感應應用技術演講 : 8KW 商用電磁爐研發歷程
演講廳 : QQ : 58477967 高頻感應加熱電源群
今天我將換一個方式, 以技術角度講一個8KW 商用電磁爐研發歷程
讓大家在故事中了解感應加熱設計過程中所遇見IGBT炸管原因
這是一個比較技術性的演講, 但我依例以故事方式來敘說
題目將于今午一點半上傳論壇, 歡迎收聽
IKW40T120 IGBT * 44顆 ( 一天增加十顆 )
臺灣 YUHCHANG 0.4uf/1KV 高周波電容 *5
把自己認為發現到寄到 irex8@126.com
必須是2008/4/26下午五點前
只要分析合理既可任選上述獎品 ( 任選一顆 )
======== 8KW 商用電磁爐研發 老工程師貢獻經驗 ========
小原與大力為一家電磁爐廠的年輕工程師
一天上級要求他們設計一款大型8KW商用大型電磁爐
對于長年在電磁爐技術上打交道的他們這應該不是難事
但公司的 二項要求卻難倒了他門
第一項 成本低, 越低越好, 機蕊部份不能超過200 圓
第二項 爐與爐間必須要聯機, 這要使廚房電力能供應得上
小原與大力看到上及二項要求后, 頓時腦筋一片空白 …..
--------------------------
在實驗室里小原翻開他寶典般的筆記說
[ 大力; 你說我門該怎干 ? ]
大力 : [ 要做到8KW那我門該用 全橋結構吧 ? ]
[ 不行 ] 小原說
[ 我門可以先算算電流看哪種 IGBT 可行 , 我門會發現 成本根本不行 ]
大力 : [ 8KW , 那電流是 8000 除以 220V 那就是36.36A 也不小 ..]
[ 好我門查一下哪顆 IGBT 可以 ] 小原回答
----------------------------------
二人在計算機上一陣翻騰搜索后, 找到一顆 英飛凌 的IKW40T120
大力 : [ 這顆可以吧 ]
小原從點腦屏幕上把頭抬起說 : [ 如果我門用橋式那要四顆, 你問一下你采購小蜜 一顆要多少 ? ]
[ 什么小蜜啊 ? 那是準老婆 ]
[ 哈哈, 第二個嗎 ? 小心庵出賣你 … ] 大力邊說邊拿起電話撥到采購
[ 小瑜; 你幫我查一下 IKW40T120 要多少錢 ? ] 大力問
[ 好, 等等 我問一下代理商 ] 小瑜回答
實驗室里大力與小原又繼續在酷歌尋資料中
------------------------------------
嘟嘟嘟 …. 電話響起 大力拿起電話
電話中傳出小瑜聲 [ 這顆 IGBT 供貨商說要 38 元 ]
小原 : [ 小瑜的內功還真高 ]
[ 嗓門大就嗓門大 還內功, 你小蜜說這顆要 38 元 ]
[ 不會吧 ! ] 小原看了一下天花板繼續說 [ 用橋式要四顆 那部是要 162 成本 , 光 IGBT 就這價 那剰 38 能干啥 ? ]
大力 : [ 是啊 , 那我門用 半橋吧 ! IGBT 成本只要一半 ]
[ 我看還是不行, 如果半橋那是 81 元 , 那預算也非常緊 … ]
[ 算了, 我門先干, 碰到問題再說吧 ] 小原插嘴說
于是二人開始把公司 2KW 電磁爐 開始改造
------------------------------------------
[ 哈哈, 終于啟動了, 來我門放放負載試試 ] 大力興奮的對小原說
[ 好 ! 我找個鍋來 ] 小原從椅子上站起 起申 準備離座
大力馬上說 [ 找鍋 ? 公司哪只鍋可以讓電磁爐開到 8KW ?
