自上世纪9O年代开始，在电焊机领域，IGBT电焊机，以其耗能少、质量小、焊接效果优等众多优点而一举成为电焊机家族的新贵产品。然而，随着IGBT电焊机应用的越来越广泛，其效益之外的安全和稳定性日益引起了各方的担忧，因为使用不当或者其它外部的干扰，IGBT很容易受到损坏，使用者始终被“管子损坏”这种安全和稳定性问题所困扰。如果IGBT稳定性不得到解决，将对IGBT焊机进一步应用和推广造成严重制约。因此，研究和总结IGBT安全和保护措施，就变得十分必要和有意义。

1.IGBT模块的重要稳定性方法

IGBT电焊机电路由功率电路和控制电路两部分组成。电焊机功率电路的变换器件为(IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor))模组，该模组主要采用日本和德国生产的组合模块。其控制电路中的重要组成部分为IGBT模组的驱动部分EXB841，EXB841的主要功能是进行功率放大。具体来讲，就是SG3525(驱动信号脉冲宽度输出器)的处理器发出一系列有规律的脉冲信号，但其功率太小，不足以驱动IGBT，需要EXB841将其放大到足够大。具体的稳定性措施，可以概括为以下几种。

1.1 合理配置“不通”时间

IGBT模组要想安全稳定运行，防止其“短路”是最重要的。因为一旦发生“直通”，其内部的大电流瞬间就会将其烧坏。为了避免这种现象的发生，必须保证在任何时候，IGBT桥式电路中的上下两个管子不会直通。这个问题可以通过合理设置驱动信号得以实现。有很多方法可以实现上述目标，比较常用的是在PWM脉宽电路中设置一“死区”。

图1(a)为桥式功率电路，图1(b)为死区脉冲波形。通过对死区时问的合理没定，能够很好地控制四个功率管的开通，防止直通而导致烧坏管子。所谓死区时间，就是说，无论任何时候，不能让主电路都工作，必须在一个周期内，至少有两个很小的时间段内，桥式电路内的超前臂和滞后臂是有一个不工作的。否则，可能导致超前和滞后臂同时导通，管子烧坏。

图1 主电路及其驱动信号关系

1.2 -Uge设定
桥式功率电路里，超前臂和滞后臂中的四个管子两两交替循环导通，D1至D4四个二极管与功率管有电流的续流关系。如果在某个时刻，因为干扰或者电路启动瞬问工作不稳定，可能出现尖峰电压(du)，使得栅极驱动电压Uge陡然增加，进而导致管子非正常导通。为了防止这种现象出现，最好是在电路中施加一反向电压-Uge，其大小可以在-5V左右。

1.3 合理设置电阻
如果栅极之问不做任何处理，则可能出现下面情况：l中的驱动信号前沿不是很陡，并且发生震荡。防止发生的方法之一可以在电路中串联一电阻Rg，电阻的位置如图2所示。串联电阻Rg后，驱动信号的波形得到改善。但是，如果Rg设置不合理，则会导致di/dt增高或者管子通断过长，因误触发或者超长服役而损坏。Rg的值具体多大，根据经验和实践，得出如表l的规律。

表1 合理的R_g阻值

如果Rge的数值不合理，因为功率器件的靠电压驱动的，当集电极和发射极之间电压过高时，Uge可能超过临界值而使得管子非正常开通。如果管子非正常开通，则超前臂和滞后臂必然有一个出现短路，电流急剧上升，很快功率器件烧坏，通过合理设置Rge的值，可以控制Uge在安全范围内。Rge根据经验可以设为(1~5)x103Rg。

下位机在程序中设置了一个中断程序，该程序通过外部信号的上升和下降。一旦过压、电压不足问题，SG3525将发出相应信号，单片机捕捉到该信号，从而触发保护处理中断程序。

图2 过热、网压过、欠压保护电路

4.过能消耗电路

电焊机的工作环境是十分恶劣的。经常处于强电磁干扰的环境中，过高的du/di、di/dt必须得到妥善处理和解决，否则，轻则电焊机焊接效果不好，重则导致电焊机主电路和驱动电路的烧坏。RCD组合电路，因其组成简单、工作可靠、成本低廉而被广泛应用于硬开关电路的保护和吸收过能中。RCD、RCC吸收过能电路如图3所示。

RCD电路、RC电路、C电路的工作原理基本相同，都是将功率器件开通和关断时的过能消耗在了电阻、电容或者二极管中，从而保护了功率器件。RCD电路、RC电路、C电路可以减小du/di、di/dt应力，从而降低了器件开关过程中的损耗，保护了功率器件。

图3 吸收过能电路

5. 结论

以IGBT为功率器件的逆变电焊机，以其众多的优点被广泛应用。随着功能和使用场合的增多，其功率器件的高损坏率和工作不稳定日益成为进一步发展的阻碍。要想发挥逆变电焊机的优点，必须保证其有足够的寿命并且工作过程中稳定可靠。所以在实际工作中，必须对其驱动信号电路、保护电路进行研究和设计，并且对其工艺进行研究，保证其在恶劣的电磁环境中仍能正常工作。