單管IGBT可靠性的猜想及討論

我先拋磚引玉吧，引高手出來支招。

拋出風機散熱器管子本身不講，緩沖電路和驅動電路就顯得格外重要。

理論上講，為了減少開關損耗IGBT驅動波形上升和下降沿因盡量陡峭，

但是開關速度過快會引起大的尖峰，尤其是感性負載，那么就要略微放慢一下關斷速度。

拿典型的四只單管機來講，主流管子是40N120 60N100 據說英飛凌的T用不住？？沒用過不敢妄言

此圖是成都某公司專為單管機設計的線路板的驅動，其中VD1旁路R1加速IGBT開通速度，R1為柵極電阻，10R R2為10K防止柵極懸空和空間信號使IGBT損壞，VS1 2鉗位柵極開通OR關斷電壓。這個電路應該是開通時，電流經VD及R1充電，電位鉗制于VS2，關斷時VD截至，經R1放電關斷，那么這個電路的開通速度是大于關斷速度的，可見IGBT開通需要快一些，關斷時則需要考慮電壓尖峰。

北京的許工推薦驅動為開通10R 關斷15R。

方法是一個15R電阻和一個二極管串聯，然后和15R電阻并聯，二極管極性為關斷時截至，等效開路一個電阻。

再說說緩沖電路，緩沖電路基本上是目前主流是RC，我在維修機器的時候因為沒40N120用60N100代替，但是可靠性有所下降，40和60緩沖電路應有不同，先說下緩沖電容和電阻的作用，理論上講電容容量越大，吸收過電壓效果越好，但是更容易引起震蕩，且不能在有限時間內完成放電既影響下一次吸收效果固影響IGBT頻率的提高及吸收效果，且成本有所增加并且不利于安裝，

電阻，電阻越小吸收效果越好，但是會加大IGBT負擔，發熱。

另在直流母線正負倆端并聯突波吸收電容效果很好。

由此可見，在使用40和60的時候60的緩沖電阻應小于40電阻。電容可取相同合適參數（頻率相同的情況下）。

40緩沖電路應注意不要加大IGBT電流負擔，60則更應該過壓這一塊。

暫時想到這么多，有錯誤及不足之處還望指出，以免誤導別人。

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美麗的丹東

LV.3

2012-07-09 11:43

請版主移至焊接專區

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ZX710086

LV.5

2012-07-09 17:17

因為60N100的頻率只能做到18K

所以說肯定用不住

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美麗的丹東

LV.3

2012-07-09 17:59

@ZX710086

因為60N100的頻率只能做到18K所以說肯定用不住

何以見得？60溫升是個問題

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美麗的丹東

LV.3

2012-07-09 18:05

以20K 漏感10uh 匝比9電流300為例，參考C22n R20

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美麗的丹東

LV.3

2012-07-09 18:57

還有種不帶D的40N120，如果沒有寄生管，當一橋臂關斷時，另一橋臂會被反向擊穿，不帶D的管子應該不適用于全橋逆變

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272212100

LV.6

2012-07-09 22:12

@美麗的丹東

還有種不帶D的40N120，如果沒有寄生管，當一橋臂關斷時，另一橋臂會被反向擊穿，不帶D的管子應該不適用于全橋逆變

不懂，頂下

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jiaoaibing2011

LV.3

2012-07-10 09:27

不能光看原理，還要看驅動波形，能發個圖給看一下嗎？

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mikle8882000

LV.1

2012-07-10 10:01

A,WSM160,200 (最好是無錫廠家)
B,WS160,200,300,400 (最好是深圳廠家,要求穩定性能達JIASHI焊機的90%以上)
C,ZX7160,200,300 (最好是深圳廠家,要求穩定性能達JIASHI焊機的90%以上)
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E,NBC200Y,250F (最好是深圳廠家,要求穩定性能達JIASHI焊機的90%以上)
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G,ZX7400 單管IGBT (最好是安徽或者山東廠家)
H,NBC350,500 (最好是山東廠家)
備注：產品質量必須達到中高檔水平，價格合理，非常朋友多發表意見，非非常緊急，十分感謝！



