Bu IGBT hatasına ne sebep oldu?

Aşağıdaki devreyi, transistörlü bir ateşleme devresini bağladım ve birkaç dakika çalıştı, sonra çalışmayı durdurdu (motordan çıkıldı, yeniden çalışmaz). Çalışmayı bıraktığında, tahtada açıkça aşırı ısınan ve herhangi bir duman gözlemlemeyen bir şey hissedemedim.

Kurulu laboratuvara götürdüm, bir güç kaynağına bağladım ve nokta kırıcı anahtarının açık ve kapalı olması için çeşitli düğümlerdeki voltajları test ettim. Bobin yerine 20 ohm yük kullandım.

O bulunan TIP31 noktaları anahtarı açık olduğu zaman doğru dönüyordu şekilde (BJT / kapı voltajı toplayıcı gerilim IGBT ve Q1 taban voltajı = .63V), TIP31 görünür düzgün çalışma için çok . IGBT, 0.02V geçit voltajı ile "Kapalı" olmalıdır, ancak bunun yerine 20 ohm yük direncinde (şematikte gösterilen Bobin yerine) 4.3V düşüş ölçüyorum, yani IGBT yürütüyor .21A 20ohm yük verildi.$V_c=.02V$

Sadece IGBT'nin neden başarısız olduğunu tahmin edebilirim ve tecrübesi olan birinin bana daha iyi bir fikir vermesini umuyorum. IGBT'lerin endüktif yük değişimi için çok uygun olduğunu anladım. Bu uygulama için uygun olmayan bir IGBT mi seçtim? Fark etmeden sadece aşırı ısınmış ve yanmış olabilir mi? En önemlisi, zayıf iletim IGBT'lerin tipik bir arıza modu mudur?

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Bence iki sebep olabilir. İlk olarak, ateşleme sistemlerinde kullanılmak üzere belirtilen bir transistör ve toplayıcıdaki voltaj 350V'u aşarsa transistörü tekrar açacak (böylece kendini koruyacak) yerleşik bir koruma devresine sahip olduğuna dikkat edin.

Normalde, araba ateşlemeleri 300V'luk bir artıştan daha fazlasını oluşturmaz ve bunu göstermek için bu siteden çekilen başka bir resim : -

Bu site ayrıca IGBT'nin başarısız olmasına neden olabilecek başka bir şeyi açıklıyor. Bekleme açısı, kıvılcımı "oluşturmak" için açılmadan önce kontakların kapalı olduğu süredir. Yukarıdaki şemada bu yaklaşık 3 ms'dir ("ateşleme" den hemen önce izin en alt kısmına dikkat edin. Bu zaman diliminde, bobin içindeki akım (bataryadan) yaklaşık 8A'ya kadar yükselir - bu 8A doğru miktar olarak kabul edilir iyi bir kıvılcım üretmek için doğru miktarda enerji üretmek için akım.

Bekleme sürenizi ikiye katladıysanız (bobin direncini görmezden geldiyseniz) 16A elde edersiniz - bu zaman doğrusal bir şeydir ve elbette puan kesiciniz sadece eski moda bir kırıcı olsaydı, gazillion amperi alabilir oturma açısı hakkında ve bu muhtemelen IGBT'nin mevcut derecesini aştığınız ve bunu bilmeden kızartıldığı anlamına gelir.

İşte 555 zamanlayıcı kullanarak kendi araba ateşlemenizi oluşturmak için ilginç bir referans makalesi - şüphesiz bekleme açısını ayarlar.

Büyük olasılıkla, IGBT, bobinden endüktif geri tepme ile öldürüldü. Birincil enerjinin çoğu ikincil enerjiye aktarılmış olmalıdır, ancak her zaman bir miktar sızıntı endüktansı vardır . Bu sızıntı endüktansı, sekonder ile birleştirilmemiş olan primerin endüktansıdır, bu nedenle primerin bağlanan kısmı ile seri halde düz bir indüktör gibi görünür. Bu indüktör aniden kapatılırsa geri tepmeye neden olabilir.

Gördüğünüz belirti, bu durumda tam olarak beklediğiniz şeydir. Transistör bir süre alır, ancak sonunda yüksek voltaj darbeleri ona zarar verir, böylece devre çalışmayı durdurur. Transistörün şimdi önemli ölçüde sızıntı olması, bunun iyi bir kanıtıdır. Bu, aşırı yüksek voltaj yükselmelerinden kaynaklanan yaygın bir arıza modudur.

Daha önce söylediğim gibi, IGBT burada en iyi seçim değil. NPN'yi sizin için IGBT'nin içine sürmek için bir FET'e ihtiyacınız yok. NPN'yi doğrudan sürmek için devreyi biraz değiştirebilirsiniz.

Anahtar için ne kullanırsanız kullanın, birkaç 100 V gibi oldukça yüksek voltaj için derecelendirilmelidir veya geri tepme voltajını bir şekilde kelepçelemeniz gerekir.

Katma:

Bunu bir yorumda söyledim, ama gerçekten cevaba ait. 600 V, anahtarlama elemanı için makul bir derecelendirmedir, ancak yine de bir çeşit kelepçeye ihtiyacınız vardır. Normal çalışmada, manyetik çekirdekteki enerjinin çoğu ikincil ortamdan çıkar ve bujide kıvılcım çıkarır. Bununla birlikte, ikincil bağlantı kesilmişse, sahip olduğunuz tek şey birincil indüktör olarak hareket etmektir. Tüm enerji daha sonra sürüş devresine geri dönecek ve bu da anahtara kolayca 600 V'tan fazla neden olabilir.

