Пробой затвора в IGBT CM150E3U-24H

[DENich]

Доброго всем дня.
Пару слов предыстории. Сам я инженер-электроник и силовой техникой занимаюсь сравнительно недавно (в силу производственной необходимости). В наследство от предыдущего инженера-"силовика" мне достался непрервыный блок питания лазера. Ток 10..40А. Мощность около 5кВт. Блок является генераторм тока (обратная связь по току организована при помощи датчика тока и ШИМ).
Силовой каскад имеет вид (см вложения)
Силовой каскад управляется драйвером IGBT (см вложения) .
На рисунке силового каскада плата драйвера называется Controller.
Управляющие IGBT сигналы подводятся с платы драйвер проводами 0,35 длиной около 10см, свитыми в витые пары.
Все это "щастье" с горем попалам работает в количестве пары 10ков экземпляров. Недавно, у одного из заказчиков в таком БП "вылетел" IGBT: Пробит завтор и эмитер с коллектором. Заменили. Через пару недель та же история, только пробой между затвором и коллектором.
Каждый транзистор IGBT 150 баксов.. Проверили аппаратуру заказчика - все нормально. Наводок из окружающей аппаруты быть не должно.
Знаю, что схема с явными недостатками. Но до сих пор работала довольно стабильно. Сигналлы на затворе, коллекторе (относительно эмитера) "красивые" выбросов и пиков не видно.
Кто может помочь советом? За ранее спасибо.

[I.Cherry]

В наследство от предыдущего инженера-"силовика" мне достался непрервыный блок питания лазера.

наверно предыдущего инженера обидели..вот он и оставил потомкам наследство..

[GRAF]

Сегодня у меня случилась такаяже беда. IGBT-шка IRG4PC-30F.

Управлял от ШИМ на К561ЛА7, 9 Вольт.

[ikarab]

Кто может помочь советом? За ранее спасибо.

Я бы поставил использовать IGBT модуль со встроеным драйвером и встроеной ЗАЩИТОЙ ! Выбирайте в platan.ru
Мицубиси или Семикрон. А покупайте в Симетроне.

Можно снизить ток срабатывания защиты по десатурации добавив еще один диод к д29 д30 - но надо даташит смотреть на драйвер ваш.

Сомнительна схема из одних диодов. Защита аналогична той что в IR2127 - но там вроде и резисторы есть в обвязке.

[Moskatov]

Управляющие IGBT сигналы подводятся с платы драйвер проводами 0,35 длиной около 10см, свитыми в витые пары.

А должно было быть минимальное расстояние.
Драйвер затвора весьма подозрителен:
1. Последовательно с затвором должен быть включен резистор сопротивлением 3,3 Ом ... 10 Ом. Без этого резистора IGBT может защёлкиваться и время от времени вылетать.
2. Резистор R164, который разряжает затворную ёмкость, выбран удивительно большого номинала в 51 кОм. Не было бы лишним уменьшить сопротивление в 20 раз.
И прочтите «букварь» «Семёнов Б. Ю. Силовая электроника: от простого к сложному. — М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2006. — 416 с., ил. (Серия «Библиотека инженера»)».

[DENich]

наверно предыдущего инженера обидели..вот он и оставил потомкам наследство..

Скорее всего. Ибо то, что там надо сделать, видно невооруженным взглядом любому мало-мальски знакомому с п/п приборами с изолированным затвором. Видать, "круто" спеца "подсидели"...

На сколько хорошо знаком с п/п приборами с изолированным затвором сам хозяин сего сообщения? Али можете только доспехами бряцать?
Кстати, "спец", ушел задолго до прихода на фирму своего подсидельца (то есть меня).
И еще раз кстати, какой же он "спец" если "что там надо сделать, видно невооруженным взглядом любому мало-мальски знакомому с п/п приборами с изолированным затвором"?
Впрочем, это все не по существу и впредь на подобные провокации я отвечать не буду.))

[DENich]

Кто может помочь советом? За ранее спасибо.

Можно снизить ток срабатывания защиты по десатурации добавив еще один диод к д29 д30 - но надо даташит смотреть на драйвер ваш.

Мне казалось, что при каждом последующем последовательном добавлении диодов к уже имеющимся д29 и д30 защита по дессатурации будет срабатывать при большем значении тока КЗ. Ведь на каждый последовательный диод будет "съедать" часть снимаемого с коллектора напряжения (прямое падение напряжения на диоде). Или я не прав?
Спасибо.

[DENich]

Управляющие IGBT сигналы подводятся с платы драйвер проводами 0,35 длиной около 10см, свитыми в витые пары.

А должно было быть минимальное расстояние.
Драйвер затвора весьма подозрителен:
1. Последовательно с затвором должен быть включен резистор сопротивлением 3,3 Ом ... 10 Ом. Без этого резистора IGBT может защёлкиваться и время от времени вылетать.
2. Резистор R164, который разряжает затворную ёмкость, выбран удивительно большого номинала в 51 кОм. Не было бы лишним уменьшить сопротивление в 20 раз.
И прочтите «букварь» «Семёнов Б. Ю. Силовая электроника: от простого к сложному. — М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2006. — 416 с., ил. (Серия «Библиотека инженера»)».

