碳化硅MOS/超高压MOS在电焊机上的应用-REASUNOS瑞森半导体

本文详细介绍了电焊机的工作原理、类型(家用与工业)、典型应用的单相和三相逆变线电路,重点推荐了瑞森半导体高压和超高压MOS系列以及碳化硅MOS在不同应用场景中的优势,强调了在军工实验室的验证和国产替代方案的竞争力。

一、前言

电焊机是指为焊接提供一定特性的电源的电器,其工作原理:在接触到焊接物与被焊接物时,发生短路,短路产生高温电弧,将焊接物熔化,使得它们相互融合。电焊机分为家用焊机和工业焊机。

家庭型电焊机:为家庭实用性考虑设计,多以氩弧焊冷焊混合型为主,其特点:功率偏小、电源电压为220V。

工业型电焊机:为工业实用考虑设计,功率大、电源电压一般采用380V/220V两用。焊接范围广,可连续十几小时不停工作。高度的可靠性,强大的散热功能,确保设备能承受高负荷恶劣工况。

电焊机是由电源、变压器、整流器、输出电路和外壳等几个基本部分组成。

家用焊机和工业焊机MOS管选型

二、典型应用拓扑图

单相逆变线电路

单相逆变线电路

三相逆变线电路

三相逆变线电路

三、典型应用及选型推荐

单相逆变线电路

在220V 输入前提下,采用单相逆变电路,推荐使用瑞森半导体高压MOS系列

  • 新型的横向变掺杂技术;
  • 专有的功率MOS结构;
  • 高温特性优良。

单相逆变线路的电焊机推荐高压MOS系列

三相逆变线电路

输入电压由单相220V AC变成三相380V AC后,原用500V系列已经无法满足要求,推荐使用瑞森半导体超高压MOS系列

  • 损耗低,稳定性强;
  • 较低的开关速度达到更好的EMI兼容性;
  • 耐高压、大电流、可完全实现进口替代。

三相逆变线路的电焊机推荐超高压MOS

除了超高压MOS,三相逆变电路还可推荐选用1200V以上的碳化硅MOS系列来做开关管。

  • 军工研究所实验室及CNAS实验室验证;
  • 成功量产650V、1200V 、 1700V(国内领先);
  • 具有竞争力的Ronsp,与1代产品相比,Ronsp减小20%,与2代产品相比更具竞争力。

三相逆变线路的电焊机推荐碳化硅MOS系列

### 超结MOS技术原理 超结MOS是一种先进的功率半导体器件,采用了多层外延工艺技术制造。这种结构显著优化了传统MOSFET的性能参数,在保持较低导通电阻的同时减少了寄生电容的影响[^3]。具体来说,超结MOS的核心在于其独特的PN交替排列设计,这使得器件能够在较高的击穿电压下维持更低的导通电阻。 #### 技术优势 - **低导通电阻**:由于特殊的PN结构设计,超结MOS能够实现比常规MOSFET更低的导通电阻,从而减少传导过程中的能量损失。 - **高频工作能力**:得益于较小的寄生电容(尤其是输出电容和米勒电容),超结MOS适合应用于高频场景中,能有效降低开关损耗并提升整体效率。 - **热管理优异**:相比其他类型的功率器件,超结MOS具有更好的散热表现,因此可以在更高温度环境下稳定运行。 ### 应用领域 超结MOS广泛用于各种电力电子设备之中,尤其是在需要高效转换与快速响应的应用场合表现出色。例如: 1. **微型逆变器** 微型逆变器是分布式光伏发电系统的重要组成部分之一。在此类应用中,半导体制造的超结MOS因其卓越的EMI特性而备受青睐,有助于简化电磁兼容性测试流程,并提高系统的可靠性和安全性。 2. **开关电源(Switching Power Supply, SMPS)** 在现代SMPS设计里,工程师们倾向于选用超结MOS作为核心元件来构建高效的DC-DC变换器或者AC-DC适配器解决方案。这些产品不仅体积小巧而且具备出色的动态负载调整能力和瞬态恢复速度[^2]。 3. **电机驱动控制器(Motor Drive Controller)** 对于无刷直流电动机(BLDC Motor)以及其他复杂运动控制系统而言,利用高性能的超结MOS可以精确控制转矩波形形状进而改善整机性能指标如噪声水平、振动幅度以及能耗情况等方面均有所改进。 ```python # 示例代码展示如何计算理想条件下的功耗 def calculate_power_loss(rds_on, current): return rds_on * (current ** 2) rds_on = 0.015 # 单位欧姆 current = 10 # 安培 power_loss = calculate_power_loss(rds_on, current) print(f"Ideal power loss is {power_loss}W") ```
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