皇帝的新衣与半桥电路-电源网
  • 回复
  • 收藏
  • 点赞
  • 分享
  • 发新帖

皇帝的新衣与半桥电路

米山人家原创禁止转载,多谢配合


(这里不讨论全桥结构,以后会另有论述)


皇帝做了一件非常华美的衣服,漂亮到无法想像,每个人都想看一眼,但是,只有智慧的人才能看到它,

而愚笨的人却看不到,虽然看不到,却没有人怀疑这件衣服.

在感应加热方面,同样的事情正在上演,就是,半桥电路很稳定,又简单又很可靠,是非常理想的加热电

源,如同传说中的皇帝的新衣一样.

相信很多人都做过或正在做半桥结构,也相信很多人的板都最终都会莫名其妙地炸掉,炸管不奇怪,问题

是,对半桥电路而言,功率管又不过流,也不过压,它为什么会炸.单管电路炸机原因很好分析,无外两

种原因,一是谐振电压过高,另外就是产生了硬切换,但是半桥电路是不存在过压的,它有反向二极管,

将IGBT电压箍位在安全水平,过流也不会,如果不信,可以将模块的耐流和耐压的容量扩大10倍,应该不

会过流或过压了吧,但是,它一样会炸.

所以,半桥电路会莫名其妙地炸机,在不过压不过流的情况下也会炸,炸机于无形之中,目前为止,我还

没有看到一篇关于半桥炸机真正原因的论述,反而是每个人都在说半桥如何安全如何可靠,即使自己的板

子炸的遍地开花,也没有看到任何人来否定半桥结构.当然了,也有高手能分析出真正的原因,却不会拿

出来轻易公开的.

以下是一些经验总结:
1,110V是安全电压,随便如何整,半桥是不会炸的;
2,220V时,半桥仍然很安全,适当调整安装,可以稳定工作;
3,380V时,10KW以内,经过精心调整后,半桥可以安全工作,但要求负载稳定,无变化;
4,380V,功率超过20KW后,短时间内也不会炸,但已经很不稳定
5,至于功率超过30KW,半桥基本很难生存了,不过做的好也许能工作一两个月.



当然了,无论如何,半桥仍然是一种非常稳定的结构,关键在于如何去驾驭它,这篇文章不是用来否定半桥的,只是想说,半桥是一种非常理想的结构,但是,如果不能真正掌握它,结果只会适得其反,稳定性可能还做不过单管结构.



为了解决半桥炸机问题,大家采取了好多方法,比如加吸收电容,我以前一直不明白,这个吸收电容是干

什么用的,因为半桥的中点电压已经被箍位的很好了,又用个电容来干什么,其实经验下来,它还是有点

用处的,在特定情况下,比如功率小于10KW,安装调试良好,它可以使电路稳定,但功率超过20KW时,它

反过来又会成为炸机的首要因素.不过加电容并不能解决根本问题,基本属于头痛医脚的措施,不过它有

时候却也有用.

也有人把炸机原因归结到驱动上面,比如上升沿或下降沿特定处理,或者是GE结特殊保护,等等,这仍不

是炸机根本问题,一样会炸.

更有人采用DSP技术,来分析控制半桥,以前也不懂,用这么快速的运算对半桥来说有什么意义呢,充其

量不过是另一件皇帝的新衣吧.不过现在看来,还是有点意义的,但估计没有人真正能用到实处.

还有人把半桥炸机归结为布线原因或是干扰,或是电源滤波等等,

或是ZVS或ZCS处理,其实半桥做到零流开关很容易的,相信能驱动半桥的人,都可以轻易做到零流开关,

但是这样的电路还是会炸.

还有用到锁相环技术的,或者保护电路如何先进,但是,锁相,要锁什么呢,至于保护,半桥根本不会过压或过流,又有什么需要保护的呢.

不过,较真起来说,真正的相位锁相,是有效果的,但是,做到真正的相位锁相,难度相当大,对电流相位锁相还是对电压相位锁相,如何能精确采样,又有谁能越正清楚

至于频率锁相,纯粹是蒙人的

半桥结构很简单,5KW的半桥电路和50KW的半桥电路结构完全相同,不同的只是功率模块容量不同,也就

是说,一个5KW电路,更换一下功率模块,就能工作到50KW(保证驱动的情况下),这个说法应该没人反

对吧,但是,没人敢去这样尝试,因为,基本上,一开机就炸了.

真正的炸机原因是什么呢,这个暂保留一下,希望大家多讨论,以后看情况公布自己理解的答案,当然了

,百家争鸣,见仁见智吧,还是希望大家多讨论.
全部回复(128)
正序查看
倒序查看
nk6108
LV.8
92
2010-06-03 14:02
@nk6108
前提:E>220V、P>20KW、f>20KHz 症狀:炸管(1上電就、加訊號時、運作中、負荷變化)、不耐用。

炸管 是否好發于某品牌、某型號,是否跟某個驅動源配時特別多發?