Абсолютно согласен. Хотелось узнать чужое мнение. Думаю максимально укоротить подводящие провода, Прямо в непосредственной близости к IGBT паралельно эмиттеру и затвору повесить двусторонний трансил на 18 вольт и, опять же паралельно, резистор около 1кОм (хотя контакт между платами довольно надежен, и плохой контакт эмиттерного управляющего провода врядли возможен..). Кстати затворная структура в IGBT чистая и красивая (разбирал). На лицо пробой по напряжению (см. прикепрленный файл)
На счет защелкивания. На сколько мне известно в (относительно) новых моделях IGBT удалось избавиться от затворной емкости и, как результат, защелкивания. Правда последовательный "резак" может слегка ограничить фронты возможной наводимой в проводах помехи, но, по идее, с этим должен справится трансил.
А Семенова Б. Ю. Почитываем) Хороший дядька.
Спасибо за мнение!

[DENich]

Вам не кажется подозрительным включение резисторов R8..R12?
Есть мнение, что они должны стоять паралельно диоду VD1 (силовой каскад), причем сам диод должен быть более "быстрым" нежели коллекторный диод в модуле IGBT?
А самое смешное в том, что эта несовершенная схема работает в 20ти готвых устройствах. Но, как говорится и на старуху..

[МитяРа]

Мяу всем..
Moskatov..
1. Последовательно с затвором должен быть включен резистор сопротивлением 3,3 Ом ... 10 Ом
Думаю, что это сопротивления там есть.. оно просто "размазано" между R158-163..
Мя встречался с подобными схемами..
..
Ещё насторожили цепочки C5/R1-3 и C6/R4-6 эдакий "привет от тиристорных схем"..
..
И ещё вопрос к DENich : а на выходе у преобразователя что?
По схеме - что-то по типу "выпрямленной синусоиды"...

[ikarab]

Или я не прав?

Наверно не правы.

Чем больше диодов тем при меньшем напряжении десатурации сработает.

Вы посмотрите в каком направлении они включены. Исчтоник тока для них это драйвер !

[ikarab]

Спасибо за мнение!

А использовать модуль со встроеным драйвером и защитой ?

[DENich]

Мяу всем..
Moskatov..
Ещё насторожили цепочки C5/R1-3 и C6/R4-6 эдакий "привет от тиристорных схем"..
И ещё вопрос к DENich : а на выходе у преобразователя что?
По схеме - что-то по типу "выпрямленной синусоиды"...

Цепочки C5/R1-3 и C6/R4-6, как я думаю, это пресловутые снаберы, служащие для более мягкого (по фронтам) переключения IGBT.
Выходной сигнал очень похож на тот, который бывает у простейшего выпрямителя (диод+ емкость).
Спасибо)

[МитяРа]

RC-цепочки в качестве снабберов ставят обычно на вторички трансов..
Или в тиристорно/симисторных схемах..
А на выход транзисторных ставят RCD цепочки.. по типу VD1+C7R8-12..
но обычно к транзистору подсоединяется конденсатор цепочки, а тут - почему-то диод.. то-же не понятно..
..
Надо подумать....

[DENich]

Или я не прав?

Наверно не правы.

Чем больше диодов тем при меньшем напряжении десатурации сработает.

Вы посмотрите в каком направлении они включены. Исчтоник тока для них это драйвер !

Пардон. Был не прав! Драйвер действительно в данном случае является источником тока.
Кстати, по идее, чем больше диодов, тем больше время срабатывания защиты..Это тоже не ахти.
Спасибо.

[DENich]

Спасибо за мнение!

А использовать модуль со встроеным драйвером и защитой ?

Думаю об этом. Но в будущем. Сейчас есть готовое устройство, которое должно устойчиво и надежно заработать.)

[МитяРа]

мяу DENich..
А какой транзистор в IGBT-шнике вылетал? Верхний или нижний?

[DENich]

мяу DENich..
А какой транзистор в IGBT-шнике вылетал? Верхний или нижний?

Недопонял вопрос? То есть верхний или нижний? В самом модуле что-ли?Они там паралельно стоят, как и 2 пары диодов.

[МитяРа]

Они там паралельно стоят, как и 2 пары диодов.
Кошачьи боги с тобой...
В модуле IGBT ДВА последовательно соединённых транзистора..
И соответственно маркировка выводов:
..
Блин.. понял.. вот только стал царапать ответ и понял..
..
У тя просто из IGBT-шной сборки использован 1 транзистор и один диод от второго транзистора в качестве выпрямителя...
..
Это ИЗВРАТ...
..
Т.к. внутренние диоды - они только возвратно-защитные и их не используют в качестве выпрямителей..
Более того, они менее быстродействующие /с большим временем восстановления/..
..
Дело в том, что это схема обычного понижающего преобразователя, но нарисованная несколько "шиворот-навыворот"..
Поэтому - мя и не сразу сообразил а думал, что используются оба транзистора..
..
А ещё такой вопрос:
А неиспользуемый вывод затвора G1, он случаем не в воздухе-ли болтается?

[DENich]

Они там паралельно стоят, как и 2 пары диодов.
У тя просто из IGBT-шной сборки использован 1 транзистор и один диод от второго транзистора в качестве выпрямителя...

А неиспользуемый вывод затвора G1, он случаем не в воздухе-ли болтается?

Во-первых, как я уже писал, блок питания мне достался в настледство Посему схема не моя. Во-вторых, глянь плиз вот этот datasheet на IGBT. Думаю, твои вопросы отпадут сами по себе.
Все элементы указанные в структуре IGBT, указанные на первой странице datasheeta реально существуют в двойном экземляре включенном паралельно: два паралельно включенных транзистора, управляемых одним сигналом, два обратных паралельно включенных диода, два коллекторных диода (фото вскрытого IGBT я уже приводил, глянь его тоже).