電磁灶I(lǐng)GBT管的代換技巧

ID:104835 · 發(fā)表于 2016-2-5 00:59

IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor的縮寫，中文名稱為“絕緣柵雙極型功率管”，是由“雙極型”三極管和絕緣柵型場效應(yīng)管兩者復(fù)合而成的全控制型電壓驅(qū)動式電力電子器件。現(xiàn)在這種器件已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電磁爐、電飯煲、變頻空調(diào)、變頻洗衣機等家電及工農(nóng)業(yè)設(shè)備中。在電磁爐產(chǎn)品中，IGBT幾乎是不可缺少的功率電子器件。由于電磁爐工作在高溫、高壓、大電流狀態(tài)下，所處環(huán)境大多比較惡劣，所以IGBT損壞比較多見，尤其是一些自身質(zhì)量不佳的或代換不妥的IGBT管更容易發(fā)生故障。經(jīng)常有讀者朋友問及各種各樣的IGBT的特性、種類和代換等問題，這里先以電磁爐中應(yīng)用十分廣泛的東芝公司IGBT產(chǎn)品為例介紹一些這方面的實用知識，以饗讀者，以后有機會再介紹其他公司的產(chǎn)品和代換。

東芝IGBT器件型號命名和代換

“某某IGBT內(nèi)部是否帶有阻尼管？”是讀者來信來電中詢問最多的問題之一。例如，有讀者問及一臺電磁爐中的西門子IGBT損壞，型號為BUP304，稱當?shù)刂荒苜彽綎|芝公司的GT50T101，不知其是否內(nèi)帶阻尼二極管，參數(shù)如何，能否代換BUP304？

其實，對于東芝IGBT產(chǎn)品，從型號上就可知道管子是否內(nèi)含阻尼管。東芝IGBT的型號由6個部分數(shù)字、字母組成，如圖1所示。其中第一部分GT表示為IGBT；第二部分用數(shù)字表示電流等級（極限參數(shù)值，電壓也一樣），單位為A，60就是電流參數(shù)IC為60A ；第三部分用字母表示電壓等級（VCES，），具體字母對應(yīng)的耐壓已經(jīng)標示在圖1下面的表格中；第四部分用數(shù)字表示管子溝道的類型和管子是否內(nèi)含阻尼（續(xù)流）二極管，如果數(shù)字是“3”就表示該管內(nèi)含阻尼二極管，而1、2就是不帶阻尼管的品種，所以只要看型號第四部分就能區(qū)分該管是否內(nèi)含阻尼管，不必再去查找資料或向別人咨詢，是不是特別方便？第五、六部分分別表示管子的類型和版本。

現(xiàn)在回頭再來看上面讀者所提的問題。BUP304是西門子公司產(chǎn)品，其最大電流IC為35A，最高電壓VCES，為1000V，內(nèi)部不含阻尼二極管；而從型號上我們就已經(jīng)知道GT50T101是不帶阻尼管的品種，其IC為50A，VCES為1500V，電流電壓參數(shù)明顯高于BUP304，所以完全可以代換BUP304。如果原機阻尼二極管沒損壞，代換時不需處理，只要注意安裝可靠就可。

東芝IGBT新、老產(chǎn)品的主要特性和代換

我們經(jīng)常維修的電磁爐等家電產(chǎn)品中，有不少IGBT或二極管等元器件都是廠商以前生產(chǎn)的老產(chǎn)品，現(xiàn)在可能為了調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或遭到淘汰等原因而停產(chǎn)。這類產(chǎn)品由于庫存有限，不容易買到，所以就要考慮用別的型號的類似產(chǎn)品來代換。如果有原廠商自己推薦的原廠代換品種，那么通常就可作為首選考慮。表1所示就是東芝公司生產(chǎn)的IGBT新、老產(chǎn)品的主要特性和代換一覽，從中可方便地查到東芝公司生產(chǎn)的常用IGBT的主要特性和新老代換型號，如上面提到的GT50T101就是一種老產(chǎn)品，可代換的新產(chǎn)品為GT40T301，同樣GT40T101也可用GT40T301替換。不過應(yīng)該注意，推薦替代的大多數(shù)新品種的特性或封裝可能與老產(chǎn)品不完全一樣，所以代換時如果原機IGBT的特性參數(shù)余量不太寬裕，就需要考慮新產(chǎn)品的特性是否適應(yīng)，是否帶有阻尼管？封裝不一樣時還要考慮安裝的問題。

阻尼管的處理

代換IGBT管時，在管子類型、耐壓、電流等參數(shù)相同或相似的情況下，還要注意管子內(nèi)部是否含有阻尼二極管。IGBT有含阻尼管和不含阻尼管的兩種類型，通常兩者不宜或不能直接代換。如果用內(nèi)含阻尼管的IGBT來代換原機中不含阻尼管的IGBT，焊裝代換時，可拆除原機連接在IGBT管D、S兩端的阻尼管。反之，用不含阻尼管的IGBT來代換含阻尼管的IGBT時，則需增加一個快恢復(fù)二極管，并且保證散熱良好。注意，快恢復(fù)二極管的最大反向恢復(fù)時間Trr通常小于600ns，不能使用Trr遠大于此的普通整流二極管來代替。

