【在电路图AN什么意思】IGBT知识综述(下)

IGBT失败的原因

1.过热很容易损坏集电极，电流过大引起的瞬间过热及其主要原因是热不良引起的持续过热可能会损坏IGBT。如果部件持续短路，大电流产生的耗电量会引起温度上升。由于芯片的热容量小，温度急剧上升，如果芯片温度超过硅固有温度，设备将失去阻塞能力，闸门控制将无法得到保护，因此IGBT将失败。实际应用时，最高允许工作温度约为125。

2、如果超过停机安全工作区，引擎停止效果会造成损坏。发动机固定效果分为静态发动机固定效果和动态发动机固定效果。IGBT是PNPN四层结构，体内有寄生晶闸管，当集电极电流增加到一定程度时，寄生晶闸管就会通，文极失去控制作用，形成自动锁定现象，这被称为静态发动机固定效果。IGBT发动机停转效果发生后，集电极电流增加，导致电力消耗过大，使元件失效。动态发动机固定效果主要是装置高速关闭时电流下降过快，dvCE/dt过大，导致位移电流增大，寄生晶闸管自动锁定。

3、暂态过流IGBT在运行过程中能承受的大幅度过流短路、直通等故障之外，还有LIPIL二极管的反向恢复电流、缓冲电容器的放电电流和噪声干扰引起的峰值电流。这种暂时的过流持续时间很短，但不采取措施可能会增加IGBT的负担，使IGBT失效。4、过电压导致集电极、发射极击穿，或者栅极、发射极击穿。

IGBT保护方法

发生流动情况时，IGBT必须保持在短路安全工作区内。IGBT经受短路的时间与电源电压、栅极驱动电压和接合温度密切相关。为了防止短路故障造成IGBT损坏，必须有完整的检测和保护环。一般的检测方法分为电流传感器和IGBT不饱和保护。

1、立即关闭驱动信号。

逆变器的负载过大或输出短路时，通过逆变器桥输入直流总线上的电流传感器进行检测。检测电流值超过设定的阈值时，保护行为将拦截所有桥接臂的驱动信号。这种保护方法最直接，但吸收电路和钳形电路必须特别设计，以适应短路情况。该方法的缺点是IGBT关闭时应力过大。特别是在关闭感性超大电流时，要注意发动机效果。

2、首先减少闸门压力，关闭驱动信号。

IGBT的短路电流与栅极压力关系密切，栅极压力越高，短路电流越大。在短路或暂时过流情况下，如果能瞬间阶段性减少vGS或降低坡度，短路电流就会减少，过流时间也会延长。IGBT关闭时，di/dt也会减少。限制过流振幅。

IGBT模块

IGBT模块是MOSFET和双极晶体管合成的部件。

选择IGBT模块

IGBT模块的电压规格与正在使用的设备的输入电源(即测试电源电压)密切相关。其相互关系见下表。在使用过程中，IGBT模块集电极电流增加时，产生的额定损失也会增加。同时，开关损耗增加，原始发热加剧，因此在选择IGBT模块时，额定电流必须大于负载电流。特别是用作高频开关时，开关损耗大，热量严重，选择时应使用下降等。

使用IGBT的注意事项

由于IGBT模块是MOSFET结构，IGBT的晶格通过氧化膜实现发射极和电隔离。由于这种氧化膜很薄，其屈服电压一般达20 ~ 30V。因此，静电引起的栅极穿透是IGBT失效的常见原因之一。因此，使用时请注意以下事项：

1.使用模块时，请避免用手触摸驱动端子部分，需要触摸模块端子时，请将人体或衣服的静电放电到大电阻接地后再触摸。

2、用导电材料连接模块驱动器端子时，在接线不能正确连接之前，不要连接模块。

尝试在底板良好接地的情况下工作。

3、在应用中，有时确保栅极驱动电压不超过栅极最大额定电压，但是栅极连接上的寄生电感和栅极之间的电容耦合会产生破坏氧化层的振动电压。为此，通常使用双绞线发送驱动信号，减少寄生电感。通过在栅极连接上连接小电阻，还可以抑制振动电压。

另外，在栅极-发射极之间开放时，集电极和发射极之间加上电压，随着集电极电位的变化，集电极会有漏电流，集电极电位升高，集电极会有电流。此时，如果集电极和发射极之间存在高电压，则在IGBT受损之前可以发热。

使用IGBT时，如果栅极电路异常或栅极电路损坏(栅极打开时)，向主电路添加电压可能会损坏IGBT。为了防止这种故障，闸门和发射极之间必须连接10千左右的电阻。

安装或更换IGBT模块时，请务必考虑IGBT模块和散热器之间的接触面状态和紧固程度。为了减少接触热电阻，建议在散热器和IGBT模块之间涂抹导热硅脂。一般散热片底部安装了冷却风扇

损坏中散热片散热不良时将导致IGBT模块发热，而发生故障。因此对散热风扇应定期进行检查，一般在散热片上靠近IGBT模块的地方安装有温度感应器，当温度过高时将报警或停止IGBT模块工作。

