварочная аппаратура, работающая в среде защитных газов tungsten inert gas, TIG. Полуавтоматическая технология сварки с использованием инертных газов, типовое исполнение- metal inertgas, MIG. Сварочные приборы на основе работы активных газов типа metal active gas, MAG.
• Сварочные агрегаты с инверторным принципом функционирования – трансформаторные приборы, а также полностью инверторное оборудование.
• Агрегаты с постоянным режимом выходного тока подачи, например для сварки металлов стали, а также с переменным режимом работы, например для пайки алюминия, или чугуна.

Как видно, для каждого типа оборудования предъявляются свои условия эксплуатации и, следовательно, необходимо выбирать импортные и отечественные марки транзисторов для сварочных инверторов, и иногда в соответствующей комбинации.

«Обратите внимание!Чаще всего в работе используются инверторные установки, которые работают по принципу ММА.»

Такие типы устройства неприхотливы и отлично зарекомендовали себя как в частном домашнем хозяйстве, так и на производственном участке.

Технические компоненты

Общая структура работы такого устройства простая, и включает в себя основной источник тока, опциональный элемент выпрямителя для выходного тока, общий блок управления.

Качественный источник тока может быть полностью реализован на базе трансформаторной технологии или исключительно на базе инверторной системы, где силовые транзисторы для сварочных инверторов играют важную роль качественной работоспособности устройства.

Для трансформаторных установок допускается самостоятельное ручное регулирование работы прибора, но среди недостатков выделяется грубый режим регулировки, низкий уровень качества сварного шва. Инверторные установки, наоборот, имея самый простой сварочный инвертор на одном транзисторе обеспечивают высокое качество образования шва, которые сочетаются с силовыми полупроводниковыми элементами.

Транзисторы для инверторов

Основными техническими компонентами, обеспечивающие высокое качество сварочных работ, является наличие IGBT-транзисторов, а также универсальных быстродействующих диодов. В этом случае возникает резонный вопрос, как проверить IGBT транзистор сварочного инвертора. Укажем основные данные транзисторных компонентов для сварки версии IGBT

Сверхнизкая энергия осуществления выключения, работа до 600 В, частота до 1200 кГц

Малое напряжение насыщенного принципа воздействия. Низкая энергия выключения. Напряжение до 650 Вольт, частота до 50 кГц

Низкий эффект режима выключения. Напряжение подачи – до 1200 вольт, частота до 35 кГц.

Низкое напряжение режима насыщения, напряжение сети до 1200 Вольт, частотный параметр – до 20 кГц

Режим малого прямого падения напряжения, и минимальный режим эффекта восстановления работоспособности.

Особенности работы транзисторных узлов

Наиболее частая схема применения внутри инверторов используется по технологии push-pull, мостовой принцип функционирования, полумостовой вариант рабочего инвертора, полумостовой комплексный несимметричный вариант исполнения инверторного прибора или косой полумост. Несмотря на достаточное обилие топологий, замена транзистора FGh50N60 в сварочном инверторе по общим требованиям является стандартным, куда включается следующее:

• Высокий режим напряжения. Для эффективной замены транзисторов в сварочных инверторах, общие данные сети напряжения должны быть выше 600 Вольт.
• Большие параметры коммутационных токов. Среднее значение показателя должен быть не менее десятков ампер, а максимальные параметры могут показывать отметку за сотни Амперов.
• Режим высокой частоты переключения. В зависимости от габаритов трансформатора внутри прибора, можно увеличить частоту прибора, а также индуктивность для модели выходного фильтра.
• Для режима минимизации потерь на включение и выключение агрегата, можно узнать, как проверить транзисторы сварочного инвертора, при помощи малого значения подачи энергии на режим включения (Евкл), а также на режим выключения (Евыкл). В данном случае будут минимизированы все потери.
• Для минимизации возможных потерь, используем низкое значение для напряжения режима насыщения, или Uкэ нас.
• Жесткий эффект коммутации, должен быть стойкий для транзисторов для сварочных инверторов Ресанта. Инверторное оборудование в данном случае работает только с индуктивным режимом нагрузки.
• Параметры короткого замыкания. Аппарат должен иметь режим стойкости для данного параметра, эти сведения являются исключительно критичными для мостовых и полумостовых вариантов инверторной техники.

Как рассчитать потерю мощности на IGBT?

Рекомендуем для детального расчёта правильного выбора транзисторных систем использовать ниже приведённую схему.

Проверка IGBT и MOSFET транзисторов — Меандр — занимательная электроника

Порядок проверки IGBT и MOSFET такой.

Шаг 1. Необходимо убедится в отсутствии коротких замыканий между затвором и эмиттером IGBT (затвором и истоком MOSFET), прозвонив сопротивления между соответствующими выводами в обоих направлениях.

Шаг 2. Необходимо убедится в отсутствии коротких замыканий между коллектором и эмиттером IGBT (истоком и стоком MOSFET), прозвонив сопротивления между соответствующими выводами в обоих направлениях. Перед этим необходимо перемычкой закоротить выводы затвора и эмиттера транзистора. Но лучше будет не закорачивать затвор и эмиттер транзистора, а просто зарядить входную емкость затвор-эмиттер отрицательным напряжением. Для этого кратковременно и одновременно прикасаемся щупом «СОМ» мультиметра к затвору, а щупом «V/Ω/f» к эмиттеру.

Некоторые IGBT транзисторы, как и MOSFET, имеют встроенный встречно-параллельный диод, подключенный катодом к коллектору транзистора, а анодом к эмиттеру (см. рисунок). Если транзистор имеет такой диод, то последний должен соответствующим образом прозвониться между эмиттером и коллектором транзистора.

Шаг 3. Теперь убедимся в функциональности транзистора. Для этого необходимо зарядить входную емкость затвор-эмиттер положительным напряжением. Для этого кратковременно и одновременно прикасаемся щупом «V/Ω/f» мультиметра к затвору, а щупом «СОМ» к эмиттеру. После этого проверяем состояние перехода коллектор-эмиттер транзистора, подключив щуп «V/Ω/f» мультиметра к коллектору, а щуп «СОМ» к эмиттеру. На переходе коллектор-эмиттер должно падать небольшое напряжение величиной 0,5—1,5 В.

Меньшее значение напряжения соответствует низковольтным транзисторам, а большее высоковольтным.

Величина падения напряжения должна быть стабильной, по крайней мере, в течение нескольких секунд, что говорит об отсутствии утечки входной емкости транзистора.

Иногда напряжения мультиметра может не хватить для того чтобы полностью открыть IGBT транзистор (характерно для высоковольтных IGBT). В этом случае входную емкость транзистора можно зарядить от источника постоянного напряжения величиной 9—15 В. Зарядку лучше производить через резистор величиной 1—2 кОм.

IGBT транзисторы. Справочник. Характеристики и параметры.

