IGBT失敗的原因

1.過(guò)熱很容易損壞集電極，電流過(guò)大引起的瞬間過(guò)熱及其主要原因是熱不良引起的持續(xù)過(guò)熱可能會(huì)損壞IGBT。如果部件持續(xù)短路，大電流產(chǎn)生的耗電量會(huì)引起溫度上升。由于芯片的熱容量小，溫度急劇上升，如果芯片溫度超過(guò)硅固有溫度，設(shè)備將失去阻塞能力，閘門(mén)控制將無(wú)法得到保護(hù)，因此IGBT將失敗。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，最高允許工作溫度約為125。

2、如果超過(guò)停機(jī)安全工作區(qū)，引擎停止效果會(huì)造成損壞。發(fā)動(dòng)機(jī)固定效果分為靜態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)固定效果和動(dòng)態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)固定效果。IGBT是PNPN四層結(jié)構(gòu)，體內(nèi)有寄生晶閘管，當(dāng)集電極電流增加到一定程度時(shí)，寄生晶閘管就會(huì)通，文極失去控制作用，形成自動(dòng)鎖定現(xiàn)象，這被稱為靜態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)固定效果。IGBT發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)效果發(fā)生后，集電極電流增加，導(dǎo)致電力消耗過(guò)大，使元件失效。動(dòng)態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)固定效果主要是裝置高速關(guān)閉時(shí)電流下降過(guò)快，dvCE/dt過(guò)大，導(dǎo)致位移電流增大，寄生晶閘管自動(dòng)鎖定。

3、暫態(tài)過(guò)流IGBT在運(yùn)行過(guò)程中能承受的大幅度過(guò)流短路、直通等故障之外，還有LIPIL二極管的反向恢復(fù)電流、緩沖電容器的放電電流和噪聲干擾引起的峰值電流。這種暫時(shí)的過(guò)流持續(xù)時(shí)間很短，但不采取措施可能會(huì)增加IGBT的負(fù)擔(dān)，使IGBT失效。4、過(guò)電壓導(dǎo)致集電極、發(fā)射極擊穿，或者柵極、發(fā)射極擊穿。

IGBT保護(hù)方法

發(fā)生流動(dòng)情況時(shí)，IGBT必須保持在短路安全工作區(qū)內(nèi)。IGBT經(jīng)受短路的時(shí)間與電源電壓、柵極驅(qū)動(dòng)電壓和接合溫度密切相關(guān)。為了防止短路故障造成IGBT損壞，必須有完整的檢測(cè)和保護(hù)環(huán)。一般的檢測(cè)方法分為電流傳感器和IGBT不飽和保護(hù)。

1、立即關(guān)閉驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

逆變器的負(fù)載過(guò)大或輸出短路時(shí)，通過(guò)逆變器橋輸入直流總線上的電流傳感器進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)電流值超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，保護(hù)行為將攔截所有橋接臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這種保護(hù)方法最直接，但吸收電路和鉗形電路必須特別設(shè)計(jì)，以適應(yīng)短路情況。該方法的缺點(diǎn)是IGBT關(guān)閉時(shí)應(yīng)力過(guò)大。特別是在關(guān)閉感性超大電流時(shí)，要注意發(fā)動(dòng)機(jī)效果。

2、首先減少閘門(mén)壓力，關(guān)閉驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

IGBT的短路電流與柵極壓力關(guān)系密切，柵極壓力越高，短路電流越大。在短路或暫時(shí)過(guò)流情況下，如果能瞬間階段性減少vGS或降低坡度，短路電流就會(huì)減少，過(guò)流時(shí)間也會(huì)延長(zhǎng)。IGBT關(guān)閉時(shí)，di/dt也會(huì)減少。限制過(guò)流振幅。

IGBT模塊

IGBT模塊是MOSFET和雙極晶體管合成的部件。

選擇IGBT模塊

IGBT模塊的電壓規(guī)格與正在使用的設(shè)備的輸入電源(即測(cè)試電源電壓)密切相關(guān)。其相互關(guān)系見(jiàn)下表。在使用過(guò)程中，IGBT模塊集電極電流增加時(shí)，產(chǎn)生的額定損失也會(huì)增加。同時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗增加，原始發(fā)熱加劇，因此在選擇IGBT模塊時(shí)，額定電流必須大于負(fù)載電流。特別是用作高頻開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗大，熱量嚴(yán)重，選擇時(shí)應(yīng)使用下降等。