GTO 可承載的功率仍遠大于 IGBT,用 GTO 不知可否從根本上解決問題?

0
回复
nk6108
LV.8
93
2010-06-03 14:08
@firefox886
谁无知,大家一看便知!我不会像某些人胡说八道!
當然,只有真做過的,才知問題所在,不過,樓主也許真有他的一套「獨門絕學」吧,果真如此,何不留作已用,自產機子辦企業去,積谷為晚年呢
0
回复
nk6108
LV.8
94
2010-06-03 19:45
@leawon947
我分析了下,ZVS完全是靠缓冲电容,与死区关系不大,想不明白的是如果缓冲电容没有串电阻的话,当IGBT导通时,相当于电容两边短路了,那电流不是很大吗?如果有电阻,那么电流就小了.感觉RCD方式比只有电容的好?
軟開關的能量是無功,加電阻就「諧振」不起來了啊
0
回复
nk6108
LV.8
95
2010-06-03 19:56
@firefox886
谁无知,大家一看便知!我不会像某些人胡说八道!
那麼大的功率,380V的電壓也嫌小了,而且一定要用三相(因電流已大得電容法負擔),這樣的電源,在民居是不讓申請的,故我不可能在這方面取得任何經驗!
0
回复
liyachenvv
LV.3
96
2010-07-30 14:36
@ayong168
[图片] [图片] 
呵呵,你真搞笑.看他们,都是一脸严肃样.
0
回复
zhouboak
LV.8
97
2010-08-10 19:48
@nk6108
炸管是否好發于某品牌、某型號,是否跟某個驅動源配時特別多發?GTO可承載的功率仍遠大于IGBT,用GTO不知可否從根本上解決問題?
来学习学习
0
回复
2010-08-12 12:30
@zhouboak
来学习学习
顶一下
0
回复
fsrhc
LV.4
99
2010-09-15 20:55
@电磁狂人
顶一下
初来咋到!顶一个
0
回复
cs7999
LV.1
100
2010-09-23 12:04
@igbtsy
楼主分析得比较多,但有些观点不能赞同.1:不管是半桥还是全桥,做好了都不会炸机.2:保护电路完备的话炸机,大部分是小马拉大车造成的,许多设计者只看模快的标称电流,以为不超过标称电流使用就是安全的,但是他们忽略了模块底板的散热能力,可以想象一下,若15KW用半桥做,模块中黄豆粒大小的一个管芯,能有多大的散热能力?如果散热器上温度75度,管芯中温度已超过100度,这样的15KW半桥或许用不了多久,或许过了保修期就坏,那用户倒霉了.我们3KW以下做半桥,5KW及5KW以上全部为全桥,超过15KW用全桥还不放心,要用功率叠加模式,二组全桥四块模块合成输出.事实证明这样的做法是对的,产品出厂工作6、7年后还正常使用.3:开机炸机还有二个原因,一个是过流保护整定值太大,例如用集电极电压检测法的,并且过流保护的速度慢,没有在几个微秒内关断激励,另外一个是欠激励,模块瞬间进入了放大区,那是要立即烧掉的.

你好,你有400A双管的IGBT的技术资料吗?有的话,请发给我看看好吗。我的邮箱:cml0801@yahoo.com.cn

 

0
回复
峰烨
LV.2
101
2010-10-02 20:44
@fsrhc
初来咋到!顶一个
顶一下
0
回复
spt77
LV.5
102
2011-05-13 12:42

经典讨论,版主应该加精啊!

0
回复
xxyh
LV.5
103
2011-05-13 16:23
@spt77
经典讨论,版主应该加精啊!

讨论很激列,说明大家上进心很好啊。我只是路过。。。。。。。

0
回复
ydcman
LV.8
104
2011-05-15 13:13
@xxyh
讨论很激列,说明大家上进心很好啊。我只是路过。。。。。。。
半桥30KW,用M57962L,IGBT 300A/1200V,半桥臂过流检测,没有上电就炸的现象呀?
0
回复
firefox886
LV.9
105
2011-05-15 17:04
@ydcman
半桥30KW,用M57962L,IGBT300A/1200V,半桥臂过流检测,没有上电就炸的现象呀?
没有上电就炸?那你还做什么啊?
0
回复
zhouboak
LV.8
106
2011-05-16 22:23
@firefox886
[图片]没有上电就炸?那你还做什么啊?

这个问题我可以帮你解决

 

0
回复
firefox886
LV.9
107
2011-05-16 23:22
@zhouboak
这个问题我可以帮你解决 

周总,谢谢你的好意,我的机子不炸啊?你帮我解决什么呢?