Отечественные производители IGBT (БТИЗ) транзисторов IGBT справочник составлен из транзисторов, входящих в прайсы интернет-магазинов. Кроме того, приведены близкие по параметрам MOSFET транзисторы, которые могут составить конкуренцию IGBT (а где-то и лучше, если главным параметром становится быстродействие). IGBT транзисторы на напряжение до 600В   IGBT транзисторы на напряжение до 1200В   IGBT транзисторы частотой 1-5 кГц   IGBT транзисторы с максимальной частотой до 20кГц   Высокочастотные IGBT транзисторы   IGBT транзисторы Без диода   CoPack IGBT транзисторы С диодом   Показать все
Основные характеристики IGBT.
IGBT	MOSFET	PDF	Imax, A/ Uce(on),В	Корпус	Примечание
Указан максимальный допустимый постоянный ток при Ткорп=100ºС и типичное падение напряжения при этом токе и Тj=150ºС
1. IGBT транзисторы на напряжение до 600В
IRG4IBC20UD			6.0/1.87	ТО-220F	UFAST, диод, изолир корп	справочные данные на IGBT транзистор в изолированном корпусе IRG4IBC20UD
IRG4IBC20KD			6.3/2.05	ТО-220F	FAST,диод,КЗ уст, изолир крп
IRG4BC20UD	IRF840		6.5/1.87	ТО-220	UFAST, диод	IGBT и MOSFET транзисторы, аналогичные по характеристикам
IRG4BC20W			6.5/2.05	ТО-220	FAST	ультрабыстрый IGBT транзистор IRG4BC20W, справочные данные
IRG4BC15UD	SPP11N60		7.8/2.21	ТО-220	UFAST, диод	IGBT и MOSFET транзисторы
IRG4IBC30UD	SPP17N80		8.9/1.90	ТО-220F	UFAST, диод, изолир корп	IGBT и MOSFET транзисторы, близкие по характеристикам
IRG4BC30W-S			12/1.95	D2pak	UFAST	IGBT транзистор IRG4BC30W для корректоров мощности, справочные данные
IRGS10B60KD			12/2.20	D2pak	диод, КЗ уст	IGBT транзистор с диодом IRGS10B60KD, характеристики
IRG4RC20F			12/2.04	D2pak		IGBT транзистор для поверхностного монтажа IRG4RC20F
IRG4BC30U IRG4PC30U			12/2.09	ТО-220 TO-247	UFAST	ультрабыстрые IGBT транзисторы IRG4BC30U и IRG4PC30U,, справочные данные
HGTP12N60C3			12/1.85	ТО-220	КЗ уст	IGBT транзистор HGTP12N60C3, справочные данные
HGTP12N60C3D			12/1.85	ТО-220	диод, КЗ уст	IGBT транзистор с антипараллельным диодом HGTP12N60C3, справочные данные
IRG4BC30W IRG4PC30W	SPP20N60 SPW20N60		12/1.95	TO-220 ТО-247	UFAST	IGBT транзисторы для корректоров мощности IRG4PC30W и близкие по характеристикам MOSFET транзисторы
IRG4BC30UD IRG4PC30UD	BUZ30A IRFP460		12/2.09	TO-220 ТО-247	UFAST, диод	ультрабыстрый IGBT транзистор с диодом IRG4PC30UD, характеристики и близкие MOSFET аналоги
HGTG12N60B3			12/1.70	ТО-247	FAST	HGTG12N60B3 — ультрабыстрый IGBT транзистор, характеристики
HGTG12N60C3D			12/1.85	ТО-247	диод, КЗ уст	HGTG12N60C3 — IGBT транзистор с диодом, параметры
SKP15N60	IRFP360 IRFP22N60		15/2.30	ТО-220	UFAST,диод,КЗ уст	SKP15N60 — ультрабыстрый IGBT транзистор с диодом в корпусе TO-220, характеристики и близкие MOSFET аналоги
IRG4BC30K-S IRG4BC30K			16/2.36	D2Pak TO-220	FAST,КЗ уст	IRG4BC30K-S и IRG4BC30K — IGBT транзисторы, оптимизированные под управление электродвигателями
IRG4BC30KD-S IRG4BC30KD IRG4PC30KD	IRFP27N60		16/2.36	D2Pak TO-220 TO-247	FAST,диод,КЗ уст	ультрабыстрые IGBT транзисторы IRG4BC30KD-S, IRG4BC30KD, IRG4PC30KD, справочные данные, MOSFET транзистор IRFP27N60
IRG4BC30FD-S IRG4PC30FD			17/1.70	D2Pak TO-247	+ диод	IGBT транзисторы IRG4BC30FD и IRG4PC30FD с низким падением напряжения, справочные данные
IRG4BC30F			17/1.70	ТО-220		IGBT транзистор IRG4BC30F с низки падением напряжения
IRG4PC30S			18/1.45	ТО-247		IGBT транзистор IRG4PC30S с низким падением напряжения
IRGS8B60K			19/2.70	D2pak	КЗ уст	IGBT транзистор IRGS8B60K, справочные данные
IRG4BC40U IRG4PC40U	IRFP27N60		20/1.70	ТО-220 TO-247	UFAST	характеристики IGBT транзисторов IRG4BC40U и IRG4PC40U, MOSFET транзистор IRFP27N60 с аналогичными параметрами
IRG4PC40UD	IRFP31N50 IRFP27N60		20/1.70	ТО-247	UFAST, диод	IGBT и MOSFET транзисторы, близкие по характеристикам
IRG4BC40W IRG4PC40W			20/1.90	ТО-220 TO-247	UFAST	IGBT транзисторы для PFC IRG4BC40W и IRG4PC40W
HGTG20N60B3			20/2.10	ТО-247	FAST, КЗ уст	ультрабыстрый IGBT транзистор HGTG20N60B3, характеристики
HGTG20N60B3D			20/2.10	ТО-247	FAST,диод,КЗ уст	IGBT с антипараллельным диодом HGTG20N60B3D, справочные данные
IRGB20B60PD1 IRGB20B60PD			22/3.30	ТО-20 TO-247	UFAST, диод	ультрабыстрый IGBT транзистор IRGB20B60PD с диодом
IRGP4062D	IRFPS40N60		24/2.03	ТО247	UFAST,диод,КЗ уст	ультрабыстрый IGBT и MOSFET транзисторы IRGB20B60PD и IRFPS40N60, характеристики
IRG4PC40K			25/2.14	ТО-247	FAST, КЗ уст	быстрый IGBT транзистор IRG4PC40K на ток до 25А
IRG4PC40KD			25/2.14	ТО-27	FAST, диод, КЗ уст	IGBT с диодом IRG4PC40KD
IRG4BC40F IRG4PC40F			27/1.6	ТО-220 TO-247		IGBT с низким падением напряжения IRG4PC40F, среднечастотного диапазона
IRG4PC40FD			27/.56	ТО-247	+диод
IRG4PC50UD	IRFPS40N50		27/1.60	ТО-247	UFAST, диод	ультрабыстрый IGBT транзистор с диодом IRG4PC50UD, справочные данные
IRG4PC50W			27/1.71	ТО-247	UFAST	IGBT и MOSFET транзисторы IRG4PC50W и IRFPS40N50, справочные данные
SGP30N60			30/2.50	ТO-220	FAST, КЗ уст	IGBT транзистор SGP30N60, устойчивый к короткому замыканию
SGW30N60			30/2.50	ТО-247	FAST, КЗ уст	IGBT транзистор SGW30N60, характеристики и параметры
IRG4PC50K			30/1.84	ТО-247	FAST, КЗ уст.	igbt IRG4PC50K на ток до 30А
IRG4PC50KD			30/1.84	ТО-247	FAST,диод,КЗ уст.	igbt транзистор IRG4PC50KD с диодом, на ток до 30А
IRGP35B60PD			34/3.00	ТО-247	UFAST, диод	ультрабыстрый igbt с диодом IRGP35B60PD, характеристики
IRG4PC50F			39/1.53	ТО-247		мощный медленный, но зато с низким падением напряжения igbt IRG4PC50F
IRG4PC50FD			39/1.53	ТО-247	+диод	мощный igbt транзистор с диодом IRG4PC50FD
HGTG40N60B3	IPW60R045		40/1.50	ТО-247	FAST, КЗ уст	Ультрабыстрые IGBT транзисторы HGTG40N60B3, справочные данные
IRG4PC50S			41/1.28	ТО-247		мощные IGBT транзисторы IRG4PC50S, параметры
IRGP50B60PD1			45/3.10	ТО-247	UFAST,диод	мощный ультрабыстрый IGBT транзистор с диодом IRGP50B60PD, характеристики
IRGP4063D			48/2.05	ТО-247	UFAST,диод,КЗ уст	мощный IGBT IRGP4063D — транзистор, устойчивый к короткому замыканию
IRGP4068D			48/2.05	ТО-247	UFAST,диод,КЗ уст	мощный IGBT транзистор, устойчивый к короткому замыканию IRGP4068D
IRGS30B60K IRGB30B60K			50/2.60	D2pak ТО-220	КЗ уст.	мощные IGBT транзисторы IRGS30B60K и IRGB30B60K
SGW50N60			50/3.15	ТО-247	FAST, КЗ уст	мощный быстрый IGBT транзистор SGW50N60, устойчивый к короткому замыканию
IRG4PSC71K			60/1.81	S-247	FAST,КЗ уст	мощный быстрый IGBT транзистор IRG4PSC71K, устойчивый к короткому замыканию
IRG4PSC71KD			60/1.81	S-247	FAST,диод,КЗ уст	мощный быстрый IGBT транзистор IRG4PSC71KD, с диодом, устойчивый к короткому замыканию
IRG4PSC71U			60/1.71	S-247	UFAST	мощный ультрабыстрый IGBT транзистор IRG4PSC71U
IRG4PSC71UD	IRFP4668		60/1.71	S-247	UFAST, диод	мощный ультрабыстрый IGBT транзистор с диодом IRG4PSC71UD и MOSFET транзистор IRFP4668
IXGH60N60C2			60/1.80	TO-247	UFAST	мощный ультрабыстрый IGBT транзистор IXGH60N60C2 и близкий по току MOSFET
2. IGBT транзисторы на напряжение до 1200В
SGP02N120			2.8/3.70	ТО-220	FAST, КЗ уст	igbt 1200v, 2.8A
IRG4Ph30K	IRFPG50		5.0/2.84	О-247	КЗ уст	igbt на ток до 5А
IRG4Bh30K-S			5.0/2.84	2Pak	КЗ уст	igbt на напряжение до 1200В
SGP07N120			8.0/3.70	ТО-220	FAST, КЗ уст	ультрабыстрый igbt, напряжение до 1200В
IRG4Ph40K			10/3.01	ТО-247	FAST, КЗ уст	ультрабыстрый igbt транзистор, напряжение до 1200В
IRG4Ph40KD			10/3.01	ТО-247	FAST, диод,КЗ уст	ультрабыстрый igbt с диодом, ток до 10А
IRG4Ph50KD			15/2.53	ТО-247	FAST, диод,КЗ уст	igbt с диодом, ток до 15А
BUP203			15/4.00	ТО-220	FAST, 1000В	IGBT транзистор BUP203, характеристики
SKW15N120			15/3.70	ТО-247	FAST,диод,КЗ уст	igbt с диодом, ток до 10А
IRG7Ph40K10D			16/2.60	ТО-247	FAST,диод,КЗ уст.	ультрабыстрый IGBT транзистор IRG7Ph40K10D, справочные данные
BUP314S			17/4.60	ТО-21	FAST	igbt, ток до 17А
IRGPh50F			17/3.00	ТО247		транзистор igbt, напряжение до 1200В
BUP213			20/3.60	ТО-220	FAST	транзистор igbt, ток до 20А
IRGP20B120U-E			20/3.89	ТО-247	UFAST, КЗ ст.	транзистор igbt, напряжение до 1200В
IRGP20B120UD-E			20/3.89	ТО-247	UFAST,диод,КЗ ут.	транзистор igbt, ток до 20А
IRG4Ph50U			21/2.47	ТО-247	UFAST	транзистор igbt, ток до 21А
IRG4Ph50UD			21/2.47	ТО-247	UFAST, диод	высоковольтный транзистор igbt, ток до 21А
IRG7Ph40K10	IPW90R120		23/4.00	ТО-247	КЗ уст.	IGBT транзистор IRG7Ph40K10, подробные характеристики
IRG4PH50KD			24/2.54	ТО-247	FAST, диод,КЗ ус
IRG4PH50U			24/2.54	ТО-247	UFAST
IRG4PH50UD			24/2.54	ТО-247	UFAST, диод
SGW25N120			25/3.70	ТО-247	FAST, КЗ уст
SKW25N120			25/3.70	ТО-247	FAST,диод,КЗ уст
IRG4PF50W			28/2.12	ТО-247	UFAST, 900В
IRG4PF50WD			28/2.12	ТО-247	UFAST, диод, 900В
IRGP30B120KD			30/2.98	ТО-247	FAST,диод,КЗ уст.
BUP314			33/3.80	ТО-218	FAST
BUP314D			33/3.80	ТО-218	UFAST, диод	IGBT транзистор с диодом BUP314D , справочные данные
HGTG27N120B			34/3.90	ТО-247	FAST, КЗ уст
IRGPS40B120U			40/3.88	S-247	UFAST, КЗ уст	мощный ультрабыстрый высоковольтный IGBT IRGPS40B120U
IRG4PSH71K			42/2.60	S-247	FAST, КЗ уст	мощный быстрый высоковольтный IGBT транзистор IRG4PSH71K
IRG4PSH71KD			42/2.60	S-247	FAST,диод,КЗ уст	мощный быстрый высоковольтный IGBT транзистор с диодом IRG4PSH71KD
IRG4PSH71U			50/2.40	S-247	UFAST	мощный ультрабыстрый высоковольтный IGBT транзистор IRG4PSH71U
IRG4PSH71UD			50/2.25	S-247	UFAST, диод
IRG7Ph52U			60/3.10	ТО-247	UFAST	мощный ультрабыстрый высоковольтный IGBT транзистор IRG7Ph52U, характеристики
IRGPS60B120KD			60/3.04	S-247	FAST,диод, КЗ уст	мощный IGBT транзистор с диодом IRGPS60B120KD
IRG7PSH73K10			75/2.60	S-247	FAST,КЗ уст	мощный устойчивый к короткому замыканию IGBT транзистор IRG7PSH73K10
						На главную