如何用萬用表測量判斷IGBT管的好壞

維修電磁爐的時候，經(jīng)常需要測量判斷IGBT管子的好壞，這里介紹用普通指針萬用表測量判斷IGBT管的方法。檢測IGBT管時，可用指針萬用表的R×1k擋，正反測G、E及G、C兩極的電阻，正常均應(yīng)為無窮大；然后紅表筆接C極，黑表筆接E極，若所測阻值在3.3~4.3kΩ，則為管子內(nèi)含阻尼二極管的IGBT管，若所測阻值在50~100kΩ，則所測IGBT管內(nèi)不含阻尼二極管。IGBT管的檢測示意圖如圖2所示，萬用表的表筆連接除了圖2所示之外，其他連接檢測的讀數(shù)均應(yīng)為無窮大。如果測量IGBT管有兩個引腳的電阻很小，說明管子已擊穿損壞；若正反測量IGBT管C、E極的電阻均為無窮大，則表明已開路損壞。實踐表明，很多電磁爐中損壞的IGBT管都呈現(xiàn)為擊穿特征，開路損壞的相對少見。

                     圖1                                           圖2

如何防止IGBT管燒壞

許多維修經(jīng)驗表明，電磁灶的故障多半是IGBT功率管燒壞所致，有的電磁灶代換好管子后，剛開機不久或工作一段時間后又被燒壞，這是最令維修人員感到棘手的問題，造成這種故障的主要原因及處理方法如下：

1.由于IGBT工作在高溫、高壓、大電流狀態(tài)下，因此對管子的要求較高，購買代換管時一定要慎重，千萬不可貪圖便宜而購買雜牌或假冒偽劣產(chǎn)品，否則很可能買到參數(shù)不符合要求或本身質(zhì)量不好的IGBT，損壞的幾率會大大增加。所以要防止代換管子被燒壞，首先需保證新?lián)QIGBT管的質(zhì)量良好，應(yīng)該到信譽良好的店家或上網(wǎng)去購買優(yōu)質(zhì)正牌產(chǎn)品。

2.在維修中應(yīng)該確保要IGBT、阻尼管、大功率電阻和大電容焊接牢靠，對有懷疑的元器件必須重新焊接牢靠。保證機內(nèi)接插件的接觸可靠，有懷疑時應(yīng)拆開清洗后再插緊接插件。

3.通常電磁爐中的IGBT等器件都是安裝在一個鋁質(zhì)散熱器上的，如圖3所示就是“蘇泊爾”TD0501CT型電磁爐的內(nèi)部印制電路板和散熱器的實體圖，IGBT就是安裝在這個體積頗大的散熱器上。代換時，注意要先在管子的散熱板或基板上涂抹一層“硅脂”或硅膠，然后將管子安裝在散熱器上，再“擰緊”固定螺絲，以確保管子和散熱器的熱接觸良好。硅膠（硅脂）是一種無毒的乳白色粒狀固體，在電磁爐的線圈和面板間、大功率管等部位都有這種東西，它可增加粘合度和熱傳導，如果不用硅膠或拆機時被抹去的話，就會使IGBT等散熱不良，甚至過熱燒壞，或者引起超溫保護電路失效，這樣也可能導致IGBT等被燒壞。

  4.將散熱器上的溫度傳感器改裝在大功率管的C極緊固螺絲上，這樣可使其過熱切換動作更快速可靠，一定程度上可減少管子被燒壞的可能性。此外，溫度傳感器和散熱風扇不良在電磁爐故障中也時有發(fā)現(xiàn)，容易被人忽視，檢修時務(wù)必重視這兩點。

   5.一般電磁灶發(fā)生IGBT燒毀故障，多半還會同時有其他元器件損壞，僅僅只損壞IGBT的情況相對較少見，所以檢查出IGBT燒壞后，一定不能急于換新管子試機，而是應(yīng)該繼續(xù)仔細檢查相關(guān)元器件，如果找到損壞或不良的元器件，應(yīng)該換新，在沒有其他元器件損壞時，調(diào)換IGBT后再試機才比較放心。維修實踐表明，通常與IGBT同時損壞的元器件主要有：保險絲（熔斷）、整流二極管（整流橋堆，擊穿或開路）、＋300V電源濾波電容（失容或擊穿）、IGBT激勵電路的驅(qū)動管或集成電路（擊穿）和LC振蕩電路的諧振電容（開路或漏電）等，可一一仔細檢查，通常不用多少時間就可查完。

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