0
回复
zhouboak
LV.8
108
2011-05-16 23:25
@zhouboak
这个问题我可以帮你解决 
M57962L 做脉宽调制电源就很适合,例如电镀电源,变频器等。而且很可靠。但做感应加热就不适合,而且会出现灾难性的后果。感应加热对死区很敏感,还有过流后驱动器的恢复点,不能出现在正脉冲上,否则将会出现正脉冲被切断的想象(M57962的恢复点是不确定的),这样会在感应线圈上形成很高的脉冲电压,一致IGBT模块CE级过呀击穿。同时高频的震荡波形成的高频磁场会耦合到主控板,使控制电路出现短期的功能紊乱。感应加热电源可以用不带自锁的841驱动器,841发出过流后由主控板来关闭PMW信号。再次启动时采用软起动从新开机,就会很可靠。还有一种选择就是采用带有逐脉冲检测,过流自锁同步复位(在正脉冲的的后沿到0V时自动复位)的IGBT驱动器(例如WSR101)。这种驱动器可以自行处理IGBT短路过流,无需主控板做过多的工作,是专门为串联谐振(ZCS)电磁感应加热电源而设计的。当然他也可以用于其他的电源设备。相对通用型的M57962,EXB841来说,WSR101功能要强大很多,他建立在一种全新IGBT过流保护架构思路。你可以看一下,很多人都在用这个驱动器。呵呵。
0
回复
firefox886
LV.9
109
2011-05-17 09:44
@zhouboak
M57962L做脉宽调制电源就很适合,例如电镀电源,变频器等。而且很可靠。但做感应加热就不适合,而且会出现灾难性的后果。感应加热对死区很敏感,还有过流后驱动器的恢复点,不能出现在正脉冲上,否则将会出现正脉冲被切断的想象(M57962的恢复点是不确定的),这样会在感应线圈上形成很高的脉冲电压,一致IGBT模块CE级过呀击穿。同时高频的震荡波形成的高频磁场会耦合到主控板,使控制电路出现短期的功能紊乱。感应加热电源可以用不带自锁的841驱动器,841发出过流后由主控板来关闭PMW信号。再次启动时采用软起动从新开机,就会很可靠。还有一种选择就是采用带有逐脉冲检测,过流自锁同步复位(在正脉冲的的后沿到0V时自动复位)的IGBT驱动器(例如WSR101)。这种驱动器可以自行处理IGBT短路过流,无需主控板做过多的工作,是专门为串联谐振(ZCS)电磁感应加热电源而设计的。当然他也可以用于其他的电源设备。相对通用型的M57962,EXB841来说,WSR101功能要强大很多,他建立在一种全新IGBT过流保护架构思路。你可以看一下,很多人都在用这个驱动器。呵呵。

周总,这种广告方式不错,能不能送我几片试用一下啊?

0
回复
米山人家
LV.8
110
2011-05-17 17:53
@firefox886
周总,这种广告方式不错,能不能送我几片试用一下啊?

这是去年做的380V半桥全固态模块,直接使用三相380V交流电源,功率5KW,

经过数月测试,可以稳定工作

领先之处在于:

1,如此小的体积,完成完整的三相整流,滤波,及半桥完整结构

2,内部自带可以工作在380V下的开关电源,三相整流后电压为510V,对开关电源要求极高

3,不需要调试,只要接入线圈,功率固定恒定在5KW

4,稳定性好,全密封,全固态设计,适用于恶劣环境,长期使用,不会影响到电路的稳定性

5,内部包含过流保护,温度保护等

 

 

 

 

0
回复
米山人家
LV.8
111
2011-05-17 18:56
@米山人家
这是去年做的380V半桥全固态模块,直接使用三相380V交流电源,功率5KW,经过数月测试,可以稳定工作领先之处在于:1,如此小的体积,完成完整的三相整流,滤波,及半桥完整结构2,内部自带可以工作在380V下的开关电源,三相整流后电压为510V,对开关电源要求极高3,不需要调试,只要接入线圈,功率固定恒定在5KW4,稳定性好,全密封,全固态设计,适用于恶劣环境,长期使用,不会影响到电路的稳定性5,内部包含过流保护,温度保护等   [图片] 

为了做好半桥电路,本人前后花了近三年时间,耗费了巨大精力,做了大量的实验,论证了无数结构模型,终于在去年完成半桥电路的稳定运行

一直是屡败屡战,期间,得到多位网友的支持,在此表示衷心感谢

 

全固态感应加热模块,发展方向是更大功率,和更小体积,半桥方面,已完成了15KW测试

目前,三相380V,5KW已经批量生产

 

0
回复
小木子
LV.3
112
2012-01-01 16:15
@ayong168
负载不匹配,启动电流过大

负载不匹配是怎么解释??是输入启动电阻太小启动电流太大吗??