Разница между IGBT и MOSFET (Технологии)

IGBT против MOSFET

MOSFET (полевой транзистор на основе оксида металла и полупроводника) и IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) представляют собой два типа транзисторов, и оба они относятся к категории, управляемой затвором. Оба устройства имеют похожие структуры с различными типами полупроводниковых слоев.

Полевой транзистор на основе оксидов металлов и полупроводников (MOSFET)

MOSFET — это тип полевого транзистора (FET), который состоит из трех клемм, известных как «Gate», «Source» и «Drain». Здесь ток утечки контролируется напряжением затвора. Поэтому МОП-транзисторы являются устройствами, контролируемыми напряжением.

МОП-транзисторы доступны в четырех различных типах, таких как n-канал или p-канал, либо в режиме истощения, либо в режиме улучшения. Сток и источник выполнены из полупроводника n-типа для n-канальных МОП-транзисторов и аналогично для p-канальных устройств. Ворота изготовлены из металла и отделены от источника и стока с помощью оксида металла. Эта изоляция вызывает низкое энергопотребление, и это является преимуществом в MOSFET. Поэтому MOSFET используется в цифровой логике CMOS, где p-и n-канальные MOSFET используются в качестве строительных блоков для минимизации энергопотребления..

Хотя концепция MOSFET была предложена очень рано (в 1925 г.), она была практически реализована в 1959 г. в лабораториях Bell..

Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT)

IGBT — это полупроводниковое устройство с тремя контактами, известными как «Излучатель», «Коллектор» и «Ворота». Это тип транзистора, который может обрабатывать большее количество энергии и имеет более высокую скорость переключения, что делает его очень эффективным. IGBT был представлен на рынке в 1980-х годах.

IGBT имеет комбинированные функции как MOSFET, так и транзистора с биполярным переходом (BJT). Он управляется затвором, как MOSFET, и имеет текущие характеристики напряжения, такие как BJT. Следовательно, он обладает преимуществами как высокой управляемости током, так и простоты управления. Модули IGBT (состоят из нескольких устройств) могут обрабатывать киловатты мощности.

Разница между IGBT и MOSFET 1. Хотя IGBT и MOSFET являются устройствами, контролируемыми напряжением, IGBT имеет BJT-подобные характеристики проводимости. 2. Клеммы IGBT известны как излучатель, коллектор и затвор, тогда как МОП-транзистор состоит из затвора, истока и стока. 3. IGBT лучше по мощности, чем MOSFETS 4. У IGBT есть PN-переходы, а у MOSFET-ов их нет. 5. IGBT имеет меньшее падение прямого напряжения по сравнению с MOSFET 6. MOSFET имеет долгую историю по сравнению с IGBT

Силовые MOSFET и AGBT транзисторы в сварочных инверторах, Краснодар, Белецкий А. И.

Первая часть статьи. Лабиринты цепей сварочных инверторов.

Прибор для проверки и подбора полевых с N каналом и IGBT транзисторов.

С самого начала этой темы скажу, что без визуального представления работы транзисторов, никакие книги не дадут понимания. Нужно своими глазами, по измерительному прибору, увидеть работу и поведение разных типов транзисторов. Только тогда можно правильно сориентироваться в этой массе полупроводниковых приборов, имеющихся на рынке. После этого вы будете смотреть на мир другими глазами. Прибор лучше стрелочный. Он более наглядно дает представление о различии транзисторов, по углу отклонения стрелки, особенно разных типов. Схема одного из таких приборов для проверки и подбора силовых MOSFET и AGBT транзисторов приведена по ссылке в верху.

