中科君芯650V系列场截止型IGBT在逆变焊机中应用

作者：    江斌  成星  李发宝

作者单位： 江苏中科君芯科技有限公司

摘要：在相同的逆变焊机平台上，分别测试IGBT的温升及Vge、Vce波形，对比分析中科君芯KWBW40N65S与国际品牌器件在逆变焊机当中的应用。

关键字：逆变焊机、中科君芯KWBW40N65S

1、前言

   IGBT （Insulated Gate Bipolar Transistor）全称为绝缘栅双极型晶体管，作为逆变焊机中高频逆变的主要开关器件，其性能的优劣将直接影响焊机整体表现。随着国内工艺水平和设计能力的提升，国产IGBT开始进入焊机领域。中科君芯针对焊机应用开发的650V系列IGBT采用目前国际最新的沟槽栅场截止型技术即FS-IGBT。

焊机领域开关频率一般≥20kHz，随着逆变焊机技术的发展，开关频率有逐步提高的趋势，从而减小焊机体积及降低焊机成本。为适应这一要求，中科君芯特别针对开关特性和饱和压降进行折中优化，保证在降低开关损耗的前提下导通压降值不能有显著增加。本文通过对中科君芯650V 系列FS-IGBT和国外主流器件在逆变电焊机上进行对比测试，展现中科君芯FS-IGBT在实际焊机应用中的性能。

2、实验平台

本次测试所用焊机为某品牌逆变焊机，型号MMA-400，输入220V，50Hz；输出126A，25V；开关频率42kHz，栅电阻Ron=20 Ω，Roff=20Ω//5.1Ω。 机器初始设计使用国外M品牌单管，测试时用君芯FS-IGBT单管器件直接替换测试，未调整驱动电路。

3、温升对比实验

测试目的：对比不同品牌器件在焊机应用中的温升性能。

测试结果：以下是器件壳温折线图。

结论：在该焊机平台测试10分钟，君芯器件较国外M品牌同规格器件壳温低3℃左右，温度在焊机工作3分钟后上升缓慢，焊机工作正常未出现过温保护现象。

4、VGE、VCE波形对比实验

测试目的：测试对比在焊机应用中IGBT关断时的VGE、VCE波形

测试结果：

结论：因栅极驱动信号直接通过脉冲变压器变压后获取，未经过稳压和滤波电路因此栅极都会有部分振荡，但是该振荡越小，IGBT抗干扰能力越强。从测试效果来看君芯IGBT关断时Vge振荡小。中科君芯KWBW40N65S产品优于国外M品牌器件。且IGBT关断时Vce dv/dt较原装低1000V/μs左右，失效风险较原装更小。

总结：

通过以上实验数据，表明君芯650V40A场截止型IGBT逆变焊机应用中，温升性能表现优异，可持续负载时间更长。中科君芯自主研发的FS-IGBT芯片技术已经和国际品牌水平相当。