使用IGBT的注意事項(xiàng)

由于IGBT模塊是MOSFET結(jié)構(gòu)，IGBT的晶格通過(guò)氧化膜實(shí)現(xiàn)發(fā)射極和電隔離。由于這種氧化膜很薄，其屈服電壓一般達(dá)20 ~ 30V。因此，靜電引起的柵極穿透是IGBT失效的常見(jiàn)原因之一。因此，使用時(shí)請(qǐng)注意以下事項(xiàng)：

1.使用模塊時(shí)，請(qǐng)避免用手觸摸驅(qū)動(dòng)端子部分，需要觸摸模塊端子時(shí)，請(qǐng)將人體或衣服的靜電放電到大電阻接地后再觸摸。

2、用導(dǎo)電材料連接模塊驅(qū)動(dòng)器端子時(shí)，在接線不能正確連接之前，不要連接模塊。

嘗試在底板良好接地的情況下工作。

3、在應(yīng)用中，有時(shí)確保柵極驅(qū)動(dòng)電壓不超過(guò)柵極最大額定電壓，但是柵極連接上的寄生電感和柵極之間的電容耦合會(huì)產(chǎn)生破壞氧化層的振動(dòng)電壓。為此，通常使用雙絞線發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，減少寄生電感。通過(guò)在柵極連接上連接小電阻，還可以抑制振動(dòng)電壓。

另外，在柵極-發(fā)射極之間開(kāi)放時(shí)，集電極和發(fā)射極之間加上電壓，隨著集電極電位的變化，集電極會(huì)有漏電流，集電極電位升高，集電極會(huì)有電流。此時(shí)，如果集電極和發(fā)射極之間存在高電壓，則在IGBT受損之前可以發(fā)熱。

使用IGBT時(shí)，如果柵極電路異?；驏艠O電路損壞(柵極打開(kāi)時(shí))，向主電路添加電壓可能會(huì)損壞IGBT。為了防止這種故障，閘門(mén)和發(fā)射極之間必須連接10千左右的電阻。

安裝或更換IGBT模塊時(shí)，請(qǐng)務(wù)必考慮IGBT模塊和散熱器之間的接觸面狀態(tài)和緊固程度。為了減少接觸熱電阻，建議在散熱器和IGBT模塊之間涂抹導(dǎo)熱硅脂。一般散熱片底部安裝了冷卻風(fēng)扇

損壞中散熱片散熱不良時(shí)將導(dǎo)致IGBT模塊發(fā)熱，而發(fā)生故障。因此對(duì)散熱風(fēng)扇應(yīng)定期進(jìn)行檢查，一般在散熱片上靠近IGBT模塊的地方安裝有溫度感應(yīng)器，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)將報(bào)警或停止IGBT模塊工作。

柵極電阻RG對(duì)IGBT開(kāi)關(guān)特性的影響

igbt開(kāi)關(guān)特性

IGBT開(kāi)關(guān)特性的設(shè)定可受外部電阻RG的影響。由于IGBT的輸入電容在開(kāi)關(guān)期間是變化的，必須被充放電，柵極電阻通過(guò)限制導(dǎo)通和關(guān)斷期間柵極電流 (IG)脈沖的幅值來(lái)決定充放電時(shí)間(見(jiàn)圖1)。由于柵極峰值電流的增加，導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)間將會(huì)縮短且開(kāi)關(guān)損耗也會(huì)減少。減小RG(on)和 RG(off)的阻值會(huì)增大柵極峰值電流。當(dāng)減小柵極電阻的阻值時(shí)，需要考慮的是當(dāng)大電流被過(guò)快地切換時(shí)所產(chǎn)生的電流上升率di/dt。電路中存在雜散電 感在IGBT上產(chǎn)生大的電壓尖峰，這一效果可在圖2所示的IGBT關(guān)斷時(shí)波形圖中觀察到。圖中的陰影部分顯示了關(guān)斷損耗的相對(duì)值。集電極-發(fā)射極電壓上的 瞬間電壓尖峰可能會(huì)損壞IGBT，特別是在短路關(guān)斷操作的情況下，因?yàn)閐i/dt比較大?？赏ㄟ^(guò)增加?xùn)艠O電阻的值來(lái)減小Vstray。因此，消除了由于過(guò) 電壓而帶來(lái)的IGBT被損毀的風(fēng)險(xiǎn)?？焖俚膶?dǎo)通和關(guān)斷會(huì)分別帶來(lái)較高的dv/dt和di/dt，因此會(huì)產(chǎn)生更多的電磁干擾(EMI)，從而可能導(dǎo)致電路故障。