敬請留言報價,或留聯系方式QQ707866189，加為好友答案為13511288165

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美麗的丹東

LV.3

2012-07-10 22:25

@ZX710086

因為60N100的頻率只能做到18K所以說肯定用不住

我的想法是這樣的，既然60只能做到18K 那么40主流就是20K，為什么60會比40低呢，肯定不會是內部工藝有根本性的不同，影響IGBT工作的頻率主要一個原因是功率損耗，功率損耗來源于IGBT電荷拖尾（

IGBT的GTR是利用基區N型半導體，在開通時；通過施加基極電流，使之轉成P型，將原來的PNP型阻擋區變為P-P-P通路。為保證可靠導通；GTR是過度開通的完全飽和模式。

所謂基區儲存效應造成的拖尾；是由于GTR過度飽和，基區N過度轉換成P型。在關斷時；由于P型半導體需要復合成本征甚至N型，這一過程造成了器件的拖尾。

）。功率損耗，這里就說開關損耗，即是開關瞬時及續流二極管徐留期間的電壓乘以電流再在時間上積分，如果緩沖電路相同，電路結構及額定工作電流一樣，理論上應該是可以做到相同的工作頻率，所以60頻率做不過40頻率的情況只有一種，就是60你用的電流比40大了，而我說的60去代換40明顯除了管子，其他參數無變動，我猜測，60代換40后可靠性降低的可能性，就是耐壓低。

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272212100

LV.6

2012-07-10 22:28

@mikle8882000

A,WSM160,200 (最好是無錫廠家)B,WS160,200,300,400 (最好是深圳廠家,要求穩定性能達JIASHI焊機的90%以上)C,ZX7160,200,300 (最好是深圳廠家,要求穩定性能達JIASHI焊機的90%以上)D,WSE200,315 (最好是深圳廠家,要求穩定性能達JIASHI焊機的90%以上)E,NBC200Y,250F (最好是深圳廠家,要求穩定性能達JIASHI焊機的90%以上)F,LGK40,60,100 (最好是深圳廠家,要求穩定性能達JIASHI焊機的90%以上)G,ZX7400單管IGBT (最好是安徽或者山東廠家)H,NBC350,500 (最好是山東廠家) 備注：產品質量必須達到中高檔水平，價格合理，非常朋友多發表意見，非非常緊急，十分感謝！敬請留言報價,或留聯系方式QQ707866189，加為好友答案為13511288165

那不如找佳士好了

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美麗的丹東

LV.3

2012-07-10 22:31

@美麗的丹東

我的想法是這樣的，既然60只能做到18K那么40主流就是20K，為什么60會比40低呢，肯定不會是內部工藝有根本性的不同，影響IGBT工作的頻率主要一個原因是功率損耗，功率損耗來源于IGBT電荷拖尾（IGBT的GTR是利用基區N型半導體，在開通時；通過施加基極電流，使之轉成P型，將原來的PNP型阻擋區變為P-P-P通路。為保證可靠導通；GTR是過度開通的完全飽和模式。所謂基區儲存效應造成的拖尾；是由于GTR過度飽和，基區N過度轉換成P型。在關斷時；由于P型半導體需要復合成本征甚至N型，這一過程造成了器件的拖尾。）。功率損耗，這里就說開關損耗，即是開關瞬時及續流二極管徐留期間的電壓乘以電流再在時間上積分，如果緩沖電路相同，電路結構及額定工作電流一樣，理論上應該是可以做到相同的工作頻率，所以60頻率做不過40頻率的情況只有一種，就是60你用的電流比40大了，而我說的60去代換40明顯除了管子，其他參數無變動，我猜測，60代換40后可靠性降低的可能性，就是耐壓低。