А теперь о самих транзисторах. Начну с шока для могих. Транзисторы MOSFET можно заменять на AGBT и на оборот. Имеется в виду все, на все. В некоторых случаях даже с явным улучшением параметров. При замене надо подкорректировать снабберные цепочки.

В схему смело можно ставить любые силовые транзисторы, расчитанные для применения в сварочных инверторах, часто с коррекцией снабберных цепей.

Чтобы видеть, как корректировать снабберные элементы, необходим предложенный прибор. По шкале прибора смотрим разность угла отклонения стрелки, в процентном соотношении, и на столько корректируем снабберы. Например. В AGBT транзисторах FGH60N60, стрелка, при измерении емкости транзистора, отклонилась на 60 делений, а в AGBT транзисторах FGh50N60 на 40 делений. Значит, при установке последних, нужно уменьшить конденсаторы на 30%. А при максимальном рбочем токе 20-30 А., если транзисторы стоят парами, ток что 80А, что 120А на результат не повлияет. Зато FGh50N60 гораздо быстрее, у них заметно меньшие потери на коммутационные процессы. Здесь главное теплоотвод. Вместо термо резины лучше поставить тонкие слюдяные прокладки на термопасту с обеих сторон. Часто бывают плохие резьбы в прижимных болтах. Обязательно, при обкручивании болта, засверлить и перерезать резьбу большего диаметра и хорошо прижать транзисторы к радиатору. Выдуть всю пыль и очистить радиаторы и вентилятор до блеска.

Отдельным параграфом нужно выделить подбор идентичных транзисторов по параметрам. Пять минут непосильного труда, добавляет не меньше 20% мощности инвертора. А с таким качеством транзисторов как в Харьковском Космодроме, то и все 40%. Часто бывает, что из 10 транзисторов можно подобрать только пару, а нужно минимум четыре. Сильно плавают емкости и напряжения открытия. Как раз самые важные параметры.

Теперь о целесообразности замены MOSFET транзисторов на AGBT и на оборот.

AGBT транзисторы более высоковольтные, при напряжении насыщения около 2 Вольт. Это единственное их преимущество перед полевыми.

Недостатки.

AGBT транзисторы имеют напряжение насыщения эмиттер — коллекторного перехода, минимум 2 Вольта. Это значит.

    1. Они не могут коммутировать напряжения меньше 2 Вольт.

2. Очень не эффективны при коммутации малых напряжений. Например, при коммутации напряжения уровнем 4 Вольта, КПД = 50%

3. При параллельном соединении, потери увеличиваются в два раза. Например. При коммутационном токе 40А рассеиваемая мощность от паразитного напряжения насыщения будет = 80Ватт на каждый транзистор. Поэтому, IGBT транзисторы логино применять при больших токах. Чем больше коммутирующий ток, тем выгоднее эти транзисторы.

При коммутационном токе 20А рассеиваемая мощность от паразитного напряжения насыщения, будет = 40Ватт на каждый транзистор.

MOSFET транзисторы. Это полевые транзисторы с изолированным затвором. Чем они выделяются.

1. Приемлемо малым сопротивлением открытого перехода (около 0,2 Ом), правда, это при допустимых напряжениях СИ до 500В. Свыше 500В параметры стремительно ухудшаются. Этот участок напряжений для AGBT приборов.

2. Могут коммутировать очень малые напряжения. Чем меньше напряжение коммутации, тем меньше потери транзистора.

3. У большинства полевиков заметно лучше скоростные характеристики и меньшие коммутационные потери.

4. При параллельном соединении общее сопротивление открытого перехода уменьшается в два раза. Как и при параллельном соединении резисторов. Например. При коммутационном токе 40А падение напряжения на сопротивлении 0,2 Ом, будет равно 8В. 8В*40=320Ватт. Но, при параллельном соединении двух транзисторов, на них будет выделяться уже только 160Ватт.

При коммутационном токе 20А падение напряжения на сопротивлении 0,2 Ом, будет равно 4В. 4В*20=80Ватт. Но, при параллельном соединении двух транзисторов, на них будет выделяться уже только 40Ватт. А при AGBT варианте, при параллельном их соединении, будет 80Ватт.

Вот так, при достаточно серьезных рабочих токах (это, при напряжении 150В и токе 20А, мощность будет 3КВт) на ровном месте, MOSFET транзисторы в разы опережают AGBT.

Вывод. В случаях, когда инверторные сварки не используются для резки металла, особенно для электродов диаметром 3мм, AGBT транзисторы можно менять на MOSFETы. Также, такую замену, можно делать, если параллельно соединены три и более транзистора. И на оборот. Если большие токи и тяжелые сварочные режимы, напряженние питания скачет выше 220В, ставим IGBT.

Ну и последний нюанс. После таких замен и коррекций соответствующих цепей, при первом запуске, нужно подавать питающее напряжение с нуля. Плавно, с медленным нарастанием и постоянным контролем осциллографом амплитуды и формы напряжений на затворах и коллекторах (стоках).

При появлении малейших искажений сигнала, нужно все выключать проверять и пересчитывать, иначе будет бах. Часто бывает, что кроме силовых элементов вылетают и задающие. При этом, стают не понятны причины искажений формы сигналов, что влечет эти изменения — замена силовых транзисторов, или выход из строя задающих элементов.

Удачи в ремонте.

С ув. Белецкий А. И.       06.01.2014г.     Кубань Краснодар.

IGBT или MOSFET: что лучше для вашей конструкции?

Загрузить статью в формате .PDF

До появления полевого МОП-транзистора в 1970-х биполярный транзистор был единственным «настоящим» силовым транзистором. Он обеспечивал преимущества твердотельного решения для многих приложений, но его производительность была ограничена несколькими недостатками: он требует высокого базового тока для включения, он имеет относительно медленные характеристики выключения (известные как текущие хвосты) и восприимчив к тепловому разгоне из-за отрицательного температурного коэффициента.Кроме того, наименьшее достижимое напряжение в открытом состоянии или потери проводимости регулируются напряжением насыщения коллектор-эмиттер (V _{CE (SAT)} ).

Напротив, полевой МОП-транзистор — это устройство, управляемое напряжением, а не током. Обладает положительным температурным коэффициентом, предотвращающим термический пробой. И его сопротивление в открытом состоянии не имеет теоретического предела, поэтому его потери в открытом состоянии могут быть намного ниже, чем у биполярной части. МОП-транзистор также имеет диод со стоком, который особенно полезен при ограниченных токах свободного хода.Все эти преимущества и сравнительное исключение токового хвоста быстро сделали полевой МОП-транзистор предпочтительным устройством для разработки переключателей питания.

Затем, в 1980-х, появился биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT). Это устройство представляет собой нечто среднее между биполярным и MOSFET транзисторами. Он имеет характеристики переключения выхода и проводимости биполярного транзистора, но управляется напряжением, как полевой МОП-транзистор. Как правило, это означает, что он сочетает в себе способность выдерживать большие токи биполярной части с простотой управления полевым МОП-транзистором.

К сожалению, IGBT все еще имеет недостатки, заключающиеся в сравнительно большом токовом хвосте и отсутствии диода со стоком корпуса. Ранние версии IGBT тоже были склонны к защелкиванию, но это было в значительной степени устранено. Другой потенциальной опасностью некоторых типов IGBT является отрицательный температурный коэффициент, который может привести к тепловому разгоне. Это также затрудняет эффективное параллельное использование устройств. В настоящее время эта проблема решается в последних поколениях IGBT, основанных на технологии непробиваемого соединения (NPT).Эта разработка поддерживает ту же базовую структуру IGBT, но она основана на кремнии с объемной диффузией, а не на эпитаксиальном материале, который исторически использовался как IGBT, так и MOSFET.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275edf6d5f267ee20ff80» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = »Сайты электронного дизайна Electronicdesign com Загрузка файлов 2015 08 Igbt Fig1 «data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/1999/10/electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_uploads_2015_08_IGBTFig1.png? auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}% â €‹ структуры MOSFET и IGBT выглядят очень похоже, но есть одно основное отличие — добавление p-подложки под n-подложка в IGBT (рис.1) .