對(duì)續(xù)流二極管開(kāi)關(guān)特性的影響

續(xù)流二極管的開(kāi)關(guān)特性也受柵極電阻的影響，并限制柵極阻抗的最小值。這意味著IGBT的導(dǎo)通開(kāi)關(guān)速度只能提高到一個(gè)與所用續(xù)流二極管反向恢復(fù)特性相兼 容的水平。柵極電阻的減小不僅增大了IGBT的過(guò)電壓應(yīng)力，而且由于IGBT模塊中diC/dt的增大，也增大了續(xù)流二極管的過(guò)壓極限。通過(guò)使用特殊設(shè)計(jì) 和優(yōu)化的帶軟恢復(fù)功能的CAL(可控軸向壽命)二極管，使得反向峰值電流減小，從而使橋路中IGBT的導(dǎo)通電流減小。

IGBT與MOS管的區(qū)別，可控硅的區(qū)別

IGBT在結(jié)構(gòu)上是NPN行MOSFET增加一個(gè)P結(jié)，即NPNP結(jié)構(gòu)，在原理上是MOS推動(dòng)的P型BJT。

可控硅也叫晶閘管，分雙向和單向，單向可控硅也是單向?qū)?，可以?shí)現(xiàn)整流，但它通過(guò)控制導(dǎo)通角可以實(shí)現(xiàn)可控整流程 IGBT：絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管，作用類(lèi)似三極管，但在這里當(dāng)開(kāi)關(guān)管用（不能用于放大狀態(tài)），通過(guò)控制G極可以實(shí)現(xiàn)C，E兩端的通斷。一般可用在逆變回路中。

門(mén)控管(IGBT)的檢測(cè)方法

門(mén)控管(IGBT)是由場(chǎng)效應(yīng)管作為推動(dòng)管。

　　大功率管作為輸出管的有機(jī)組合。應(yīng)用于電磁灶等的大電流、高電平電器中的一種特殊器件。檢修中對(duì)門(mén)控管的檢測(cè)有如下幾種方法：

　　一、萬(wàn)用表檢測(cè)法1

　　1.用指針式萬(wàn)用表R×10k擋。黑表筆接門(mén)控管發(fā)射極，紅表筆接門(mén)控管柵極，此時(shí)向柵極反向充電。隨后紅表筆接發(fā)射極，黑表筆接集電極。萬(wàn)用表指針應(yīng)不動(dòng)(指在機(jī)械零位)，表明該管未擊穿損壞?！　?.用指針式萬(wàn)用表黑表筆接?xùn)艠O，紅表筆接發(fā)射極，此時(shí)向柵極正向充電。隨后黑表筆接集電極，紅表筆接發(fā)射極，萬(wàn)用表指針指示應(yīng)為零。

　　3.如符合以上規(guī)律，表明該門(mén)控管的飽和導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)均正常?；疚磽p壞。

　　二、萬(wàn)用表檢測(cè)法2

　　用指針式萬(wàn)用表R×1k擋，數(shù)字式萬(wàn)用表選“測(cè)二極管檔”擋，將門(mén)控管集電極、發(fā)射極、柵極短接充分放電。萬(wàn)用表黑、紅表筆正、反接集電極、柵極和發(fā)射極、柵極的電阻，均應(yīng)為無(wú)窮大，否則表明該管已損壞。

　　將萬(wàn)用表黑、紅表筆分別接發(fā)射極、集電極，測(cè)得阻值均為3.5kΩ左右，是帶阻尼二極管的門(mén)控管，測(cè)得阻值為50kΩ是不帶阻尼二極管的門(mén)控管。

　　如門(mén)控管三個(gè)電極間電阻均很小。表明該管已被擊穿損壞。電阻均為無(wú)窮大。表明該管道已開(kāi)路損壞。

電磁爐檢修的幾個(gè)小經(jīng)驗(yàn)及IGBT注意事項(xiàng)