找個鐵塊吧 ]
[ 也是歐 , 我門一直生產 2KW 電磁爐 哪來 商用鍋啊 ]
小原邊回答邊往墻邊走 . 那有一塊鐵塊
小原放上電磁爐上, 只聽一聲 “碰” 一切辛苦就隨這聲消失
實驗室 兩人面對對錯愕
---------------------------------------------------
[ 我門到底哪錯了 ? ] 大力首先打破氣氛
[ 我認為我門算錯了 ] 小原回答后又繼續說
[ 你看 8KW/220 是 36.36A 沒錯 , 但是 我門忘了乘上 1.414, 如果乘上那應該是 51 A , 夠牛的 ! 好大 ]
大力 : [ 如果這樣, 我覺得我門方向錯了 ]
[ 疑 ! 不對, 我門用的 是半橋 , 那這樣應該除以一半, 也就是說 25.5A 那負載功率在 220V 下 是 8KW ]
[ 對, 是 25.5A , 因為 IGBT 數據不可能是標示 有效值 ] 小原回答
[ 是啊, 那這顆 40A IGBT 應該沒問題啊 ? ]
[ 打電話問一下廠家吧 ] 小原繼續說
大力撥通電話
-----------------------------------------------------------
大力放下電話說 [ 人家說他那是 40A 不會錯, 他問我門電壓會不會太高 ?]
小原 : [ 拜托 ! 我門用半橋 , 電壓是只會兩倍供應電壓 , 只不過是 440V]
[ 你又錯了 ] 大力接下話說 [ 是 440 乘上 1.424 是 622 伏 ] 大力[迅速在計算機 “計算器” 上算得
[ 好 , 就算是 622 可是我門用的是 1200 伏的 IGBT 阿 ? ] 小原疑惑的回答
[ 那這樣吧, 再換個 IGBT 再試一下 ] 大力說
于是 兩個人 將 IGBT 換了再試
結果還是在進入 30A 的 時候 IGBT 應聲炸毀 …….
不信邪的 大力 繼續換, 當然結果也是繼續炸 ….
------------------------------------------------------------
四天來 他門二人炸了 近百顆 IGBT
這樣下去可不得了, 第一批采購的 IGBT 以是尸橫遍野 …
[ 大力我門在找采購小蜜想想辦法吧 ] 大力邊說邊拿起電話
[ 等等, 我門在問一下供貨商, 如果再買再詐到時難跟老總交代 ]
小原急促的跟大力說.
大力回了個答把電話直接撥到供貨商去.
[ 我門公司現在用你們的IGBT, 我門指操作在 25A 內, 電壓也對為何一直炸 IGBT , 是不是你們這是次級品 ? ] 大力劈頭就起了個這句話.
電話那端的業務小姐也不好惹, 心理一陣無名火正沒得發, 聽了個終于有各大火筒燒 , 他不甘示弱的說 [ 你們技術有問題吧 …. 我門 英飛凌 這國際大公司還能給你 次級貨 ? …… 還是你們公司太小買不起正版貨 ]
大力聽了個火冒三丈, 竟要跟業務小姐吵.
小原聽罷馬上制止并說 [ 你也是的, 我門都沒弄清楚你就跟人吵, 我看還是找我門采購小蜜想想辦法]
大力摔了個電話轉撥給采購小瑜
----------------------------------------------------
采購電話響起
[ 小瑜媚妹, 再幫各忙搞個 100 顆IGBT 給我, 是成請你吃火鍋….. ]溫柔的說這
[不行] 小瑜打斷大力的話 [ 老總說你們要在弄 IGBT 直接去找他, 他們要了解一下; 再說什么吃火鍋, 上次我興沖沖買各火鍋料哪知你那爐不爭氣, 水沒開就爐就爆了, 還要老娘到門衛那借個煤爐來 …. 對了門衛老王說我門還欠著他二顆煤球 ]
大力 聽了 只好掛了電話與小原依起去見老總
--------------------------------------------
總經理室 總經理聽到敲門聲直接回又 [ 請進 ]
小原 [ 報告總經理, 我門還要向您申請一百顆 IGBT 因為 …]
老總沒等小原講完便插話說 [ 怎么搞的, 你知道這一炸又要多少錢 ? 為什么 ]
小原一經挨批不敢再回話
[ 報告總經理, 我門計算沒錯 ] 大力邊說邊把設計數據及實驗相片要拿給老總看, 接著又說 [報告總經理, 我懷疑廠加給我門次貨 …. ] 大力想一吐剛剛與供貨商吵架的情緒
[ 次貨 ? 不可能吧, 這大公司敢這樣, 你打各電話給 劉工, 討教一下, 年輕人要多問問不要只埋怨 ] 老總回答并也給各訓斥.