Этого изменения достаточно, чтобы четко определить, какое устройство лучше подходит для каких приложений. Конечно, IGBT — это выбор для пробивных напряжений выше 1000 В, в то время как MOSFET — для пробивных напряжений устройств ниже 250 В.

Однако выбор устройства

не так очевиден, когда напряжение пробоя составляет от 250 до 1000 В. В этом диапазоне некоторые поставщики компонентов рекомендуют использовать полевые МОП-транзисторы. Другие выступают за IGBT. Выбор между ними — это очень специфическая задача, в которой необходимо учитывать требования к стоимости, размеру, скорости и температуре.

БТИЗ

были предпочтительным устройством в условиях низкого рабочего цикла, низкой частоты (1000 В), высоких допустимых температур перехода (> 100 ° C) и высокой выходной мощности (> 5 кВт).

Некоторые типичные приложения IGBT включают управление двигателем, где рабочая частота

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275edf6d5f267ee20ff82» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Electronicdesign Com Сайты Electronicdesign com Файлы Загрузки 2015 08 Igbt Fig2 «data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/1999/10/electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_uploads_2015_02_IGBTpng? auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}% â €‹ MOSFET предпочтительнее в приложениях с высокочастотной работой (> 200 кГц), широкими колебаниями линии или нагрузки, длительными рабочими циклами , низковольтные приложения ((рис. 2).

Типичные приложения MOSFET включают в себя импульсные источники питания с жестким переключением на частотах выше 200 кГц или ZVS ниже 1000 Вт. Зарядка аккумуляторов — еще одно распространенное использование MOSFET.

Конечно, все не так просто, как кажется. Во многих приложениях встречаются компромиссы и совпадения.Цель этой статьи — изучить «область кроссовера», которая включает приложения, работающие выше 250 В, переключение между 10 и 200 кГц и уровни мощности выше 500 Вт. В этих случаях окончательный выбор устройства основывается на других факторах, таких как тепловые. сопротивление, топология цепи, характеристики проводимости и упаковка. Схема коррекции коэффициента мощности (PFC) ZVS является одним из примеров приложения, которое попадает в область кроссовера между IGBT и MOSFET.

Тем не менее, потери IGBT, такого как IRG4PC40W от International Rectifier, примерно равны потерям IRFP460 компании, если скорость переключения снижена до 50 кГц.Это может позволить меньшему IGBT заменить больший MOSFET в некоторых приложениях. Таково было состояние технологий в 1997 году, когда IGBT имели небольшое преимущество перед MOSFET на частоте 50 кГц и внедрялись в конструкции с частотой до 100 кГц.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275edf6d5f267ee20ff84» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Сайты электронного дизайна Electronicdesign com Загрузка файлов 2015 08 Igbt Fig3 «data-embed-src =» https: //img.electronicdesign.com / files / base / ebm / electronicdesign / image / 1999/10 / electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_uploads_2015_08_IGBTFig3.png? auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}% Когда оба типа устройств тестируются в жестком При переключении приложений измерения показывают, что полевые МОП-транзисторы имеют более низкие потери (рис. 3).

Однако последние достижения вернули преимущество полевым МОП-транзисторам. Теперь доступные полевые МОП-транзисторы с меньшим зарядом снизили потери на высоких частотах. Таким образом, они подтвердили доминирование полевых МОП-транзисторов в приложениях с жесткой коммутацией выше 50 кГц.

Когда приложение использует переключение при нулевом напряжении, результаты зависят от рабочей температуры. При коммутации 50 кГц и выходной мощности 500 Вт потери IGBT мощностью 9,5 Вт выше, чем потери MOSFET мощностью 7 Вт при комнатной температуре (рис. 4) .

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275edf6d5f267ee20ff86» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Сайты электронного дизайна Electronicdesign com Загрузка файлов 2015 08 Igbt Fig4 «data-embed-src =» https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/1999/10/electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_uploads_2015_08_IGBTFig4.png?auto=format&fit=max&w=1440%, чтобы отразить «data-embed}-caption» В рабочих условиях потери проводимости MOSFET растут быстрее, чем потери переключения IGBT. Потери при повышенных температурах увеличиваются на 60% для MOSFET, в то время как общие потери IGBT увеличиваются только на 20%. При 300 Вт это делает потери мощности почти равными.При 500 Вт преимущество у IGBT.

Если выходная мощность останется на уровне 500 Вт, а частота коммутации увеличится до 134 кГц при более высокой температуре, IGBT будет демонстрировать несколько худшие потери (25,2 Вт), чем MOSFET (23,9 Вт). Если такие же измерения провести при комнатной температуре, потери составят 17,8 и 15,1 Вт соответственно. Увеличение коммутационных потерь на более высокой частоте устраняет преимущество, которое IGBT имел при высокой температуре, когда частота коммутации была ниже.

Эти примеры показывают, что не существует строгого правила, которое можно было бы использовать для определения того, какое устройство будет обеспечивать наилучшую производительность в конкретном типе схемы. Выбор IGBT или MOSFET будет варьироваться от приложения к приложению, в зависимости от точного уровня мощности, рассматриваемых устройств и новейших технологий, доступных для каждого типа транзистора.

В битве между MOSFET и IGBT можно показать, что любое устройство обеспечивает преимущество в одной и той же схеме, в зависимости от условий эксплуатации.Тогда как дизайнер выбирает подходящее устройство для своего приложения? Лучший подход — понять относительную производительность каждого устройства и понять, что, если компонент выглядит слишком хорошо, чтобы быть правдой, вероятно, так оно и есть.

При выборе технических характеристик следует помнить о нескольких простых вещах. Данные испытаний, заявления поставщиков или рекламные объявления, в которых выбираются условия при максимальном токе и температуре, будут благоприятствовать использованию IGBT в данном приложении. Возьмем, к примеру, приложение для управления двигателем, в котором вилочный погрузчик поднимает максимальную номинальную нагрузку, поднимаясь по наклонной рампе в пустыне в полдень.

В этом конкретном сценарии предпочтительным устройством является IGBT. Но если учесть среднее потребление энергии в течение всего рабочего дня, максимальный крутящий момент двигателя вилочного погрузчика требуется только в 15% случаев, а средняя нагрузка крутящего момента двигателя составляет только 25% от номинального крутящего момента. В средних или типичных условиях полевой МОП-транзистор обеспечивает максимальное время автономной работы при соблюдении всех уровней пиковой производительности и, как правило, при более низкой стоимости.

Данные, основанные на приложениях с наивысшей частотой переключения, самой короткой шириной импульса или минимальным током, будут иметь тенденцию в пользу MOSFET по сравнению с IGBT.Например, источник питания, работающий при комнатной температуре с номинальной нагрузкой и линейным напряжением, сделает MOSFET лучше, чем IGBT. И наоборот, если источник питания работает при максимальной температуре корпуса, максимальной нагрузке и минимальном линейном напряжении, IGBT будет выглядеть лучше. Однако реальная производительность почти никогда не бывает в «номинальных условиях». Изменения температуры окружающей среды, сетевого напряжения и нагрузки более реалистичны, и их следует учитывать.

В настоящее время некоторые из новейших IGBT могут предложить конкурентные характеристики и преимущества по стоимости в ZVS PFC мощностью 1000 Вт и выше, работая на частотах переключения 100 кГц и выше.Тем не менее, во всех других источниках питания MOSFET продолжает доминировать.

Похоже, во всей отрасли сложилось мнение, что полевые МОП-транзисторы — это зрелая категория продуктов, которые не будут предлагать значительных улучшений производительности в приложениях, в то время как IGBT — это новая технология, которая заменит полевые МОП-транзисторы во всех приложениях с напряжением выше 300 В. Такие обобщения неверны. .

Planet Analog — IGBT лучше, чем MOSFET?

Я выполнил свою долю проектов питания, как импульсных источников питания, так и контроллеров моторов с Н-мостом.Еще в 1970-х и 1980-х годах в моих проектах использовались биполярные силовые транзисторы NPN. Мы редко использовали устройства PNP, потому что они обычно стоят дороже и не были доступны с такими же высокими рейтингами, как их аналоги NPN (при прочих равных).

Мы также сторонились транзисторов Дарлингтона. Они имеют усиление от высокого до очень высокого, но их напряжение насыщения также велико, что значительно увеличивает мощность, рассеиваемую внутри устройства.