陡峭的開通，關斷波型能減少開關功率損耗，

開通速度受開關承受di/dt影響，

關斷速度受開關承受dv/dt影響。

一般應用IGBT的開通速度相對于關斷速度快。

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美麗的丹東

LV.3

2012-07-10 22:34

@ZX710086

因為60N100的頻率只能做到18K所以說肯定用不住

而且也沒有18K那么絕對吧，軟開關，主回路串聯，都可以提高工作頻率

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美麗的丹東

LV.3

2012-07-10 22:44

@美麗的丹東

何以見得？60溫升是個問題

綜上所述，降低IGBT工作頻率，會減少IGBT開關功率損耗總量，簡單點說，發熱減輕，

合理的開通關斷速度，

合理的緩沖電路，可以吸收過電壓尖峰，等效加大IGBT結電容減少振鈴頻率，承擔一部分損耗，考慮實際電路應用，電容參數的選擇應保證緩沖電路的功率在100W之內。

足夠大面積的散熱片。

好的風機。。

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正激

LV.5

2012-07-11 02:01

@美麗的丹東

仙童60N100與40N120標稱電流(100度)幾乎一樣,外形也都是264封裝,但60內部的反向二極管容量小且恢復速度慢,更重要是60的芯片功率(熱容)小,只有180W,而40達到500W,所以60是命中注定的嬌氣管,要格外關照才行.其1000V的耐壓已足夠,個人認為加大RC主要是能更多轉移60 的熱量,讓它熱的慢一點,因為它的芯片受熱能力有限只有180W,而且是在25度水冷條件下的

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正激

LV.5

2012-07-11 02:14

@正激

仙童60N100與40N120標稱電流(100度)幾乎一樣,外形也都是264封裝,但60內部的反向二極管容量小且恢復速度慢,更重要是60的芯片功率(熱容)小,只有180W,而40達到500W,所以60是命中注定的嬌氣管,要格外關照才行.其1000V的耐壓已足夠,個人認為加大RC主要是能更多轉移60的熱量,讓它熱的慢一點,因為它的芯片受熱能力有限只有180W,而且是在25度水冷條件下的

60的價格只有40的一半,20K情況下用2個60代一個40在溫升方面有明顯優勢

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美麗的丹東

LV.3

2012-07-11 12:02

@正激

60的價格只有40的一半,20K情況下用2個60代一個40在溫升方面有明顯優勢

嘿嘿，同意你的意見，倆個60確實減少發熱，不過我個人對您的部分意見有點不一樣的看法，，加大RC主要還是起吸收過電壓的作用，浪涌是一個阻尼震蕩，RC能有效的降低過電壓上升速度，及衰減震蕩，　　因為二極管續流有一個正向恢復延時，會產生暫態壓降，所以限制浪涌上升速度很重要，當然，RC確實會減輕開關損耗。

我還是堅持RC以吸收過電壓為主

另外RC減少關斷損耗，一部分損耗由RC消耗掉，但同時在開通的時候是會引起集電極電流增加的。

田亞松副教授有一個數學模型，理論上在合理的參數下能達到續留期間續留二極管不導通。

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正激

LV.5

2012-07-11 13:07

@美麗的丹東

嘿嘿，同意你的意見，倆個60確實減少發熱，不過我個人對您的部分意見有點不一樣的看法，，加大RC主要還是起吸收過電壓的作用，浪涌是一個阻尼震蕩，RC能有效的降低過電壓上升速度，及衰減震蕩，　　因為二極管續流有一個正向恢復延時，會產生暫態壓降，所以限制浪涌上升速度很重要，當然，RC確實會減輕開關損耗。我還是堅持RC以吸收過電壓為主另外RC減少關斷損耗，一部分損耗由RC消耗掉，但同時在開通的時候是會引起集電極電流增加的。田亞松副教授有一個數學模型，理論上在合理的參數下能達到續留期間續留二極管不導通。