大力 一時無語
劉工 , 他們公司對休老技師, 大電力模擬經驗直逼他年齡, 對事情處理嚴謹, 未退修前帶領這幫年輕人,
但; 年輕人對他恨得牙癢癢, 總覺他啰嗦 怕死 什么都要管\
這是 老總 也知道, 他不愧是領導 馬上洞悉這群年輕人想法, 就提起電話幫他們開個頭
[ 老劉啊, 我是老總, 公司想開發大功率電磁爐, 這群混蛋老是燒 IGBT , 想請你過來指導指導 ]
[ 報告總經理, 哪里哪里 應該的, 公司對我也不錯, 公司有事我絕對是義不容辭 ] 老劉恭恭敬敬的 回答
[ 那好, 這兩日來好嗎 ? ] 老總說
[ 報告總經理, 返正我現在沒事, 我線就到廠里 ] 老劉說畢立刻整裝
------------------------------------------------------
實驗室里 多了個廠長老廖及退休技工老劉
廠長老廖聽說老劉到來幫忙解決問題, 也親自過來
[ 老劉晚上大家敘敘舊喝盅酒 ] 老廖笑著對老劉說
老劉馬上回答 [ 這你還跑掉嗎, 咱門哥們交情是非醉不可 ]
老廖 笑著看著老劉
----------------------------------------------------------
[ 小伙子 把資料拿來我看 ] 老劉對著大力說
大力 把數據 遞給老劉, 又開始情緒化說 [ 他們可能給我門次貨 ..]
[ 你每次碰到事就想推責任, 都不改 ! 就會說人事錯的, 你這小毛頭你又做對過什么 事 ? ] 老劉脾氣就是那樣
[ 不是, 我是說我懷疑 … ] 大力急著 想解釋
老劉又打斷他的 解釋 [ 設計數據拿來我看看 ]
小原 怕挨罵 趕緊把資料遞過去
[ 你這要 8KW 電流要 25A 這都對 …. ] 老劉邊看邊自言自語
[ 小伙子, 你們工作頻率是多少 ? ] 老劉用那大嗓門聲音喊著
[ 30K左右 ] 大力與小原不約而同的 說
[ 你們這些王八蛋, 你們到底有沒看清人家資料 ] 老劉又開罵了
[ 有啊. 我門把數據都看了, 是 40A 耐壓 1200伏啊 ] 大力回答
[ 你們只看數據 ? 人家數據除了數據還有 曲線圖 , 你們看了嗎 ? 就只一味燒, 燒出什么 了 ? ] 老劉脾氣大了些, 不過還是有那種恨鐵不成鋼的味道
[ 你們看看這曲線, 看啊, Figure 2. Safe operating area 這圖, 這怎寫 ]
[ 這圖怎樣看啊 ? ] 小原回答
[ 這英文怎說 ? 你們啊看事就是看那丁點, 這張曲線事這顆 IGBT 安全工作曲線 , 沒看清楚還罵人家供貨商 , 哪些業務哪看懂 ] 老劉回答
[ 你們看看 你們工作頻率 30K 下 , 照這規范這顆 IGBT 安全工作電流只有 25A 左右 , 你們這些年輕人啊, 做事多分析一下 ]
這回 大力小原 終于弄懂為何會炸機了
因為他們的 最大電流 接近安全范圍邊緣 ……..
----- 待續 -----
------------------------------
上述故事有些細節未說清楚, 請大家分析一下寄 irex8@126.com
分析正確 可領獎品
盈智感應 劉永智
感應應用技術演講 : 8KW 商用電磁爐研發歷程 之老工程師貢獻經驗
全部回復(16)
正序查看
倒序查看
@tunguska
IKW40T120的PDF提供的Safeoperatingarea是正偏SOA,其意義是單個脈沖下的安全工作區,以曲線看,IKW40T120在16uS的曲線落在約25A上,這估計就是文中老劉罵人的根據.但樓主似乎忘記了曲線的橫座標Vce,16uS25A這個點是在Vce=600V左右測得的,在電磁爐中不會出現這種情況,而且半橋電路中IGBT是連續的半波工作,不能套用單脈沖的正偏SOA作為過流的依據.新人拙見說錯別笑.
太好了 ! 有位知音
雖然你回答稍慢, 但我還是覺得要獎勵你
送你一套 MB3 組 ( 市價 580 圓 ) 請將資料寄 irex8@126.com
<< Vce,16uS 25A這個點是在Vce=600V左右測得的>> 是的, 因為整各電路架構是半橋, 也就是說其 IGBT CE 電壓為 220 * 1.414 * 2= 633,6 V 又其工作周期為 30Khz 也就相當IGBT 導通為 16us 左右, 這表一對其安全電流就大概 25A.