栅极电阻RG对IGBT开关特性的影响

igbt开关特性

IGBT开关特性的设定可受外部电阻RG的影响。由于IGBT的输入电容在开关期间是变化的，必须被充放电，栅极电阻通过限制导通和关断期间栅极电流 (IG)脉冲的幅值来决定充放电时间(见图1)。由于栅极峰值电流的增加，导通和关断的时间将会缩短且开关损耗也会减少。减小RG(on)和 RG(off)的阻值会增大栅极峰值电流。当减小栅极电阻的阻值时，需要考虑的是当大电流被过快地切换时所产生的电流上升率di/dt。电路中存在杂散电 感在IGBT上产生大的电压尖峰，这一效果可在图2所示的IGBT关断时波形图中观察到。图中的阴影部分显示了关断损耗的相对值。集电极-发射极电压上的 瞬间电压尖峰可能会损坏IGBT，特别是在短路关断操作的情况下，因为di/dt比较大。可通过增加栅极电阻的值来减小Vstray。因此，消除了由于过 电压而带来的IGBT被损毁的风险。快速的导通和关断会分别带来较高的dv/dt和di/dt，因此会产生更多的电磁干扰(EMI)，从而可能导致电路故障。

对续流二极管开关特性的影响

续流二极管的开关特性也受栅极电阻的影响，并限制栅极阻抗的最小值。这意味着IGBT的导通开关速度只能提高到一个与所用续流二极管反向恢复特性相兼 容的水平。栅极电阻的减小不仅增大了IGBT的过电压应力，而且由于IGBT模块中diC/dt的增大，也增大了续流二极管的过压极限。通过使用特殊设计 和优化的带软恢复功能的CAL(可控轴向寿命)二极管，使得反向峰值电流减小，从而使桥路中IGBT的导通电流减小。

IGBT与MOS管的区别，可控硅的区别

IGBT在结构上是NPN行MOSFET增加一个P结，即NPNP结构，在原理上是MOS推动的P型BJT。

可控硅也叫晶闸管，分双向和单向，单向可控硅也是单向导通，可以实现整流，但它通过控制导通角可以实现可控整流程 IGBT：绝缘栅场效应晶体管，作用类似三极管，但在这里当开关管用（不能用于放大状态），通过控制G极可以实现C，E两端的通断。一般可用在逆变回路中。

门控管(IGBT)的检测方法

门控管(IGBT)是由场效应管作为推动管。

　　大功率管作为输出管的有机组合。应用于电磁灶等的大电流、高电平电器中的一种特殊器件。检修中对门控管的检测有如下几种方法：

　　一、万用表检测法1

　　1.用指针式万用表R×10k挡。黑表笔接门控管发射极，红表笔接门控管栅极，此时向栅极反向充电。随后红表笔接发射极，黑表笔接集电极。万用表指针应不动(指在机械零位)，表明该管未击穿损坏。　　2.用指针式万用表黑表笔接栅极，红表笔接发射极，此时向栅极正向充电。随后黑表笔接集电极，红表笔接发射极，万用表指针指示应为零。

　　3.如符合以上规律，表明该门控管的饱和导通和截止状态均正常。基本未损坏。

　　二、万用表检测法2

　　用指针式万用表R×1k挡，数字式万用表选“测二极管档”挡，将门控管集电极、发射极、栅极短接充分放电。万用表黑、红表笔正、反接集电极、栅极和发射极、栅极的电阻，均应为无穷大，否则表明该管已损坏。

　　将万用表黑、红表笔分别接发射极、集电极，测得阻值均为3.5kΩ左右，是带阻尼二极管的门控管，测得阻值为50kΩ是不带阻尼二极管的门控管。

　　如门控管三个电极间电阻均很小。表明该管已被击穿损坏。电阻均为无穷大。表明该管道已开路损坏。

电磁炉检修的几个小经验及IGBT注意事项

电磁炉里面的IGBT实在是“娇气”。弄不好几十块钱就没啦！在检修时先去掉加热线圈，。测IGBT的栅级（也就是G点）对地电压。在待机状态下应小于等于0.5V.在开机时应在1~2.5V之间为正常，。前不久修理一个雅乐思电磁炉，G点电压为3，5V，结果加上线圈后，3，4分钟，就爆啦，原因是一个三极管NPN型的击穿，更换后，测G点电压间隔出现1.9V电压，后又接上100W灯泡，也是间隔闪亮，最后通电试机，一切OK

压敏电阻短路从外表就可以看出来，使用市电不稳的地方压敏损坏率大些。

电磁烧igbt原因很多，这里建议修理电磁炉最好可以有台示波器。这样可以方面准确判断故障。

这里提供电磁炉爆igbt几大隐患问题。

一;同步电路异常（在线圈盘两端的有3~5个的300k~680k/2瓦的电阻，接到339的其中的一组的比较器）两端的电压相差应在0.2v之内。待机时电压在3v~5v左右，工作时在1.7v左右。