NPN транзистор Дарлингтона

Поскольку коллектор входного транзистора подключается к коллектору выходного транзистора, как только выходной транзистор начинает включаться, он отбирает ток возбуждения (или, если хотите, лишает источник напряжения) входной транзистор.Результатом является насыщение составного устройства примерно на 1 вольт. При высоких токах коллектора рассеиваемая в устройстве мощность заставляет его работать довольно тепло.

С 1980-х годов по настоящее время предпочтительным транзистором был N-канальный MOSFET. Как и в случае с биполярными устройствами, полевые транзисторы с P-каналом не были доступны с такой высокой номинальной мощностью и были более дорогими. С полевыми транзисторами чрезвычайно высокий входной импеданс упрощает управление затвором . Емкость затвор-исток несколько сводит на нет это преимущество, особенно на высоких частотах переключения.

Я никогда не использовал биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT), частично потому, что я никогда не понимал их полностью. Сначала я думал о них как об устройствах Дарлингтона с N-канальным полевым транзистором, заменяющим входной биполярный транзистор. В результате получится устройство с чрезвычайно высоким входным импедансом и высоким общим коэффициентом усиления, но, конечно, все равно будет высокое напряжение насыщения и соответствующая большая рассеиваемая мощность.

В последнее время я вижу все больше пресс-релизов, в которых говорится об устройствах IGBT, поэтому я решил поближе взглянуть на то, что это за устройства на самом деле.Беглый взгляд на Википедию показывает, что я был прав лишь частично в отношении своих предположений о внутренней работе.

Функциональный эквивалент IGBT
(Источник: Википедия)

Ага! Фактически он использует N-канальный полевой транзистор в качестве устройства ввода, но биполярное устройство является устройством PNP. Теперь он становится намного более эффективным, и устройство может иметь очень высокое напряжение пробоя. Включите полевой транзистор всего на несколько вольт, и вы сильно включите транзистор PNP. Есть тот паразитный NPN-транзистор; в сочетании с PNP это делает биполярную часть похожей на SCR.Фактически, первые IGBT-устройства страдали от защелкивания: иногда после включения их нельзя было выключить, если только вы не отключили ток коллектора (отключили основной источник питания). Эта проблема решена с помощью современных устройств.

Кстати, вы увидите разные символы для IGBT; это полураспространенный:

Часто используемый символ для IGBT
(Источник: Википедия)

Обратите внимание, что верхний вывод называется коллектором, но он подключается к эмиттеру PNP.Это просто для того, чтобы всем было проще понять, как он используется, а не то, что происходит внутри.

Эти устройства не подходят для всех приложений. У них более низкое прямое падение напряжения, чем у обычных полевых МОП-транзисторов, если сравнивать их с сопоставимыми высоковольтными и сильноточными устройствами (вплоть до киловольт и сотен ампер). При более умеренных уровнях тока лучше использовать обычные полевые транзисторы. А если вам нужны высокие скорости переключения для частот ШИМ — в диапазоне сотен кГц или МГц — снова используйте обычные полевые транзисторы.

Сообщите мне, использовали ли вы эти устройства и насколько хорошо они работали в вашем приложении.

MOSFET или IGBT, IGBT против MOSFET: пояснения

Вопрос о MOSFET или IGBT является повторяющимся. Мы все однажды сталкивались с этим вопросом. Зная, какой тип полевого транзистора выбрать. И вопрос все еще не решен. Вы можете поискать в Интернете и найти электронную книгу производителя IGBT о том, что IGBT являются таким хорошим решением для такого количества приложений.Но вы также можете найти электронную книгу, в которой рассказывается о полевых МОП-транзисторах, их превосходстве и о том, как вы можете использовать их почти во всех своих проектах. Если эта книга написана известным производителем полевых МОП-транзисторов, это, конечно, полное совпадение …

Это напоминает мне презентацию бывшего генерального директора Transphorm во время выступления на конференции APEC. Он показал нам слайд (на самом деле тот, который я сделал еще, когда был в Yole Développement), который он повернул, чтобы высмеять, как актеры SiC, GaN и Super Junction MOSFET рассматривают одну и ту же ситуацию.

Отличный способ научить, как маркетинг и видение изменяют сообщение, которое поначалу должно было быть объективным (и почему консалтинговые компании, такие как Point The Gap, имеют четкое представление :-)).

Рисунок 1: Генеральный директор Transphorm представил эту картину во время основных сессий АТЭС: Правда о маркетинге вашей продукции.

Итак, я здесь не для того, чтобы открывать вам скрытую для поколений правду (о IGBT). Скрытой правды нет.

Это то, что «они» сказали… Все люди, с которыми вы встречались, и задавали вопрос.Но каждый раз, когда вы читаете новую статью на эту тему, она становится размытой. Давайте проясним ситуацию для всех.

Есть несколько случаев, когда вопрос о MOSFET или IGBT неприменим:

• Все приложения, требующие напряжения пробоя 1700 В или выше для переключателей
  • Рельсовая тяга, Ветровые турбины, Сетевые T&D, Централизованные инверторы для фотоэлектрических систем коммунального масштаба, приводы двигателей большой мощности…
  • Это требование к напряжению пробоя в основном исходит от напряжения шины постоянного тока.Эта шина в приводе двигателя или генераторе, например, является той, которая передает выпрямленную мощность постоянного тока в блок преобразования постоянного тока в переменный. Эта шина, загруженная конденсаторами для стабилизации и фильтрации тока, может иметь конструкцию на 1000 В +. Это заставляет вас использовать устройства 1700V или более.
• Все приложения при очень низком напряжении:
  • Кроме срабатывания вспышек в камерах (300V IGBT). Вы всегда будете выбирать MOSFET. От 5В до 400В. Период. Он меньше, быстрее, лучше, а иногда и сильнее.
  • Это включает в себя множество потребительских приложений, встроенное преобразование мощности для включения всевозможных функций внутри всей электроники, которая есть у вас дома или везде.

Итак, где вопрос? Для всего оборудования от 400 В до 1700 В.

У вас может быть:

• Потребительские приложения: например, адаптеры переменного / постоянного тока для ноутбуков, планшетов и электроники
• Возобновляемые источники энергии с фотоэлектрическими инверторами для жилых домов, а также микро-инверторы.
• Все отрасли, в которых используется средний и малый ассортимент моторных приводов (конвейеры и / или ремни)
• Все ИБП малой / средней мощности, в центрах обработки данных, на малых и средних предприятиях, в промышленности…
• И многие другие приложения…

Полевые МОП-транзисторы

хороши тем, что они быстрые. Их частота переключения может доходить до нескольких 100 МГц. И это их главное преимущество. Вы также должны подумать и включить в историю MOSFET Super Junction. Мы напишем статью об истории Super Junction MOSFET.Но помните, что SJ MOSFET имеет даже лучшие характеристики по сравнению с MOSFET. К тому же они дороже.

С другой стороны, IGBT могут обрабатывать большую мощность, а это означает, что при сопоставимом напряжении они превосходят MOSFET по способности выдерживать ток.

Это основная идея, и она исходит от убытков. Все транзисторы имеют потери. Если сильно упростить задачу, вы получите два типа потерь: кондуктивные потери и коммутационные потери, происходящие соответственно в режиме проводимости или при включении / выключении или выключении / включении (вы могли догадаться, верно?)

Итак, что происходит:

• IGBT имеют более низкие потери проводимости, но более высокие потери переключения по сравнению с лучшими полевыми МОП-транзисторами с суперпереходом
МОП-транзисторы
• в целом и особенно полевые МОП-транзисторы с суперпереходом имеют низкие потери проводимости (знаменитый RdsON, который они рекламируют повсюду), но имеют более высокие потери проводимости по сравнению с IGBT

И это главное, о чем вы должны помнить.

Составные полупроводниковые приборы нового поколения еще не поступили.Они слишком дороги для вас, и вам лучше позволить другим нишевым приложениям и предприимчивой компании вывести на рынок полупроводники с широкой запрещенной зоной. Но вам лучше посмотреть и попробовать устройства, проверить их и приготовиться к запуску.

Хотя выбор пока расплывчатый: GaN FeT следует использовать для напряжений до 1200 В. SiC показывает лучшие результаты при высоком и очень высоком напряжении: 1700 В, но, согласно исследованиям и разработкам, он отлично работает при напряжении до 10 кВ.