不是每顆 IGBT 都能像 英飛凌 提供這張曲線, 但根據經驗所有 IGBT 都差不多可以用這張曲線.
因此常有人說使用 IGBT 的電流要比實際大三倍, 這絕對是對的, 但也是錯的. 錯在因為沒掌握器件特性圖增成本.
IGBT都操作高瓦數電路應用, 許多燒會都是在瞬間, 沒儀器跟本測不出結果. 我門公司也因為有功率記錄儀才發現我門犯錯的致命點.
最后還是要說你是位認真的 工程師 .
雖然你回答稍慢, 但我還是覺得要獎勵你
送你一套 MB3 組 ( 市價 580 圓 ) 請將資料寄 irex8@126.com
<< Vce,16uS 25A這個點是在Vce=600V左右測得的>> 是的, 因為整各電路架構是半橋, 也就是說其 IGBT CE 電壓為 220 * 1.414 * 2= 633,6 V 又其工作周期為 30Khz 也就相當IGBT 導通為 16us 左右, 這表一對其安全電流就大概 25A.
不是每顆 IGBT 都能像 英飛凌 提供這張曲線, 但根據經驗所有 IGBT 都差不多可以用這張曲線.
因此常有人說使用 IGBT 的電流要比實際大三倍, 這絕對是對的, 但也是錯的. 錯在因為沒掌握器件特性圖增成本.
IGBT都操作高瓦數電路應用, 許多燒會都是在瞬間, 沒儀器跟本測不出結果. 我門公司也因為有功率記錄儀才發現我門犯錯的致命點.
最后還是要說你是位認真的 工程師 .
0
回復
@irex
太好了!有位知音雖然你回答稍慢,但我還是覺得要獎勵你送你一套MB3組(市價580圓)請將資料寄irex8@126.com >是的,因為整各電路架構是半橋,也就是說其 IGBTCE電壓為220*1.414*2=633,6V又其工作周期為30Khz也就相當IGBT導通為16us左右,這表一對其安全電流就大概25A. 不是每顆IGBT都能像英飛凌提供這張曲線,但根據經驗所有IGBT都差不多可以用這張曲線. 因此常有人說使用IGBT的電流要比實際大三倍,這絕對是對的,但也是錯的.錯在因為沒掌握器件特性圖增成本. IGBT都操作高瓦數電路應用,許多燒會都是在瞬間,沒儀器跟本測不出結果.我門公司也因為有功率記錄儀才發現我門犯錯的致命點. 最后還是要說你是位認真的工程師.
您好,我公司生產各種高頻線材,用于高頻電磁爐線盤專用線,
以突出的高頻低阻性能,使高頻爐盤溫升有效降低,工藝整
齊,可操作性強,目前已為廣東各大知名商用電磁爐生產商
廣泛采用.規格可從0.10*4-0.10*5000(截面0.03-40平方),
外層加繞阻燃絲包,外形為一股圓形或為扁形(可立繞減小盤
面直徑便于通風散熱),有效保護線材的內部漆層在操作過程
中不會受損,耐溫180度以上,上錫方便,420度3秒直接上錫,
不需額外處理,耐壓1000V-5000V以上.
可來電索樣或索圖參考 QQ:66108645 TEL:13424518035
祝:生意興隆,財源廣進!
昌澤電子——您忠誠的商業合作伙伴!
以突出的高頻低阻性能,使高頻爐盤溫升有效降低,工藝整
齊,可操作性強,目前已為廣東各大知名商用電磁爐生產商
廣泛采用.規格可從0.10*4-0.10*5000(截面0.03-40平方),
外層加繞阻燃絲包,外形為一股圓形或為扁形(可立繞減小盤
面直徑便于通風散熱),有效保護線材的內部漆層在操作過程
中不會受損,耐溫180度以上,上錫方便,420度3秒直接上錫,
不需額外處理,耐壓1000V-5000V以上.
可來電索樣或索圖參考 QQ:66108645 TEL:13424518035
祝:生意興隆,財源廣進!
昌澤電子——您忠誠的商業合作伙伴!
