赛米控(SEMIKRON)加工和医疗电源供给应用-上海赫成电子有限公司

科技和医疗电源有着不同的应用领域和拓扑结构，因此在阻断电压、正向电流和开关特性方面，对功率半导体的要求也大不相同。

电焊

电焊是功率半导体在电工学电源中的典型应用，需要以低输出电压输送高直流。根据工艺，对焊接电流的残余波纹和控制精度有不同要求，因此对使用的功率半导体的性能要求也不同。几乎所有情况下，焊接都是一种高电涌循环过程，通常对功率半导体的负载循环稳定性有着精确的要求

医疗诊断系统

最先进的医疗诊断系统，例如 MRI,CT 和 X 光设备，用电量非常大。对功率半导体的可靠性和开关特性方面有着极其严格的要求。例如 CT 单元要求的 120kV 高压，是通过 700V 到 800V 直流电使用谐振逆变器以 100kHz 转换产生的。随着转换速率的提高，诊断结果的改进，设备的重量和尺寸也在减少。

电弧焊的焊接电源

这个最简单的用于电弧焊焊接电源的拓扑结构，包含有一个单相或三相电源变压器，和一个与下游连接的带扼流圈的单相 (B2) 或三相 (B6) 焊接整流器。只有当整流器使用的是晶闸管，或在变压器上游另外连接一个交流开关时，电流控制才可实现。动态控制和电流波纹由电源频率指定。

使用不同的拓扑结构，可显著改进焊接质量，并大幅提高效率。使用输入或次级脉冲焊接电源，体积更小，重量更轻。这时的能量流由 IGBT，或是分立的或模块化结构的功率 MOSFET控制。这取决于高负载循环稳定性和低损耗等要求。最终，它们能够以脉冲频率在 10kHz 到 100kHz之间的最低冷却复杂度实现转换。焊接逆变器将从230V或400V的电网中得到的电源，通过一个缓冲直流总线电压电路转换为焊接电流。

副边脉冲焊接电源（斩波器）

对于焊接整流器，首先电源变压器的输出电压被整流，然后经直流母线电容器平波，最终从线路频率解耦。电流控制由输出侧直流斩波器实现，通常包含一个带续流二极管的功率MOSFET模块。MOSFET 的特性，最大反向恢复电压 200V，允许高脉冲频率（40Hz到100kHz），使焊接电流实现良好的动态控制和非常低的波纹，达到约1,000A@125m导通时间。

原边脉冲焊接电源（焊接逆变器）

同样的，电网电压使用一个不可控 B6 桥整流。然而，整流桥直接与电网连接，因此电源变压器，其优质材料、重量和体积要求都可以被免除。直流由直流母线电容器平波。由两个 IGBT 半桥模块构成的单相逆变器将直流电压转换为交流电压，脉冲频率为 20kHz 到 30kHz。电压经下游连接的变压器与焊接过程相适应——因为高转换率，比电源变压器更小、更轻、更低价。

电阻焊焊接电源

对于电阻焊，例如点焊，厚度为 0.5 到3.0mm 的重叠的单板被电极压紧，由短暂的电流冲击达到熔化温度，既而被焊接。今天，输出频率约 1kHz 的中频电阻焊的使用，事实上已将其他电阻焊工艺排除在外

与电弧焊相比，拓扑结构的最重要区别在于对极高的焊接电流的要求——高达120,000A@10%导通持续时间。相比 50Hz 焊接的主要优势仍然是变压器极轻的重量。例如在汽车工业领域，这决定了焊接设备能否安装在机械手臂上。