電磁爐里面的IGBT實(shí)在是“嬌氣”。弄不好幾十塊錢(qián)就沒(méi)啦！在檢修時(shí)先去掉加熱線圈，。測(cè)IGBT的柵級(jí)（也就是G點(diǎn)）對(duì)地電壓。在待機(jī)狀態(tài)下應(yīng)小于等于0.5V.在開(kāi)機(jī)時(shí)應(yīng)在1~2.5V之間為正常，。前不久修理一個(gè)雅樂(lè)思電磁爐，G點(diǎn)電壓為3，5V，結(jié)果加上線圈后，3，4分鐘，就爆啦，原因是一個(gè)三極管NPN型的擊穿，更換后，測(cè)G點(diǎn)電壓間隔出現(xiàn)1.9V電壓，后又接上100W燈泡，也是間隔閃亮，最后通電試機(jī)，一切OK

壓敏電阻短路從外表就可以看出來(lái)，使用市電不穩(wěn)的地方壓敏損壞率大些。

電磁燒igbt原因很多，這里建議修理電磁爐最好可以有臺(tái)示波器。這樣可以方面準(zhǔn)確判斷故障。

這里提供電磁爐爆igbt幾大隱患問(wèn)題。

一;同步電路異常（在線圈盤(pán)兩端的有3~5個(gè)的300k~680k/2瓦的電阻，接到339的其中的一組的比較器）兩端的電壓相差應(yīng)在0.2v之內(nèi)。待機(jī)時(shí)電壓在3v~5v左右，工作時(shí)在1.7v左右。

二;激勵(lì)電路的脈寬過(guò)寬，尖峰，雜波等（脈寬過(guò)寬用示波器，在放上鍋時(shí)，移走鍋時(shí)示波器波形瞬間的波形變化不能超過(guò)0.2mv（示波器上兩格）

三;散熱不良

四;電路板自身設(shè)計(jì)存在問(wèn)題（主要問(wèn)題：地線不合理，線圈盤(pán)電感與電容匹配不良）此類(lèi)很難解決

五;使用早期仙童fga25n120，fga15n120系列的igbt（igbt的后綴編號(hào)an和and）電磁爐，特別用此igbt用大功率的電磁爐上，電路設(shè)計(jì)稍微匹配不良，就很容易引起igbt過(guò)熱而燒毀。

六;一般電容壞的比較多，特別是整流濾波電容“5UF/275V~X2（400VDC）”，逆程，諧振電容1200V0.3UF，兩者都會(huì)威脅功率開(kāi)關(guān)管，好一點(diǎn)的爐對(duì)前者會(huì)有保護(hù)功能，對(duì)后者，一般都會(huì)燒功率開(kāi)關(guān)，所以碰到燒管的爐，一定先檢查該電容有無(wú)開(kāi)路，因?yàn)樵搩蓚€(gè)電容經(jīng)常工作在高溫環(huán)境里，容易容量變小或開(kāi)路，漏電

很多的朋友可能碰到過(guò)不少電磁爐間斷加熱的問(wèn)題，有的是工作一秒鐘就停掉了，再工作一秒，或者有的是幾秒，就停掉，再工作幾秒，如此反復(fù)，還有一種問(wèn)題，跟這種情況差不多，就是正常放鍋的時(shí)候就總是在檢鍋狀態(tài)，而你把鍋拿高一點(diǎn)就可以正常加熱，這種問(wèn)題，往往你檢查的時(shí)候，卻查不到什么問(wèn)題，什么都換了卻問(wèn)題依舊，對(duì)付這種故障，經(jīng)過(guò)本人的多次維修案例和研究，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的根源是走線干擾，一般來(lái)說(shuō)，從高壓反饋回來(lái)的可能有2到4路，其中同步電路就占了兩路，還有一路作浪涌監(jiān)測(cè)，還有一路作高壓檢測(cè)，根據(jù)機(jī)型不同也許路數(shù)就不同，問(wèn)題的根源呢就在這幾條線，解決的方法呢，就是把從反饋電阻到339之間這幾路的線路斷開(kāi)，要兩邊都斷，然后再用導(dǎo)線連起來(lái)就可以了，也就是說(shuō)中間的這一截線路不要，從反饋電阻的腳到339的腳完全用線連，這樣呢這幾條線就沒(méi)有了干擾，電磁爐也就OK了。 這些只是個(gè)人的維修經(jīng)驗(yàn)，有不對(duì)的地方請(qǐng)大家批評(píng)指正

電磁爐的分類(lèi)及修理事項(xiàng)