0
回復
@irex
太好了!有位知音雖然你回答稍慢,但我還是覺得要獎勵你送你一套MB3組(市價580圓)請將資料寄irex8@126.com >是的,因為整各電路架構是半橋,也就是說其 IGBTCE電壓為220*1.414*2=633,6V又其工作周期為30Khz也就相當IGBT導通為16us左右,這表一對其安全電流就大概25A. 不是每顆IGBT都能像英飛凌提供這張曲線,但根據經驗所有IGBT都差不多可以用這張曲線. 因此常有人說使用IGBT的電流要比實際大三倍,這絕對是對的,但也是錯的.錯在因為沒掌握器件特性圖增成本. IGBT都操作高瓦數電路應用,許多燒會都是在瞬間,沒儀器跟本測不出結果.我門公司也因為有功率記錄儀才發現我門犯錯的致命點. 最后還是要說你是位認真的工程師.
我粗略地看了一下,感覺很郁悶,樓主說8KW,應該是工作在半橋結構下電源電壓為220V,而且后面提出是用兩顆25A1200V的IGBT,就覺得很不對勁了.按說輸入電流應該是8KW/220V=36.36A(假如全按有效值算),但是因為采用半橋結構,負載回路上的電流就應該接近輸入電流的2倍,約為76.76A.而IGBT是串聯于負載回路上的,所以它就必須接受72.72A的電流應力.就算不考慮給功率管留出電流裕量,也應該使用電流為36.36A的IGBT,而他們卻只用了兩個25A的管子,我已經感覺太不可思議了.
如果采用全橋,因為負載電流等于輸入電流36.36A.用了四個25A的管子,因為管子是輪流工作,考慮不留裕量的時候每管只需要18.18的電流,用到25A的管子,也基本給了裕量了.
大家都知道半橋只用2只管子,全橋用4只管子,半橋成本低了,但是如果電流應力也只需要和全橋一樣,那么做全橋的人豈不都是傻子了?
其實在這個個案中,最錯的做法當然算是算錯了管子的電流應力,但是最失敗的地方卻是算錯了管子的電壓應力.220V系統中,雙管正激,半橋,全橋,用到1200V的耐壓,并不代表產品會更可靠了,相反,帶來的問題更嚴峻.1,管壓降比能正常工作的600V耐壓的IGBT高了不少,頻率特性也比600V耐壓的管子差了不少,這無形增加了損耗,降低了效率,增加了散熱量設計,增加了產品的體積.2,我覺得也是比較嚴重的問題,電流一樣,耐壓1200V的IGBT比600V的IGBT貴了不少,貴了,方案就要面臨流產.
220V系統中,1200V的IGBT適宜用于單管諧振電路結構.要是做了半橋,1200V的IGBT就沒有優勢了.就算是做380V的半橋,首選的也是1000V的IGBT.
打個比方:做個12-220V的逆變器,升壓部分你可以用個100元的100A600V的MOS或IGBT模塊,但是做出來肯定沒有用3元的IRF1405做出來的可靠.
如果采用全橋,因為負載電流等于輸入電流36.36A.用了四個25A的管子,因為管子是輪流工作,考慮不留裕量的時候每管只需要18.18的電流,用到25A的管子,也基本給了裕量了.
大家都知道半橋只用2只管子,全橋用4只管子,半橋成本低了,但是如果電流應力也只需要和全橋一樣,那么做全橋的人豈不都是傻子了?
其實在這個個案中,最錯的做法當然算是算錯了管子的電流應力,但是最失敗的地方卻是算錯了管子的電壓應力.220V系統中,雙管正激,半橋,全橋,用到1200V的耐壓,并不代表產品會更可靠了,相反,帶來的問題更嚴峻.1,管壓降比能正常工作的600V耐壓的IGBT高了不少,頻率特性也比600V耐壓的管子差了不少,這無形增加了損耗,降低了效率,增加了散熱量設計,增加了產品的體積.2,我覺得也是比較嚴重的問題,電流一樣,耐壓1200V的IGBT比600V的IGBT貴了不少,貴了,方案就要面臨流產.
220V系統中,1200V的IGBT適宜用于單管諧振電路結構.要是做了半橋,1200V的IGBT就沒有優勢了.就算是做380V的半橋,首選的也是1000V的IGBT.
打個比方:做個12-220V的逆變器,升壓部分你可以用個100元的100A600V的MOS或IGBT模塊,但是做出來肯定沒有用3元的IRF1405做出來的可靠.
0
回復