IGBT制作全过程

设计思路:
主变压器用ec-35铁氧体磁芯,初级0.2x20mm铜皮3t+3t,次级0.44漆包线45x4共180t分四段再串联。这样12v输入开环大约有 720v输出。因高压电解选330uf/330v两个串联,高压就设计在稳压600v.保证高压电解的安全。这个变压器将工作在大于100khz,主要是发挥小磁芯的功率极限。驱动稳压电路选tl494,过流和欠压保护用双运放完成,12v端用30a保险片接入。整个前级保护完善任意短路电路自锁,保险片不会烧断,免得更换。前级用一对场管推动。
后级频率脉宽由igbt管控制,独立的隔离dc-dc电路供电。频率脉宽由数字电路生成再由mc33153驱动igbt。高压工作频率20-100hz脉宽300-2500us, 两个电位器分别控制互不影响。后级保护功能有过流 ,igbt管失效,及其它异常都将自锁保护。
选定好元件后画板,考虑体积把前级驱动板和dc-dc驱动板做成独立的小板,尺寸尽量画小。这样整个pcb只有12.5x6cm和我的手机差不多大小。选最快捷的热转印就搞定了3块pcb.
调试比较繁琐。用3.4天才完成,首先调试前级部分。前级最终工作在120khz最适合,对我来说也是第一次用到这么高的频率。最终开环静态电流120ma。示波器上几乎观察不到初级线圈上方波的尖峰和振铃。调整好闭环稳定600v输出后静态电流 70ma左右。试过前级各种短路方式保护正常,前级就ok了。调试过程没有拍照比较遗憾。
接着就装配后级电路。dc-dc输出+13v和-5v供后级的频率脉宽和igbt驱动,这个比较省时一装就成,各项保护功能都正常。比较麻烦的时是电位器的角度的所对应的频率和脉宽刻度。这个要等外壳做完后在面板上画图完成,外壳到今天才完成一半。
今天做了带灯试验,负载先接一个200w的灯泡,这样灯泡的冷阻大约10-15欧姆,试了下最大负载,频率最大,脉宽最大。这样高压很稳定在600v,200w灯泡和接市电亮度相当。然后调小脉宽和最小频率看igbt带灯泡低阻时的状态,驱动输出正常(灯泡电阻在冷态会低至几十欧姆,这时igbt会通过极大的脉冲电流,专用igbt驱动都完善设计安全过流的时间段再适时输出关闭驱动信号)。然后再并联上一个200w的灯泡作负载,这时最高频率和频宽时带载正常,调至很低频率和脉宽时高igbt就及时自锁保护了。
带载试验是模拟实际的带载和发热情况,一般带200w灯泡工作正常基本就可以实用了,但不会低于两个200w灯泡的并联冷阻的。整个电路在七天基本完成 。一对场管发热很小,用pcb大小的2mm铝板自然散热就可以了,带400w灯泡调最大输出长时间发热严重的元件有 1.5mm的过流取样康铜丝和3300u/16v的滤波电解。其它元件温度正常。
然后测试包括短路开机 ,开机空载短路,负载开机短路等,保证万无一失才可以。

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