在修理中常見(jiàn)的電磁爐大致分為兩類(lèi)：

由LM339（四電壓比較器）輸出脈沖信號(hào)。

1： 觸發(fā)部分由正負(fù)兩組電源，管子用PNP\NPN組成，類(lèi)似這種電路，后級(jí)大多是用大功率管多個(gè)復(fù)合而成，組成高壓開(kāi)關(guān)部分，在代換中，前一個(gè)用帶阻尼的行管替代即可。后幾個(gè)則很難找到特性一致的管子，解決的辦法是在散熱器安裝孔允許的情況下改用大電流的管子以減少數(shù)量，金屬封裝得如：BUS13A等，塑封的如：BU2525/BU2527/BU2532/D3998一類(lèi)，用兩個(gè)就可以。

2：工控管用IGBT絕緣柵開(kāi)關(guān)器件;

這些機(jī)器特征是不用雙電源觸發(fā)，只有+5V和+12V，LM339通過(guò)觸發(fā)集成塊TA8316帶動(dòng)IGBT

這種情況下只能用此一類(lèi)的管子代替，損壞程度大致為，只有管子壞，換上即可。其次是整流橋同時(shí)損壞，（一般是燒半壁），再其次是觸發(fā)集成塊TA8316壞，連帶LM339N一起損壞的很少見(jiàn)。

對(duì)于高壓模塊，由于這方面的參數(shù)手冊(cè)很少，希望大家搜集轉(zhuǎn)貼，以便代換時(shí)參考。

不能貿(mào)然更換，最好有示波器先測(cè)其G極波形及幅值（沒(méi)有的話用萬(wàn)用表測(cè)此點(diǎn)直流電壓應(yīng)在1-2.5伏之間變化）。接上線盤(pán)前要確定其它幾路小電源供電正常。

2.1.2 IGBT

絕緣柵雙極晶體管（Iusulated Gate Bipolar Transistor）簡(jiǎn)稱IGBT，是一種集BJT的大電流密度和MOSFET等電壓激勵(lì)場(chǎng)控型器件優(yōu)點(diǎn)于一體的高壓、高速大功率器件。

檢修電磁爐時(shí)需要注意的幾點(diǎn)

一個(gè)正常狀態(tài)的電磁爐表現(xiàn)為;正常啟動(dòng)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)，正常加熱，無(wú)鍋時(shí)能保護(hù)并報(bào)警。但是如果有故障的話表現(xiàn)多種多樣了。我這里有個(gè)小方法;在維修之前，建議在輸入電源上【插頭連線部分】串接150W---200W燈泡作限流，目的是防止造成不必要的損壞，同時(shí)觀察燈泡的發(fā)光情況就可以初步判定故障部位。這樣比較省時(shí)省力，同時(shí)避免走彎路。這里需要說(shuō)明兩點(diǎn)：

1，串接燈泡和通電前一定要測(cè)量電源插頭的正反向阻值，只有在大于400歐姆時(shí)才可以試電，否則要開(kāi)機(jī)檢查。

2，維修完成后也可用此方法試機(jī)，可避免二次維修和故障擴(kuò)大化。

具體觀察結(jié)果總結(jié)如下;

1，上電燈泡就亮;主回路有短路現(xiàn)象。

2，上電不亮，能啟動(dòng)，但開(kāi)始加熱時(shí)燈泡常亮;同步電路或振蕩電路有故障。

3，上電正常，放鍋加熱燈泡不亮，并同時(shí)顯示故障代碼或每隔三秒左右響一聲，說(shuō)明不檢鍋，故障主要在同步，震蕩，推動(dòng)或PWM脈寬調(diào)制電路和浪涌保護(hù)電路等，比較復(fù)雜。

4，上電正常，放鍋加熱，燈泡間歇亮，顯示故障代碼或隔1--3秒響一聲，接假負(fù)載也如此，同樣說(shuō)明不檢鍋，但故障部位在電流檢測(cè)電路或主回路電容。

正常應(yīng)為，上電正常，不放鍋具時(shí)燈泡間歇亮，放鍋具后常亮，亮度隨檔位變化。

另外;電磁爐易損件為：橋堆，保險(xiǎn)，風(fēng)扇電機(jī)，+5V穩(wěn)壓器【7805】，壓敏電阻，大功率電阻，電解電容，電源模塊，瓷片和貼片電容。

這里還要說(shuō)明的是，維修時(shí)，拆開(kāi)機(jī)蓋后可在加熱線盤(pán)上墊上三個(gè)絕緣墊子加鍋試機(jī)，可以省去多次拆裝上蓋的麻煩。