 

 

0
回复
hero0765
LV.4
113
2014-11-14 15:48
很及时,很仔细的新衣。
0
回复
hero0765
LV.4
114
2014-11-14 18:01
@igbtsy
我一直反对15KW用半桥做,用全桥还要用大封装的大模块,否则不能保证,到用户手中有8年以上的使用寿命.正是有了这样的设计理念,产品在用户手中三年不出故障,不断有回头客来,尽管价格比广东佛山\东莞的要高出一倍.
建议:12Kw以下用半桥,以上用全桥。
0
回复
hero0765
LV.4
115
2014-11-15 10:45
@igbtsy
不用看电流波形了,从电压波形上已看出电流相位迟后很多,电流是处于硬关断状态.电流相位迟后角度大约是60到70度,因此此时实际功率是很小的.;
请查看IGBT的驱动方波的占空比时间,要确保有15us以上,否则就会出现硬切。
0
回复
hero0765
LV.4
116
2014-11-15 10:54
@igbtsy
细看UCE波形.做得多了自然一看就明白,第一次试制时要看一下电流波形和激励脉冲波形,以后不管做什么机型,都无需看电流波形和激励脉冲波形,从电压波形上就可以看出电流相位迟后的角度.事实上迟后多少角度没有必要关心具体值,因为最大功率是ZCS状态,做到这一点还有必要去关心电流相位迟后的角度吗?

请问,如何不看电流波形,只看电压波形就可以知道两者的相位差是合适呢? 图上,蓝色的为IGBT的电流波形,黄色的为上桥臂的谐振电感与电容间的电压波形。

0
回复
hero0765
LV.4
117
2014-11-15 11:00
@leawon947
你们能做到低功率也在ZCS吗?我的低功率做不了零电流开通,因为我是调频调功的,请教前辈你是不是也是调频调功呢?
你所说的低功率是指在380V时候,功率为多低呢?是600W吗?我也是通过调频来调功的,我可以做到380V时候,1500W,实现ZCS。如果要低到600W,只要把桥臂的IGBT数量减少就是了,我现在是上下为3个IGBT。如果减少到1~2个,那么应该可以做到600W,但同时也削弱了大功率的能力,也就是说上下桥臂只有1个IGBT时候,要做到8KW,那可能有问题。
0
回复
hero0765
LV.4
118
2014-11-15 14:25
@yong1121
请教您一个问题:我是用K57962来驱动IGBT的,同时两个方面做了过流保护:1.用单片机中断检测M57962过来的IGBT故障信号(过流,过压...);2.用单片机AD口采样互感器过来的电流分压值;请问那个保护动作更快?能及时保护IGBT吗?谢谢
其实IGBT的电流波形类似一个三角波的形状,时间等于你IGBT的开通时间,当IGBT开通时间为15us,那么如果使用AD方法检测,就需要用到高速的单片机,AD转换速度需达到200Ksps,也就是一次AD转换只需要5us,这样来扫是足可以。还有另一种方法,就是用比较器,时刻比较峰值,触发单片机的中断。
1
回复
hero0765
LV.4
119
2014-11-15 14:50
@igbtsy
半桥、全桥确实比单管好做,单管最大的问题是容易产生电压击穿功率管,而半桥、全桥一般都不存在电压击穿管率管的现象.半桥、全桥损坏功率管一般都是热击穿(包括短路,可以看作是瞬间过热的热击穿).只要避免了这种现象,不管你做多大的功率都不会损坏管子.
这个电压击穿有两种来源:市电的浪涌,还有轻提锅,特别是430的锅。
0
回复
hero0765
LV.4
120
2014-11-15 15:04
@irex
在感應加熱中單管半(全)橋二者加熱方式是完全不同的單管是屬於金屬分子感應而加熱半(全)橋屬於變壓器原理加熱這可以在二者機器加熱電流簡易理解金屬分子感應加熱,溫度越高(沒進入居禮點)電流越大因為金屬分子因熱膨脹打開,會吸收更多能量變壓器原理加熱,是屬於感應電源短路流加熱溫度越高則金屬電阻加大,電流因此變小因此,半(全)橋要把金屬加到居禮點(720度)是有困難既使加到電流也沒辦法向單管方式電離劇下二者技術上差異很大能做好半(全)橋的,不一並能做好大功率單管機感應加熱一定能洞悉理論,否則很難在這獲得更好技術IREX。
居里温度点,在温度点下,金属是带有磁性,超过该温度点,金属的磁性就会消失。
0
回复
hero0765
LV.4
121
2014-11-15 15:16
@米山人家
单管也能做到120KW,正在做,当然了,和传统单管是有所区别的另外,2KW的模块可以做到只有1/3香烟盒大小(不含散热),接电源和线圈就能工作有些看来很不可思议的东西,会慢慢实现的,总会有人突破的
很厉害呀,可以做那么小,可以断定其中是要用贴片元件的。
0
回复