Kelepçe olmadan, güvenilir olmayan özelliklere güveniyorsunuz. 550 V veya altında bir çeşit kelepçe gereklidir. Bunu başarmanın bir yolu anahtar transistörünü kelepçe olarak kullanmaktır. Voltaj 500 V'a kadar ulaştığında bir şeyi tekrar zorlayın. Bu, ikincilde gerekli yüksek gerilime neden olacak şekilde birincil üzerinde yeterince yüksek bir voltajdır, ancak sürüş devresini primerin kaçak endüktansından veya ikincil bağlantı tamamen kesildiğinde korur.

Buji ikincil parçadan ayrılırsa, devreniz temelde arızalanır.

Ateşleme için IGBT, gerektiğinde bobin enerjisini geri çekmek için özel olarak tasarlanmıştır. Https://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN-8208.pdf.pdf adresindeki tüm bilgiler

Genel amaçlı IGBT bu özel uygulama için tasarlanmamıştır

Bekleme ile ilgili yukarıdaki cevap konuyu ele alıyor. Sorun, motor düşük hızda çalışırken, noktaların "uzun" bir süre kapalı kalmasıdır.
Tipik olarak bir otomotiv bobini manyetik olarak yaklaşık 4 milisaniyede doyurur. Bundan sonra, ohm'un bir kısmını ölçen bir direnç haline gelir. Düşük hızda, noktalar 4 ms'den daha uzun süre kapalı kalır. Bobine 12V ve bobin direnci için .5 ohm olduğunu varsayarsak, E / R = I veya 12 / .5 = 24 amper alırsınız. Sorun, bobin boyunca hissedilen zaman voltajının nasıl sınırlanacağı veya akımın başka bir şekilde nasıl sınırlanacağıdır. Kolay yol ("Kettering" ateşleme sistemlerinde yaygın olan), akım sınırlama rezistörünü serpantine seri olarak koymaktı. Böylece bobin manyetik olarak doymuş hale geldiğinde,
Muhtemelen bir otomobil parçaları mağazasından bir Chrysler "balast direnci" alabilir ve bobin ile seri halde koyabilirsiniz. Daha az kıvılcım RPM elde edersiniz, ancak IGBT'ye maksimum akım spesifikasyon dahilinde olacaktır.
Direnç ile paralel bir kondansatör koyarsanız, bir süre daha iyisini yapabilirsiniz. Kondansatör değerinin, dirençle 4 msn civarında bir yerde size sabit bir zaman elde etmesini istiyorsunuz. Bu şekilde, bobin doygunluğa yaklaşırken kapasitör şarj olur. Motor yüksek RPM'de çalışırken, noktalar açıkken bobin boyunca 12V'ye yakın göreceksiniz ve size iyi bir kıvılcım verir. Düşük hızda, noktalar kapanacak, IGBT çalışacak, kapasitör tamamen şarj olacak ve voltajın çoğu direnç boyunca düşecektir. Bu, bobin boyunca voltaj ve bobin primerindeki akımın düşük olacağı, noktalar / IGBT açıkken daha az kıvılcım (delta akımı) ile sonuçlanacağı anlamına gelir. Büyük olasılıkla bu motoru çalıştırmak için yeterli olacaktır. Bir şey yapmanın başka bir yolu, ya TIP31'in tabanını ya da sürücü aygıtının kapısını / tabanını kapasitif olarak bağlayarak sürücü devresini tek bir atışa dönüştürmek olacaktır. Bu şekilde yaklaşık 4 milisaniyelik bir darbe üretebilirsiniz.
Bu düşük hızda harika çalışıyor, ancak yüksek hızda kıvılcım gerçekten geç olacak. 3600 RPM'de bir devrim 16 milisaniyedir. Ateş etmeye 4 milisaniye geç kaldıysanız, bu bir devrimin 1 / 4'üdür. Devreyi bir anahtarla yapılandırabilirsiniz, böylece sürücü kapasitif olarak bağlanmış olarak başlar ve tam hızda çalışma için düz sürücüye geçersiniz. Motor hızı seçilen bir RPM'ye ulaştığında anahtarı otomatik olarak yapacak bir tank devresini şarj etmek muhtemelen zor olmayacaktır. John

IGBT için uygun bir soğutucu kullandınız mı? Veri sayfalarında üretilen ısının watt değerinden bahsedilmelidir. Daha sonra, örneğin IGBT üreticisi Semikron veri sayfalarına (google kullanın) dayalı olarak IGBT'nin soğutulması için gereken ihtiyacı hesaplayabilirsiniz. Genellikle, akımlar sınırlara yaklaştığında oldukça büyük soğutmaya ihtiyaç duyarlar.

IGBT'yi kestikten sonra bir şekilde çalışabilir, ancak kesinlikle düzgün çalışmayabilir (bileşen üzerinde / üzerinde bir tür voltaj veya akım olabilir). Birçok yarı iletken cihazda bu oldukça olağan bir durumdur.

IGBT'yi Durdurmak için -15V (sinyali kapat), GND yok.

Birincildeki geri dönüş (geri tepme), sarım boyunca uygun boyutta bir schottkey diyot ile ele alınabilir. (12V katot ve IGBT toplayıcıya anot). Diyotun (veya diyot yığınının) ters voltajı, maksimum geçici voltajı tolere etmek zorunda kalacak ve maksimum birincil yan akım artı baş odası için derecelendirilmesi gerekecektir.