二;激励电路的脉宽过宽，尖峰，杂波等（脉宽过宽用示波器，在放上锅时，移走锅时示波器波形瞬间的波形变化不能超过0.2mv（示波器上两格）

三;散热不良

四;电路板自身设计存在问题（主要问题：地线不合理，线圈盘电感与电容匹配不良）此类很难解决

五;使用早期仙童fga25n120，fga15n120系列的igbt（igbt的后缀编号an和and）电磁炉，特别用此igbt用大功率的电磁炉上，电路设计稍微匹配不良，就很容易引起igbt过热而烧毁。

六;一般电容坏的比较多，特别是整流滤波电容“5UF/275V~X2（400VDC）”，逆程，谐振电容1200V0.3UF，两者都会威胁功率开关管，好一点的炉对前者会有保护功能，对后者，一般都会烧功率开关，所以碰到烧管的炉，一定先检查该电容有无开路，因为该两个电容经常工作在高温环境里，容易容量变小或开路，漏电

很多的朋友可能碰到过不少电磁炉间断加热的问题，有的是工作一秒钟就停掉了，再工作一秒，或者有的是几秒，就停掉，再工作几秒，如此反复，还有一种问题，跟这种情况差不多，就是正常放锅的时候就总是在检锅状态，而你把锅拿高一点就可以正常加热，这种问题，往往你检查的时候，却查不到什么问题，什么都换了却问题依旧，对付这种故障，经过本人的多次维修案例和研究，发现问题的根源是走线干扰，一般来说，从高压反馈回来的可能有2到4路，其中同步电路就占了两路，还有一路作浪涌监测，还有一路作高压检测，根据机型不同也许路数就不同，问题的根源呢就在这几条线，解决的方法呢，就是把从反馈电阻到339之间这几路的线路断开，要两边都断，然后再用导线连起来就可以了，也就是说中间的这一截线路不要，从反馈电阻的脚到339的脚完全用线连，这样呢这几条线就没有了干扰，电磁炉也就OK了。 这些只是个人的维修经验，有不对的地方请大家批评指正

电磁炉的分类及修理事项

在修理中常见的电磁炉大致分为两类：

由LM339（四电压比较器）输出脉冲信号。

1： 触发部分由正负两组电源，管子用PNP\NPN组成，类似这种电路，后级大多是用大功率管多个复合而成，组成高压开关部分，在代换中，前一个用带阻尼的行管替代即可。后几个则很难找到特性一致的管子，解决的办法是在散热器安装孔允许的情况下改用大电流的管子以减少数量，金属封装得如：BUS13A等，塑封的如：BU2525/BU2527/BU2532/D3998一类，用两个就可以。

2：工控管用IGBT绝缘栅开关器件;

这些机器特征是不用双电源触发，只有+5V和+12V，LM339通过触发集成块TA8316带动IGBT

这种情况下只能用此一类的管子代替，损坏程度大致为，只有管子坏，换上即可。其次是整流桥同时损坏，（一般是烧半壁），再其次是触发集成块TA8316坏，连带LM339N一起损坏的很少见。

对于高压模块，由于这方面的参数手册很少，希望大家搜集转贴，以便代换时参考。

不能贸然更换，最好有示波器先测其G极波形及幅值（没有的话用万用表测此点直流电压应在1-2.5伏之间变化）。接上线盘前要确定其它几路小电源供电正常。

2.1.2 IGBT

绝缘栅双极晶体管（Iusulated Gate Bipolar Transistor）简称IGBT，是一种集BJT的大电流密度和MOSFET等电压激励场控型器件优点于一体的高压、高速大功率器件。

检修电磁炉时需要注意的几点

一个正常状态的电磁炉表现为;正常启动，风扇转，正常加热，无锅时能保护并报警。但是如果有故障的话表现多种多样了。我这里有个小方法;在维修之前，建议在输入电源上【插头连线部分】串接150W---200W灯泡作限流，目的是防止造成不必要的损坏，同时观察灯泡的发光情况就可以初步判定故障部位。这样比较省时省力，同时避免走弯路。这里需要说明两点：

1，串接灯泡和通电前一定要测量电源插头的正反向阻值，只有在大于400欧姆时才可以试电，否则要开机检查。

2，维修完成后也可用此方法试机，可避免二次维修和故障扩大化。

具体观察结果总结如下;

1，上电灯泡就亮;主回路有短路现象。

2，上电不亮，能启动，但开始加热时灯泡常亮;同步电路或振荡电路有故障。

3，上电正常，放锅加热灯泡不亮，并同时显示故障代码或每隔三秒左右响一声，说明不检锅，故障主要在同步，震荡，推动或PWM脉宽调制电路和浪涌保护电路等，比较复杂。

4，上电正常，放锅加热，灯泡间歇亮，显示故障代码或隔1--3秒响一声，接假负载也如此，同样说明不检锅，但故障部位在电流检测电路或主回路电容。

正常应为，上电正常，不放锅具时灯泡间歇亮，放锅具后常亮，亮度随档位变化。

另外;电磁炉易损件为：桥堆，保险，风扇电机，+5V稳压器【7805】，压敏电阻，大功率电阻，电解电容，电源模块，瓷片和贴片电容。

这里还要说明的是，维修时，拆开机盖后可在加热线盘上垫上三个绝缘垫子加锅试机，可以省去多次拆装上盖的麻烦。