Это все еще нечеткая граница.Пока что GaN доступен только при напряжении 600 В (образцы — 1200 В).

SiC начинает использоваться для очень специфических приложений.

MOSFET и IGBT теперь становятся товаром: все больше и больше китайских компаний могут производить IGBT. У них доступны только устройства раннего поколения и простые конструкции, но это знак. С другой стороны, Infineon недавно объявила о переносе некоторых полевых МОП-транзисторов (40 В OptiMOS) на свои 12-дюймовые Dresden. (300мм) вафельная фаб. Становится обычным и дешевым использование силовых полевых МОП-транзисторов и IGBT.

Но рынок GaN и SiC еще не достиг точки безубыточности. Производители выживают благодаря инвестициям, а не продажам. Это заставляет нас говорить, что еще рано.

Но в основном частота. Они по-прежнему являются лидерами в своем собственном напряжении (низкое для MOSFET и высокое для IGBT). но между 400 В и 1700 В нужно выбирать. Посмотрите на потери, время включения и выключения, частоту ваших приложений, но теперь вы также смотрите на занимаемую площадь (MOSFET обычно имеют небольшие корпуса).

Принимая во внимание следующие моменты:

• IGBT имеют более низкие потери проводимости, но более высокие потери переключения по сравнению с лучшими полевыми МОП-транзисторами с суперпереходом
МОП-транзисторы
• в целом и особенно полевые МОП-транзисторы с суперпереходом имеют низкие потери проводимости (знаменитый RdsON, который они рекламируют повсюду), но имеют более высокие потери проводимости по сравнению с IGBT.

Разница между IGBT и MOSFET (с таблицей) — спросите любую разницу

Транзисторы — это небольшие полупроводниковые устройства, которые усиливают или переключают электрические сигналы и электрическую мощность. Транзисторы являются основными строительными блоками электрической схемы в современной электронике. IGBT и MOSFET — это два типа транзисторов с тремя выводами, которые используются в разных устройствах с различным напряжением. Давайте посмотрим, что это за транзисторы и в чем их отличия.

IGBT против MOSFET

Разница между IGBT и MOSFET заключается в том, что выводы IGBT являются эмиттером, коллектором и затвором, тогда как MOSFET состоит из выводов истока, стока и затвора.MOSFET может содержать терминал тела одновременно. Хотя оба устройства управляются напряжением.

IGBT — это трехконтактное полупроводниковое переключающее устройство, используемое в различных устройствах для усиления или переключения между различными электрическими сигналами. Его выводы — коллектор, эмиттер и затвор. «Коллектор» и «эмиттер» являются выходными клеммами, а «затвор» — входной клеммой. Это идеальное полупроводниковое переключающее устройство, поскольку оно представляет собой нечто среднее между биполярным переходным транзистором (BJT) и MOSFET.

MOSFET — это четырехконтактное полупроводниковое устройство с управляемым напряжением, используемое в увеличивающих или переключающих схемах сигналов. МОП-транзисторы являются наиболее часто используемыми транзисторами. Он может быть выполнен из полупроводника p-типа или n-типа. Его выводы — это исток, сток, затвор и тело. Иногда терминал на корпусе подключается к терминалу источника, что делает его трехконтактным устройством.

Таблица сравнения между IGBT и MOSFET Клеммы

Параметры сравнения	IGBT	MOSFET
e.	Его выводы — исток, сток, затвор и корпус.
Носители заряда	Электроны и дырки являются носителями заряда.	Электроны являются основными проводниками.
Соединения	Имеет соединения PN.	Не имеет PN-переходов.
Частоты переключения	Он имеет более низкую частоту переключения, чем MOSFET.	Имеет более высокую частоту коммутации.
Электростатический разряд	Устойчив к электростатическому разряду.	Электростатический разряд может повредить слой оксида металла.

Что такое IGBT?

Биполярный транзистор с изолированным затвором или IGBT — это транзистор, который представляет собой нечто среднее между BJT и MOSFET. Он имеет свойства переключения выхода и проводимости, как у BJT, но управляется напряжением, как MOSFET. Поскольку он управляется напряжением, для поддержания проводимости через устройство требуется лишь небольшое количество напряжения.

IGBT сочетает в себе низкое напряжение насыщения полупроводникового устройства, называемого транзистором, а также высокий импеданс и скорость переключения полевого МОП-транзистора.Устройство способно выдерживать большие токи коллектор-эмиттер с нулевым током затвора. Среди его трех выводов выводы коллектора и эмиттера связаны с путем проводимости, а вывод затвора связан с управлением устройством.

IGBT идеально подходит для высоковольтных и сильноточных приложений. Он используется для быстрого переключения с высокой эффективностью в нескольких электронных устройствах. БТИЗ используются в различных устройствах, таких как приводы двигателей переменного и постоянного тока, импульсные источники питания (SMPS), инверторы, нерегулируемые источники питания (ИБП), системы управления тяговыми двигателями, индукционный нагрев и многие другие.

Преимущество использования IGBT состоит в том, что он обеспечивает работу при более высоком напряжении, меньшие входные потери и больший выигрыш по мощности. Хотя коммутировать ток он может только в «прямом» направлении. Это однонаправленное устройство.

Что такое полевой МОП-транзистор?

Полевой транзистор MOSFET или металл-оксид-полупроводник — это полупроводниковое устройство, используемое для увеличения или переключения электронных сигналов. Это 4-выводное устройство с истоком, стоком, затвором и корпусом в качестве его выводов.В некоторых случаях выводы корпуса и истока соединяются, в результате чего счетчик выводов уменьшается до 3.

Проводники заряда (электроны или дырки) входят в полевой МОП-транзистор через вывод истока в канал и выходят через вывод стока. Ширина канала регулируется терминалом ворот. Затвор расположен между выводами истока и стока и изолирован от канала тонким слоем оксида металла. Он также известен как полевой транзистор с изолированным затвором или IGFET из-за изолированного вывода затвора.

МОП-транзистор очень эффективен даже при работе при низких напряжениях. Он имеет высокую скорость переключения и практически не имеет тока затвора. Он используется в аналоговых и цифровых схемах, МОП-датчиках, калькуляторах, усилителях и цифровых телекоммуникационных системах.

Несмотря на то, что полевые МОП-транзисторы не могут эффективно работать при высоких уровнях напряжения, это создает нестабильность в устройстве и, поскольку оно имеет слой оксида металла, всегда существует риск повреждения из-за электростатических изменений.

Основные различия между IGBT и MOSFET

IGBT и MOSFET управляются напряжением, но одно главное заметное различие состоит в том, что IGBT — это 3-контактное устройство, а MOSFET — 4-контактное устройство.Хотя они очень похожи, оба имеют несколько отличий между двумя транзисторами.

1. IGBT проводит заряды через электроны и дырки, тогда как MOSFET переносит заряды через электроны.
2. IGBT лучше по мощности, чем MOSFET.
3. БТИЗ работают при более высоком номинальном напряжении, чем полевые МОП-транзисторы.
4. Поскольку полевые МОП-транзисторы имеют тонкий слой оксида металла, разделяющий вывод затвора, они чувствительны к электростатическим разрядам. С другой стороны, IGBT более терпимы к высоким напряжениям.
5. IGBT предпочтительны для узких вариаций нагрузки, тогда как полевые МОП-транзисторы предпочтительнее для широких вариаций нагрузки.
6. IGBT предпочтительнее для низкочастотных, высокотемпературных и малых рабочих циклов, тогда как MOSFET предпочтительнее для высокочастотных, низкотемпературных и больших рабочих циклов.

Заключение

IGBT и MOSFET быстро заменяют старые типы транзисторов и других механических устройств, используемых в электрических цепях.Их высокий КПД и высокая частота переключения делают их незаменимой частью схемы. Поскольку оба управляются напряжением, выбор между ними часто бывает затруднительным.

Хотя IGBT представляет собой нечто среднее между MOSFET и BJT, это не лучший ответ во всех ситуациях. MOSFET-транзисторы также значительно улучшились с течением времени и показали себя более динамичным устройством. Однако, поскольку IGBT эффективно работают при высоких напряжениях, а полевые МОП-транзисторы удивительно хорошо работают при низких напряжениях, выбор часто зависит от того, какой выходной сигнал требуется от устройства.

