功率器件自动控温定位塑封系统的设计

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1、功率器件自动控温定位塑封系统的设计余骏华1，孙力1，全庆霄2（1.江南大学物联网工程学院，江苏无锡214122；2.江阴苏阳电子股份有限公司，江苏江阴214421）摘要：为了满足功率器件不同封装形式可靠性和稳定性的需求，对功率器件封装的塑封系统进行研究。设计塑封压机集成接口和PLC温度控制电路，实现功率器件塑封压机温度控制；研发光电传感器、接近传感器以及螺旋测试头集合形成的塑封模具定位传感结构，结合PLC定位电路设计，实现了功率器件塑封模具定位。对关键的PLC和触摸屏组合控制系统进行了探索，系统已

2、投入实际应用，效果良好。.jyqkmableLogicalController，PLC）以微处理器为基础，采用可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程[7?8]；所以在功率器件塑封系统设计中，采用PLC与触摸屏组成的控制系统实现自动控温和定位功能。4.1控制现场结构本文采用CP1H?XA40DT?DPLC和TPC1062KS触摸屏组成系统控制现场的电动阀、电磁阀、电动机、温度控制器和定

3、位控制器等执行机构。以温度控制为例，CP1H?XA40DT?D通过模拟量输入模块和温度传感器采集现场的温度信号，信号通过PLC上的A/D转换、数值变换传送到触摸屏上，触摸屏显示实时的温度值和PID值；且PID参数可以通过触摸屏进行设置，触摸屏给PLC发送指令，以控制现场的执行机构[9]。控制现场温控结构如图6所示。4.2控制系统电路设计为了实现PLC对塑封压机温度和模具定位的控制，必须设计相应的控制电路。PLC控制系统的控制电路主要由输入电路、PLC、输出电路3个部分组成。输入电路主要有按钮、开关

4、、模拟量、人机界面等；输出电路主要有电磁阀、指示灯、接触器等。PLC控制系统根据输入电路得到的信号，执行PLC程序，从而控制输出电路的电器元件驱动设备的机械结构，最终满足控制塑封压机温度和模具定位的要求，完成系统控制。以温度控制为例，通过触摸屏设定标准塑封压机温度（175℃），通过PLC程序判断压机温度是否在容差范围内（3℃），若超出容差，则发出信号反馈至触摸屏，同时调整加热通道，令塑封压机温差小于设定容差。图7为功率器件塑封系统PLC温度控制电路图。4.3控制系统软件设计常见的PLC控制系统软件

5、设计方法有图解法编程（包括梯形图法、逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法）、经验法编程、计算机辅助设计编程等[10]。设计的自动控温定位塑封系统选用的是梯形图法，这种最方便的编程方法是一种用梯形图语言，模仿继电器控制系统的编程方式。其图形及元件名称均与继电器控制电路十分相近。这种方法的优点在于可以把原继电器控制电路转化成PLC梯形图语言。为了提高系统可靠性，在软件设计上采用了数字滤波和软件容错。在采样周期内，用采样值计算加权平均值作为滤波值，滤波现场的模拟量信号经A/D转换后变为数字量信号，存入

6、PLC中，根据滤波值滤去噪声信号获得所需的有用信号，进行系统控制。在程序执行过程中，一旦发现现场故障或错误，系统即通过程序判断造成错误的原因是主要故障还是次要故障，并分别做出停机和相应子程序处理。系统还可对重要的开关量输入信号或易形成抖动的检测或控制回路采用软件延时，对同一信号多次读取，结果一致，才确认有效，消除偶发干扰的影响。5结语目前市场中功率器件应用极为广泛，为了适应现代便携式电子产品等应用领域不断小型化的发展趋势，现代功率器件封装技术不断改进，新型封装形式不断涌现。为了提高各种封装形式的可

7、靠性和稳定性，设计了一种可应用于各种封装形式的功率器件自动控温定位塑封系统，该系统可实现关键塑封工艺设备温度的均匀和稳定，提高塑封模具压合精度，从而提高良品率，降低设备损耗，具有极其重要的应用价值。基于PLC控制系统的自动控温定位塑封系统的研究和实现对提升功率器件封装的效率有着重要意义。.jyqkl.[5]袁立强，赵争鸣，宋高升，等.电力半导体器件原理与应用[M].北京：机械工业出版社，2011.[6]刘文生.PLC与触摸屏的综合应用[J].辽宁师专学报：自然科学版，2009，11（1）：87?8

8、8.[7]叶晓光.PLC在组合机床的控制应用探讨[J].制造业自动化，2011，33（10）：146?148.[8]陈立定.电气控制与可编程序控制器的原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2004.[9]郭世钢.PLC的人机接口与编程[J].微计算机信息，2006（19）：40?44.[10]陈晓琴.可编程控制器及应用[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2009.[11]顾江海，刘勇，梁利华.封装集成工艺中带状功率器件的翘曲研究[J].浙江工业大学学报，2012（5）:578?