通過優化PWM控制與優化主變及主回路,減小RC甚至不用RC才是王道

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美麗的丹東

LV.3

2012-07-11 14:07

@正激

通過優化PWM控制與優化主變及主回路,減小RC甚至不用RC才是王道

漏感=0 一切問題都不再是問題，可惜只能是個美麗的愿望啊

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znl52013148

LV.3

2012-07-11 16:10

@272212100

那不如找佳士好了

還要價格，最好是佳士的10%

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znl52013148

LV.3

2012-07-11 16:15

@znl52013148

還要價格，最好是佳士的10%

說不定就是套價格的，報價也不能一定要焊機，千萬不能說實價，哈哈

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正激

LV.5

2012-07-11 19:34

@美麗的丹東

[圖片]漏感=0 一切問題都不再是問題，可惜只能是個美麗的愿望啊

個人認為主回路結構好,主變初次偶合好且漏感小到一定程度,有直流母線上并的C加上60自身C的吸收作用就不必擔心過壓了,主要防止IGBT的熱失控毛病,目前市場上8個60N100做的315機器(無RC)還可以啊

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美麗的丹東

LV.3

2012-07-12 11:31

@正激

3525沒有檢測偏磁的功能，抗偏磁全依賴隔直電容，隔直電容越小效果越好，但是限制了輸出功率，越大對輸出功率影響越小但是抗偏磁的效果也就較差（大的隔直電容其實抗偏磁的效果是很有限的），很矛盾，功率越大這個矛盾就越大，3846有這個功能，再用大一點的隔直電容輔助，現在來看3846對大功率全橋逆變是很合適的PWM控制器，那么是不是就是說3525不適合做大功率機器，或者說不適合做大功率全橋。正激兄弟，你怎么看

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美麗的丹東

LV.3

2012-07-12 11:41

@正激

北京時代以841和57959L避開了這個矛盾，部分廠家以半橋避開，但是半橋有弱點，57959在硬開關這種高噪聲的環境中的缺點又是顯而易見的。題外話：北京時代的鈑金很皮實很有愛，贊一個

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正激

LV.5

2012-07-12 15:15

@美麗的丹東

3525的說明書上有逐波限流能力,也就是說能實現電流型PWM 控制,實際也早有運用,如常見的3525+339準電流型方式,主變初級電流互感信號通過339與給定信號比較,令3525實時限制每個脈沖的寬度,迫使主變磁通伏秒平衡,主變初級電流正負脈寬很快趨向一致,也就不偏磁了.這種方式也不允許隔直電容存在了

3846是典型的電流型PWM控制器,其內部具有電流比較器,反應更快

3525或3846只是PWM信號源,與主電路功率無關啊

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美麗的丹東

LV.3

2012-07-12 15:20

@正激

3525的說明書上有逐波限流能力,也就是說能實現電流型PWM控制,實際也早有運用,如常見的3525+339準電流型方式,主變初級電流互感信號通過339與給定信號比較,令3525實時限制每個脈沖的寬度,迫使主變磁通伏秒平衡,主變初級電流正負脈寬很快趨向一致,也就不偏磁了.這種方式也不允許隔直電容存在了3846是典型的電流型PWM控制器,其內部具有電流比較器,反應更快3525或3846只是PWM信號源,與主電路功率無關啊

知道于主電功率無關，但是隔直電容于主電功率是有關的，我的意思是，在3525無法抑制偏磁的時候，只依靠隔直電容的時候，功率被限制住了。

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美麗的丹東

LV.3

2012-07-12 15:25

@美麗的丹東

知道于主電功率無關，但是隔直電容于主電功率是有關的，我的意思是，在3525無法抑制偏磁的時候，只依靠隔直電容的時候，功率被限制住了。

兄弟的見解著實讓我大開眼界。

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美麗的丹東

LV.3

2012-07-12 15:35

@正激

3525的說明書上有逐波限流能力,也就是說能實現電流型PWM控制,實際也早有運用,如常見的3525+339準電流型方式,主變初級電流互感信號通過339與給定信號比較,令3525實時限制每個脈沖的寬度,迫使主變磁通伏秒平衡,主變初級電流正負脈寬很快趨向一致,也就不偏磁了.這種方式也不允許隔直電容存在了3846是典型的電流型PWM控制器,其內部具有電流比較器,反應更快3525或3846只是PWM信號源,與主電路功率無關啊