湖北臺基半導體股份有限公司 臺基股份 TECHSEM
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        湖北臺基半導體股份有限公司位于襄樊市襄城南郊,峴山北麓,內資股份制企業。臺基公司是湖北省09年13家上市重點后備企業、湖北省100家優秀納稅企業、省重合同守信用單位,湖北省著名商標和精品名牌企業。公司注冊資本4420萬元,主營TECHSEM牌晶閘管及其模塊的研發、制造和銷售,是中國功率半導體器件的主要制造商之一,綜合實力位居國內功率半導體行業前三強。產品廣泛應用于金屬熔煉、工業加熱、電機調速、軟啟動、發配電等領域,以品種齊全、質量可靠、服務誠信享譽和暢銷全國,并銷往歐美、韓國、臺灣及東南亞等國家和地區。
        臺基公司人才齊全,產能優勢突出,F在職員工510人,其中享受國務院津貼專家1名,工程碩士8人,高級工程師12人,技術研發人員32人。公司是國家電力電子行業協會副理事長單位、湖北省高新技術企業,擁有省級企業技術中心。公司一直專注于大功率晶閘管及模塊的研發、制造、銷售及相關服務。目前,公司已形成年產80萬只大功率晶閘管及模塊的生產能力,是我國銷量領先的大功率半導體器件供應商。經過持續的技術引進和自主研發,公司已經掌握大功率晶閘管的核心技術。目前,公司正在研制具有國際級技術水平的6500V全壓接大功率晶閘管、焊接式模塊的制造技術以及IGBT的封裝技術,技術水平位于國內同行前列。
       公司建立了遍及全國的銷售網絡,在國內擁有約850家直營客戶(整機設備制造商),其中75家大客戶為電力電子應用領域的龍頭和骨干企業;同時還擁有49家特約經銷商,5家一般經銷商,觸角延伸至全國各地,銷售渠道在同業中具有明顯的比較優勢。報告期內,公司主導產品在國內連續保持年銷售數量領先,銷售收入前三位,其中在感應加熱應用領域的市場占有率超過50%,保持全國前列。綜合實力長期位居國內大功率半導體行業前三強。
        公司是國內大功率半導體器件領域為數不多的掌握前道(擴散)技術、中道(芯片制成)技術、后道(封裝測試)技術并掌握大功率半導體器件設計、制造核心技術并形成規;a的企業。公司現擁有5項專利,8項專利申請權(其中2項發明專利申請權),22項非專利技術。公司主要技術人員累計參與起草了11項國家或行業標準。公司以技術中心總協調、以技術開發部為依托開展研發,并與華中科技大學聯合設立儀華電力電子技術研究所(非法人機構);公司先后承擔了國家發改委、科技部、商務部的國家級重點火炬計劃項目等多項重點項目。
        公司2005年12月通過ISO9001:2000質量體系認證;2006年初公司產品通過了SGS通標公司的ROHS檢測;2007年12月,公司產品通過了CE認證,并錄入了鐵道部《機車重要件定點驗收目錄》; 2009年7月,公司通過了ISO9001:2008質量體系認證。公司2004年起一直被評為高新技術企業。
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      電焊機用晶閘管模塊的選擇與應用  
    [2009-4-1]    字號:[][][]
     
    一、   概述:
    電焊機在進行各種金屬焊接時,根據焊接工藝的不同,對焊接時電弧的電壓和電流有不同的要求,因此需要各種不同特性的交流或直流電源。例如,在點、凸、峰焊、電阻焊時需要調節焊接隔離變壓器原邊的電壓大。ㄏ嗫卣{壓或改變通過的周波數量),屬于晶閘管應用于交流調壓;在各種氬弧焊、CO2氣體保護焊中需要的是直流電源或交直流方波電源。
    交流應用時,反并聯的晶閘管串接在主回路中,直流調壓應用時,晶閘管可以組成單、三相全控或半控或雙反星型電路。改變晶閘管的導通角或控制晶閘管的開關時間即可達到調節焊接電壓和電流的目的。
    尤其是近幾年來,CO2氣體保護焊機發展比較迅速,據報道,發達國家這種焊機占到百分之六十或七十的比例,我國該焊機所占比例很低,也就百分之二十左右。目前,國內CO2氣體保護焊機有可控和不可控兩種,根據所用器件進行區分。采用整流的即為不可控;采用晶閘管整流的即為可控。全國以成都、廣州及華東地區發展比較快。所選用的器件大部分是螺栓式晶閘管或二極管占有的比例也很大,其次是日本產的焊機專用整流模塊。
    二、   電焊機晶閘管模塊分類及應用:
    電焊機中用的晶閘管模塊按模塊散熱底板與電極是否絕緣可分為絕緣型和非絕緣型兩種,即俗稱底板是否帶電。絕緣型的模塊多用在交流焊機中,如廣泛應用于點焊、電阻焊機中的晶閘管模塊MTX系列;廣泛應用于CO2氣體保護焊機、WSM普通焊機等MTG系列模塊。各焊機應用晶閘管模塊在下表中簡述:
    整機
    種類
    使用模塊
    常見主回路形式
    電路特點
     
