IGBT模块损坏修复方案与IGBT焊机报错修复方案分析

　　IGBT损坏的解决对策与故障处理

　　1.过电流损坏

　　为了避免IGBT发生锁定效应而损坏，在威廉希尔官方网站 设计中应保证IGBT的最大工作电流应不超过IGBT的IDM值，同时注意可适当加大驱动电阻RG的办法延长关断时间，减小IGBT的di/dt。驱动电压的大小也会影响IGBT的锁定效应，驱动电压低，承受过电流时间长，IGBT必须加负偏压，IGBT生产厂商一般推荐加－5V左右的反偏电压。在有负偏压情况下，驱动正电压在10~15V 之间，IGBT发射极的电流可在5~10μs内超过额定电流的4~10倍，所以IGBT必须设有驱动负偏压。

　　由于负载冲击特性各不相同，且供电的设备可能发生电源短路故障，所以在设计中采取限流措施对IGBT的电流限制也是必须的，可考虑采用IGBT厂家提供的驱动厚膜威廉希尔官方网站 。如FUJI 公司的EXB841、EXB840，三菱公司的M57959AL，57962CL，它们可对IGBT的集电极电压进行检测，如果IGBT发生过电流，内部威廉希尔官方网站 关闭驱动信号。这种办法有时还是不能保护IGBT，根据 IR 公司的资料，IR 公司推荐的短路保护方法是：首先检测通态压降VCE，如果VCE超过设定值，保护威廉希尔官方网站 马上将驱动电压降为8V，于是IGBT 由饱和状态转入放大区，通态电阻增大，短路电流下降，经过4μs连续检测通态压降VCE，如果正常，将驱动电压恢复正常，如果未恢复，将驱动信号关闭，使集电极电流减为零，这样可实现短路电流软关断，可以避色快速关断造成过大的di/dt损坏

　　IGBT，另外根据最新三菱公司IGBT 资料，三菱推出的F系列IGBT的均内含过流限流威廉希尔官方网站 （RTC 威廉希尔官方网站 ），如图1所示，当发生过电流，10μs内将IGBT的驱动电压减为9V，配合M57160AL厚膜驱动威廉希尔官方网站 可以快速软关断保护IGBT。在逆变桥的同臂支路两个驱动信号必须是互锁的，而且应该设置死区时间（即共同不导通时间）。

　　图1 三菱F系列IGBT的RCT 威廉希尔官方网站

　　2.过电压损坏

　　防止过电压损坏方法有优化主威廉希尔官方网站 的工艺结构，通过缩小大电流回路的路径来减小线路寄生电感；适当增加IGBT 驱动电阻RG使开关速度减慢（但开关损耗也增加了）；设计缓冲威廉希尔官方网站 ，对尖峰电压进行抑制。用于缓冲威廉希尔官方网站 中的二极管必须是快恢复二极管，电容必须是高频、损耗小、频率特性好的薄膜电容。这样才能取得好的吸收效果。

　　IGBT的VGE的保证值为±20V，加到 IGBT上的VGE若超出保证值，将会导致IGBT损坏，因而在栅极—发射极之间的电压不能超出保证值，此外，在栅极—发射极问开路时，若在集电极—发射极间加上电压，随着集电极电位的变化，由于有漏电流流过，栅极电位升高，集电极则有电流流过。如果此时在集电极—发射集间处于高电压状态时，可能使芯片发热而损坏。在应用中如果IGBT栅极回路处于开路状态，若在主回路上加上电压，也将导致IGBT损坏，为防止这类损坏情况发生，应在IGBT的栅极、发射极之间接一只lOkΩ左右的阻。

　　由于IGBT的输入端为MOSFET结构，IGBT的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离。由于此氧化膜很薄，其击穿电压一般在20 - 30V 之间。因此因静电而导致栅极击穿也是IGBT失效的常见原因之一。为防止因静电因素造成IGBT损坏，在IGBT应用中应注意以下几点：

　　（1）在测试或安装拆卸IGBT时，手持IGBT组件时，勿触摸 IGBT 驱动端子部分。当必须要触摸IGBT端子时，要先将人体或衣服上的静电用大电阻接地进行放电后，再触摸。

　　（2）在用导电材料连接驱动端子时，在配线未布好之前不要接上IGBT端子。

　　（3）尽量在底板良好接地的情况下操作。

　　（4）在焊接作业时，焊机与焊槽之间的漏泄容易产生静电压，为了防止静电的产生，应将焊机处于良好的接地状态下。

　　在应用中有时虽然保证了栅极驱动电压没有超过栅极最大额定电压，但栅极连线的寄生电感和栅极与集电极问的电容耦合，也会产生使氧化层损坏的振荡电压。为此，通常采用双绞线来传送驱动信号，以减少寄生电感。在栅极连线中串联小电阻也可以抑制振荡电压。

　　3.过热损坏

　　可通过降额使用，加大散热器，涂敷导热胶，强制风扇冷却，设置过温度保护等方法来解决过热损坏问题。在安装或更换IGBT时，应十分重视IGBT与散热片的接触面状态和旋紧程度。为了减少接触热阻，最好在散热器与IGBT间涂抹导热硅脂。一般散热片底部安装有散热风扇，当散热风扇损坏或散热片散热不良时将导致IGBT发热，而发生故障。因此对散热风扇应定期进行检查，一般在散热片上靠近IGBT的地方安装有温度感应器，当温度过高时将报警或停止IGBT工作。

　　IGBT焊机维修中的注意事项

　　1、如果IGBT模块损坏，必须测量驱动板驱动线路是否损坏，同时测量电流互感器、三相整流桥、空气开关等器件是否有问题。

　　2、IGBT对静电敏感，携带过程中GE间应短路，焊接时烙铁应可靠接地。

　　3、更换IGBT模块时，要保持栅极短路小铜环不脱落，直到安装完好，最后插控制线时，一手触摸接地的金属件，一手拔下铜环插好控制线，最后将触摸接地金属件的手拿开；要将散热器上原有的导热硅脂清除干净，重新涂上新的导热硅脂；安装螺丝一定要均匀紧固好，让器件与散热器有良好接触。

　　4、控制板与驱动板在更换过程中，要注意各插头原有位置，一一插回。

　　5、更换IGBT模块、快恢复二极管模块（20040模块、150S60U硬开关焊机用电压型快恢复二极管模块）、三相整流桥模块等半导体模块时，拆下旧模块后，先用干净的抹布将散热器上原有的导热硅脂擦干净，然后在模块的底板上涂上适量的新的导热硅脂，将模块安装在相应的位置，模块上紧后底板周围应该都能看到少量的导热硅脂溢出。

　　6、安装各类半导体模块时，各个固定螺丝应该均匀上紧，切不可一个一个的上紧（容易造成半导体模块一边紧固，一边被强行支空从而出现接触不良）。

　　7、遇到风机不转时，首先要检查三相电中风机接的两相，检查接线是否有问题，检查启动电容，都没问题后再检查更换风机。