Ссылки

1. http://not2fast.com/electronics/theory_docs/choosewisely.pdf
2. https://ghioni.faculty.polimi.it/pel/readmat/gate-drive.pdf

RF Поставщики беспроводных устройств и ресурсы

О мире беспроводной связи RF

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи. На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, оптоволокно, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д. Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. В нем также есть академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

Статьи о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей.В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей. Читать дальше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета. • Система измерения столкновений • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной торговли • Система мониторинга качества воды. • Система Smart Grid • Система умного освещения на базе Zigbee • Умная система парковки на базе Zigbee • Система умной парковки на основе LoRaWAN

---

Статьи о беспроводной радиосвязи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЬИ ДЛЯ ССЫЛКИ >>.

---

Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤

---

Основы повторителей и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤

---

Основы и типы замирания : В этой статье описываются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые и т. Д., Используемые в беспроводной связи. Читать дальше➤

---

Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается структурная схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤

---

Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в совмещенном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤

---

5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д. 5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • 5G NR CORESET • Форматы DCI 5G NR • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Эталонные сигналы 5G NR • 5G NR m-последовательность • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • Уровень MAC 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень 5G NR PDCP

---

Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ >>

---

Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G. Частотные диапазоны руководство по миллиметровым волнам Волновая рама 5G мм Зондирование волнового канала 5G мм 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Сетевая архитектура 5G Сетевые интерфейсы 5G NR канальное зондирование Типы каналов 5G FDD против TDD Разделение сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G TF

---

Этот учебник GSM охватывает основы GSM, архитектуру сети, элементы сети, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура или иерархия кадров GSM, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания, MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном, Планирование RF, нисходящая линия связи PS и восходящая линия связи PS.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.

---

RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP от 70 МГц до диапазона C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Конструкция RF-фильтра ➤Система VSAT ➤Типы и основы микрополосковой печати ➤ОсновыWaveguide

---

Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования DUT на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.УКАЗАТЕЛЬ испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤Измерения слоя PHY ➤Тест устройства на соответствие WiMAX ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤Тест на соответствие TD-SCDMA

---

Волоконно-оптическая технология

Оптоволоконный компонент , основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебник по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤SONET основы ➤SDH Каркасная конструкция ➤SONET против SDH

---

Поставщики беспроводных радиочастотных устройств, производители

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, микросхема резистора, микросхема конденсатора, индуктор микросхемы, ответвитель, оборудование ЭМС, программное обеспечение для проектирования радиочастот, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители радиокомпонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤RF Циркулятор ➤RF Изолятор ➤Кристаллический осциллятор

---

MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL ➤Код MATLAB для дескремблера ➤32-битный код ALU Verilog ➤T, D, JK, SR триггеры labview коды

* Общая информация о здоровье населения *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: Часто мойте их
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь
3. ЛИЦО: не трогайте его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему видеонаблюдения >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, чтобы остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.

---

RF Беспроводные калькуляторы и преобразователи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц измерения. Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д. СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤5G NR ARFCN против преобразования частоты ➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤LTE EARFCN для преобразования частоты ➤ Калькулятор антенн Яги ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR

---

IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ ➤EnOcean ➤Учебник по LoRa ➤Учебник по SIGFOX ➤WHDI ➤6LoWPAN ➤Zigbee RF4CE ➤NFC ➤Lonworks ➤CEBus ➤UPB

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

RF Wireless Учебники

Различные типы датчиков

Поделиться страницей

Перевести страницу

Разница между IGBT и MOSFET

13 июля 2011 г. Автор: Admin

IGBT против MOSFET

MOSFET (полевой транзистор с металлическим оксидом и полупроводником) и IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) — это два типа транзисторов, и оба они относятся к категории управляемых затвором.Оба устройства имеют похожие структуры с разными типами полупроводниковых слоев.

Металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор (МОП-транзистор)

MOSFET — это тип полевого транзистора (FET), который состоит из трех выводов, известных как «Gate», «Source» и «Drain». Здесь ток стока регулируется напряжением затвора. Следовательно, полевые МОП-транзисторы — это устройства, управляемые напряжением.

Полевые МОП-транзисторы

доступны в четырех различных типах, таких как n-канальный или p-канальный, с режимами истощения или улучшения.Сток и исток изготовлены из полупроводника n-го типа для полевых МОП-транзисторов с n-каналом и аналогично для устройств с p-каналом. Затвор сделан из металла и отделен от истока и стока с помощью оксида металла. Эта изоляция обуславливает низкое энергопотребление, и это преимущество MOSFET. Поэтому MOSFET используется в цифровой логике CMOS, где p- и n-канальные MOSFET используются в качестве строительных блоков для минимизации энергопотребления.

Хотя концепция MOSFET была предложена очень рано (в 1925 году), она была практически реализована в 1959 году в Bell labs.

Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT)

IGBT — это полупроводниковое устройство с тремя выводами, известными как «эмиттер», «коллектор» и «затвор». Это тип транзистора, который может обрабатывать большую мощность и имеет более высокую скорость переключения, что делает его высокоэффективным. IGBT был представлен на рынке в 1980-х годах.

IGBT сочетает в себе функции полевого МОП-транзистора и биполярного переходного транзистора (BJT). Он управляется затвором, как MOSFET, и имеет характеристики напряжения тока, как у BJT.Следовательно, он обладает преимуществами как способности выдерживать высокие токи, так и простоты управления. Модули IGBT (состоящие из ряда устройств) могут выдерживать киловатты мощности.

Разница между IGBT и MOSFET 1. Хотя IGBT и MOSFET являются устройствами, управляемыми напряжением, IGBT имеет характеристики проводимости, подобные BJT. 2. Клеммы IGBT известны как эмиттер, коллектор и затвор, тогда как полевой МОП-транзистор состоит из затвора, истока и стока. 3. БТИЗ лучше обрабатывают мощность, чем полевые МОП-транзисторы . 4. БТИЗ имеет PN-переходы, а полевые МОП-транзисторы их не имеют. 5. IGBT имеет меньшее прямое падение напряжения по сравнению с MOSFET . 6. MOSFET имеет долгую историю по сравнению с IGBT .

Почему IGBT лучше, чем BJT или MOSFET?

В настоящее время в промышленности существует потребность в преобразователях, используемых в широком диапазоне напряжений и мощностей (от долей кВт до нескольких МВт при частоте менее 10 кГц).Однако традиционные силовые биполярные переходные транзисторы или силовые металлооксидные полупроводниковые полевые транзисторы не могут справиться с этой задачей очень хорошо.

И BJT, и MOSFET имеют свои плюсы и минусы

Биполярный переходной транзистор

Плюсы:

1. Снижение потерь проводимости в открытом состоянии

(лучшая эффективность

2

9. Обработка более высоких напряжений

Минусы:

1.Более высокая скорость переключения по сравнению с биполярным

2. Угроза вторичного пробоя из-за образования локальных горячих точек

Металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор

Плюсы:

1. Более низкие скорости переключения с униполярного

включается и выключается быстрее)

Минусы:

1. Более высокие потери во включенном состоянии (сниженная эффективность при включении)

2. Невозможно справиться с более высокими напряжениями

Тем не менее, нам, очевидно, понравится устройство, которое имеет преимущества обоих вышеупомянутых устройств.Так родился биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT). Устройство с 3 выводами, которое сочетает в себе низкие потери проводимости BJT в открытом состоянии даже при высоких напряжениях с высокими скоростями переключения полевого МОП-транзистора (до 30 кГц).

Три клеммы IGBT:

G => Gate, C => Collector, E => Emitter.

Этикетки были украдены с BJT / MOSFET. Затвор идет от полевого МОП-транзистора и коллектора, эмиттер — от BJT.

BJT + MOSFET = IGBT

Как и BJT / MOSFET, IGBT также имеет 2 типа

1.NPN; 2. PNP

Однако, поскольку PNP IGBT обеспечивает худшие характеристики, он практически не используется.

Если мы посмотрим на эквивалентную схему IGBT, мы увидим, что она состоит из N-канального MOSFET и P-канального BJT.

Таким образом, N-канальный MOSFET способствует высокому входному сопротивлению IGBT, а P-канальный BJT способствует низкому выходному сопротивлению IGBT.