     
    S可控
    硅直流
    氬弧焊機
    MFG
     
    單相全波整流
     CO2
    氣保
    焊機
    MDG
     
    雙反星
    并聯
    (帶平衡電抗器)
     
    CO2
    氣保
    焊機
    MTG
     
    雙反星
    并聯
    (帶平衡電抗器)
     
    逆變
    焊機
    變頻器
    MDC  MDQ
    MDS
     
    單相或三
    相整流橋
     
    點焊機
    MTX  MTC
     
    電子開關
     
     
    三、   CO2焊機專用晶閘管MTG模塊
    l         模塊內部電路圖:
     
     
     
    l         焊機專用MTG模塊特點簡介:
    ²        MTG模塊是由三只共陽極晶閘管封裝在一起的模塊化結構組件。模塊內管芯參數針對焊機特點專門設計,額定結溫高、通態壓降低、通流和過載能力強動態性能的一致性好、耐疲勞性強,免除螺栓式晶閘管裝機前參數挑選和配對的難題,提高工效。
    ²        焊機目前正朝模塊化方向發展,而且由于裝配,調試,維修簡單;整機裝置美觀大方等優點;能明顯地提升焊機品位,因此模塊應用會越來越廣泛。
    l         適用焊機典型主回路形式適用于雙反星并聯帶平衡電抗器電路
    l         焊機額定輸出電流對模塊的選擇:見下表
    焊機型號
    適用主回路
    焊機額定輸出電流
    MTG
    MTG(AA)
    替代國外模塊型號
    ZX5
    WSM
    NBK
     
    雙反星并聯帶平衡電抗器
     
    200A
    MTG100A/800V
    MTG(AA)60A/400V
    三社(SanRex)    PWB60A;
    三菱(MITSUBISHI)
    TM60SZ-M;
    TM60SA-6
    250A
    315A
     
    MTG150A/800V
    MTG(AA)80A/400V
    SanRex           PWB90A;
    MITSUBISHI 
    TM100SZ-M
    TM90SA-6
    英達             PFT9003N
    350A
    400A
     
    MTG200A/800V

    MTG(AA)130A/400V

    SanRex           PWB130A;
    MITSUBISHI       TM130SZ-M;
    英達             PFT1303N
    500A
    630A
     
    MTG250A/800V
    MTG(AA)160A/400V
    MITSUBISHI       TM150SZ-M;
    英達             PFT1503N
     
    MTG300A/800V
    MTG(AA)200A/400V
    SanRex           PWB200AA;
    MITSUBISHI       TM200SZ-M
    英達             PFT2003N;
    注:上表中MTG型為普通壓降模塊;MTG(AA)為低電壓低導通壓降型模塊。
    l        焊機用模塊電流和電壓計算:
             我公司MTG、MTG(AA)焊機專用模塊可以使用在很多不同型號規格的焊機中,如ZX5普通焊機;WSM直流氬弧焊機;NBK CO2氣體保護焊機。這些焊機目前都采用流行的雙反星并聯帶平衡電抗器主回路形式,如下圖:

    (雙反星并聯帶平衡電抗器主回路)
    ²        該線路相當于正極性和反極性兩組三相半波整流電路并聯。每只晶閘管的最大導通角為 120º,負載電流Id同時由兩個晶閘管和兩個變壓器繞組供給,每只管子承擔1/6的Id,任何瞬時,正,負極性組均有一支電路導通工作。
    ²        該線路提高了變壓器利用率,變壓器磁路平衡,不存在磁化的問題。要求主變壓器和平衡電抗器對稱性好。
    ²        整流輸出電壓:Ud=1.17U2cosa。當負載電流小于額定值(Id)2~5%時,流過平衡電抗器的電流太小,達不到激磁所需的臨界電流,平衡電抗器失去作用,其上的三角波形電壓也就沒有了,此時該線路輸出電壓與三相半波電路一樣,該電壓即為電焊機空載電壓。輸出電壓:Ud=1.35U2cosa。
    ²        電阻R的作用是為電焊機在空載電壓輸出時,提供可控硅導通的擎制電流。因此擎制電流參數的大小或離散性對R的阻值有相當重要性。
    實例:
    1.         晶閘管耐壓的選擇(VRRM;VDRM):
           已知條件:空載電壓:100V,額定輸出電流:630A;暫載率:60%
    根據公式:Ud=1.35U2cosa(大電流時:Ud=1.17U2cosa)對于雙反星型并聯電路,其對晶閘管耐壓要求均為: U2。U2為變壓器副邊相電壓。
    根據Ud=1.35U2cosa計算U2=100V/1.35=74V?紤]兩倍余量:
            VRRM;VDRM=2 x 2.236 x 74V=331V.
    因此選擇耐壓400V的晶閘管及模塊即可。
    2.           晶閘管額定電流的選擇(IT(AV)):
    2.    先計算變壓器副邊流過的相電流(Ie):
    由公式:Ie=1/2 x 0.577 x Id(適用雙反星型并聯電路,因兩極性組并聯,所以公式中需乘以1/2)。對于630A輸出電流,Id=630A
    所以:Ie=1/2 x 0.577 x 630A=182A(此值為交流有效值。需折算為平均值)
    計算流過的晶閘管額定電流  (IT(AV)): 
                    IT=Ie/1.57=182 A/1.57=116A
    考慮選型需按1.5-2.0倍留一定的余量,按2.0倍計算
    IT(AV) = (1.5-2.0) I T=116A x (1.5-2.0)=174A-232A
    顯然,通過以上的計算對于采用雙反星型并聯電路的ZX5-630;NBK-630;WSM-630焊機應選擇MTG200-300A/800V或MTG(AA)130-200A/400V的模塊。最好選MTG250--300A/800V或MTG(AA)160-200A/400V的模塊. 當然,焊機可靠長期正常工作除了與模塊正確選型有關外,與以下因素還有一定的關系:
    ²        焊機暫載率即額定負荷工作持續率(FS):
    根據焊機行業標準此類焊機暫載率一般為:35%;60%;100%。其定義如下:
    暫載率FS=負載滿負荷持續運行時間(t)/[負載滿負荷持續運行時間+休止時間] x 100% = t/T x 100%
    上式中T為焊機的工作周期,它是負荷持續運行和休止時間之和。我國焊機行業規定,手工氬弧焊時T為5分鐘;自動氬弧焊時T為10分鐘;即工作6分鐘,休息4分鐘。
    ²        散熱條件:
    以上計算均是在假設散熱條件足夠的情況下考慮的。如果散熱條件發生變化,對模塊的選型要求可適當增大或減小。
    l        其它線路焊機對模塊的選型:
    對于使用在三相半控全橋整流線路中的模塊MTY;MDG,如下圖,對器件通流能力要求更高,同等輸出電流的情況下,該線路中的器件通過的電流是雙反星并聯線路中的兩倍;但對耐壓的要求低一倍。
     
     
     
    實例:
    已知條件:Id=630A;空載電壓:100V
    1、  器件耐壓(VRRM;VDRM)的計算:
    由公式:Ud=2.34U2Cosa,可以計算出變壓器副邊相電壓U2=100V/2.34=43V;
    考慮兩倍的選擇余量后VRRM;VDRM=2 x x U2=2 x 2.236 x 43V=191V
    因此選擇耐壓200V-300V的器件足夠。
    2、  器件額定電流IT(AV的計算:
    由于該線路相當于兩組三相半波整流電路的串聯,
    根據公式:Ie=0.577 x Id; 可以計算出變壓器副邊相電流:
    Ie=0.577 x Id=0.577 x 630A=364A(此值為交流有效值)
    折算為平均值IT(AV= Ie/1.57=364A/1.57=232A
     考慮選型需按1.5-2.0倍留一定的余量,按2.0倍計算
    IT(AV) = (1.5-2) IT =232A(1.5-2)=348A-462A
    顯然,目前沒有如此大電流的模塊,應建議客戶采用400-500A的平板式可控硅為宜。
    以上兩種線路對器件耐壓和通流能力的要求是不一樣的。后一種線路對器件耐壓要求比前一種線路低一倍,但通流能力要求大兩倍。
    四、   使用模塊產品注意事項:
    l     電力半導體模塊屬于溫度敏感性器件,使用時必須安裝于散熱器上。安裝前首先用酒精將模塊底板和散熱器表面擦拭干凈,待自然干燥后,在模塊底板上均勻涂上(采用滾柱來回滾動涂抹)導熱硅脂,導熱硅脂剛好能夠覆蓋整個底板和散熱器。安裝之后可從散熱器上取下模塊,檢查模塊底板整個區域是否完全沾潤。
    l     手冊中額定電流[IT(AV)、IF(AV)]是在規定散熱器、強通風冷(風速6m/s)和額定殼溫Tc和純阻性負載下得出的。若使用條件發生變化(如感性負載)額定電流就會下降。
    l     散熱器與模塊接觸面應平整,散熱器的平面度≤ 0.03mm(12mil),確保良好的熱傳導,電極與銅排連接時,必須擰緊螺絲,并按下圖方法將模塊緊固于散熱器上,緊固力矩按手冊中要求執行。否則接觸熱阻變大,熱量向管芯傳遞。
    l     采用自然風冷散熱時,散熱器應垂直放置,以利于熱量的循環。對模塊額定電流和散熱器長度的選擇,相對于強制風冷情況下,模塊額定電流和散熱器長度都增加一倍為宜。
    為確保使用時模塊的結溫不超過額定結溫(Tjm),建議采用溫度保護措施。 
     
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