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[参考译文] UCC28019A:开关管的 IGBT 损坏

Guru**** 2386620 points
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1360906/ucc28019a-the-igbt-of-the-switch-tube-is-damaged

器件型号:UCC28019A

PFC 器件的原理图如下所示。 设计要求:AC220V/50Hz 输入、输出直流390V 3A、开关功率晶体管 IGBT 规范为650V 20A。 目前、测试已发现该电路会烧毁 IGBT。 你能帮你找到原因和解决办法吗? 目前、我认为是电流过大造成的。 期待您的回复。 谢谢~

CH1:ISENSE   CH2:GATE  CH3:BUS 电压  CH4:BUS 电 流

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    您好、Colin、  

    我假设 FGH20N60SFD IGBT 已替代原理图中 Q1处的 Si MOSFET。  
    我认为 IGBT 故障的原因可能过热、但不是电流过大造成的。   

    3A x 390V = 1170W 输出功率。  在220V 交流输入下、我估计引脚大约为~1210W 左右、峰值交流输入电流大约为7.78A。

    从 IGBT 数据表的图17可以看出、65kHz 下每个周期的总开关能量约为~0.24mJ、这在线路峰值处导致15.6W 的开关损耗。  


    当然、线路周期中电流较低时的损耗会下降、因此实际 平均开关损耗不是很高、但其中增加了导通损耗。   
    此外、对于10欧姆以外的 Rg、图16指示了其他 Rg 值的开关损耗如何变化。   
    我没有计算导通损耗、但建议您通过检查 IGBT 的温升来确保其在控制范围内。  

    注意:如果传导损耗远低于开关损耗、我建议选择一个较小的 IGBT、以换取更多的传导损耗来减少开关损耗。  
    导通损耗随负载下降而下降、但开关损耗仅取决于频率、在轻负载下不会下降。  

    此致、
    乌尔里希

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    感谢您的答复。

    目前、IGBT 已被替换为 SGT30T60SDM1P7、替换为650V 30A。 开关损耗如下图所示。 在之前的测试中发生了一种严重的现象、例如二极管 D1、IGBT Q1以及 Risense R35和 ISENSE 引脚全部损坏;重新焊接并测试一段时间后、IGBT 仍然烧毁、而其他元件未烧毁。 这样做的原因可能是什么? 更换 IGBT 能否解决该问题? 目前、IGBT 替代产品是 RGW40TS650D

    谢谢~

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    您好、Chen!  

    看起来您将大型 IGBT 替换为更大的 IGBT、开关损耗大约提高了3倍。   
    我想您没提到我的观点。  我建议选择一个较小的 IGBT、以减少开关损耗。  
    我还建议监视 IGBT 的温升、以便在电源出现故障之前降低或关闭电源。   
    请仔细阅读我最后的回复。  

    当新的较大 IGBT 发生故障时、它可能会发生故障、从而使其他元件不会受到过大的应力、也不会损坏。
    较小的 IGBT 可能出现故障、从而向其他器件传递过载。   

    理想情况下、您将找到一个尺寸合适的 IGBT、它不会过热、也不会发生故障、因此其他组件也不会过载或发生故障。  

    除了更大限度地降低 IGBT 中的总功率损耗(导通+开关)之外、还应确保该 IGBT 的散热足以将其结温保持在可靠水平。    

    此致、
    乌尔里希

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    尊敬的 Ulrich:

    感谢您的答复。

    图1显示了 IGBT RGW40TS65DGC13作为开关的驱动波形 CH1 (满载);

    图2显示了作为开关的 IGBT FGH20N60SFD 的驱动波形 CH1 (满载);

    图3显示了作为开关的 IGBT STF24N60M2的驱动波形 CH1 (轻负载);

    目前已发现 FGH20N60的驱动电压部分较低。 该较小的驱动电压是否会导致 IGBT 损坏? RGW40T65的驱动电压波形相对稳定、STF24N60没有测试过满载时的波形;我也看到过 IGBT 的温升、影响不应该很大

    您能提供一些故障排除建议?谢谢~

    图1: IGBT RGW40TS65DGC13    CH1 Vgate CH2  :VDS CH3:ISD (源极-接地)

    图2: IGBT FGH20N60SFD   CH1 Vgate CH2  :VDS CH3:ISD (源极-接地)

    图3: IGBT STF24N60M2    CH1 Vgate  CH2:VDS CH3:ISD (源极-接地)

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    您好、Chen!  

    您的波形会由于极低采样率的混叠效应而失真。  

    您的扫描速度是1s/div、因此您在10秒内捕获500交流线路周期、然后放大为10us/div。  
    采样分辨率在10s 内为10Mpts、基本上每秒1点。  任何持续时间小于1us 的详细信息都将丢失。

    在稳态条件下、500个线路周期中没有比1个线路周期中更明显的结果。
    要提高样本分辨率、我建议您以2~5ms/div 的扫描速率和相同的10Mpts 采集1~2 μ s 线周期。
    然后放大以检查线路周期上各个点处各种波形的细节。   

    上面的屏幕截图不传达有用的信息。  

    此致、
    乌尔里希