IGBT推動電路

aliver

各位大大好.

小弟這裡有個電路想請教各位大大.



此圖是推動IGBT的電路.

請問各位大大.
如果R15  220歐姆我改為110歐姆時，此時會影響什麼呢??這跟我選用的IGBT會有直接關係嗎??

jason680

以下亂亂寫的,看看就好...
IGBT V(GE) = V(R19) = T5 Voutput * R19 / ( R15 + R19 + X(c11))

把220 ohm 的R15改成 110 ohm
V(R19)(@R15=110) = T5 Voutput * R19 / ( 110 + 2K2 + X(c11))
V(R19)(@R15=220) = T5 Voutput * R19 / ( 220 + 2K2 + X(c11))
設 T5 Voutput * R19 = K,  X(c11) = Xc
V(R19)(@R15=110) = K / ( 110 + 2K2 + Xc)
V(R19)(@R15=220) = K / ( 220 + 2K2 + Xc)

兩者差異   (K / (110 +2200 + Xc)) / (K/( 220 + 2200 + Xc))
   = (220 + 2200 + Xc) / (110 + 2200 + Xc)
假設Xc 很小(等於0),不管它(遠比2200小十倍,百倍)
  =  (220 + 2200 ) / (110 + 2200 )
  =  1.047619   (5%不到的誤差)
表示導通時間,可能會快5%,也就是用在電力方面的話....
(負載)功率(不是IGBT的功率)可能會增加5%的耗電....(以上猜的...)


(220 + 2200 + Xc) / (110 + 2200 + Xc)
Xc的值愈大,則影響愈小
Xc = 500, 值為 1.039 (4%)
Xc = 1000, 值為 1.033 (3.3%)
Xc = 5000, 值為 1.015 (1.5%)


  

aliver

jason680 發表於 2014-5-13 05:45 PM static/image/common/back.gif
以下亂亂寫的,看看就好...
IGBT V(GE) = V(R19) = T5 Voutput * R19 / ( R15 + R19 + X(c11))

感謝j大的詳細解說.

再次請教j大，
是這樣的，我要找可以用在此電路上的IGBT替代品，
在修改R15的條件下時，那麼我找的IGBT替代品需注意Datasheet內的哪個參數值呢?
如果我選用的規格大部份都相同，但Cies(input capacitance)有差別時(原廠是8200pF,替代品是16500pF),
這樣的條件是否可用呢?

我大概再說明白一點吧.
R15 220歐姆是使用在原廠IGBT的電路 ,   修改R15 110歐姆是要使用在替代品IGBT上的

robotai

我覺得改那個R15電阻應該沒差吧。跟R15那2.2K電阻比較起來，只是IGBT的驅動電壓從9/10變成19/20而已。倒是你新的IGBT的Vce飽合電壓好像比原來的小不少，不知道有沒有關係。
請問你前篇指的電壓高就不行是什麼狀況？有IGBT週邊電路圖嗎？

scottwang

你目前的圖形大小為2394x830=180.241K,已超出論壇該有的格式800x600,請縮圖後新上傳,謝謝.

aliver

robotai 發表於 2014-5-13 10:27 PM static/image/common/back.gif
我覺得改那個R15電阻應該沒差吧。跟R15那2.2K電阻比較起來，只是IGBT的驅動電壓從9/10變成19/20而已。倒是 ...

下圖是IGBT的完整電路.


robotai大大說的對，VCE的飽合電壓是有些不同，
至於會不會影響，我也不是很確定.

原廠料與替代料裝在POWER SUPPLY上測試時，最大的差別在於.
原廠枓可在100%的全輸出功率時，輸出電壓都很穏定(頂多正負10V的跳動)，
但使用替代料時，輸出達到90%時，電壓就開始有正負200V~500V的跳動)，但是在85%之前穏定度都是與原廠料件一樣的.
所以我想，使用的替代料應該有些許的不同，想從原本電路去修改，但又不知要改哪顆才是正確的.

註：我的POWER SUPPLY 是高壓POWER，輸出跳動要在正負10V內才算正常。


請大大能指示一下.

aliver

scottwang 發表於 2014-5-14 01:21 AM static/image/common/back.gif
你目前的圖形大小為2394x830=180.241K,已超出論壇該有的格式800x600,請縮圖後新上傳,謝謝. ...

scott大大好~

電路我已重新上傳.

scottwang

aliver 發表於 2014-5-14 11:26 AM static/image/common/back.gif
scott大大好~

電路我已重新上傳.

請把圖放在第一帖裡,用第一帖左下角的編輯做修改.

jason680

aliver 發表於 2014-5-13 07:04 PM static/image/common/back.gif
感謝j大的詳細解說.

再次請教j大，

可以說明一下,為什麼換代替料,要換其他周邊的元件值?

因為(手頭上)找不到合適的值嗎?
如是 110 ohm 串聯兩個 得 220 ohm

這樣不是比較好嗎?

另外,從新的圖來看,是推挽式的,上下兩顆IGBT不可同時導通.
照理來說,你應把 R15 220 ohm 提高看看才對...
R15 如果 變小(比 220 ohm小),(其他條件不變) 導通時間應會增加(提早導通及延後斷開)
R15 如果 變大(比 220 ohm大),(其他條件不變) 導通時間應會減少(延後導通及提早斷開)

但因為IGBT採取代用料....
個人猜想,在低功率時,導通時間很短,不會產生問題.
但到了,高功率時,導通斷開時間,就很重要.

故小弟個人猜想,把R15 變大或許會改善.

但最好還是有示波器,量出波形,真象就會大白才對.
當然也要注意,是不是有其他元件,電路...等問題.
(有時問題是在別的地方,引起連鎖反應--- 一直燒保險絲,99.99%都不是保險絲問題)

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(直接在此編輯)
剛剛又回頭看了一下,前一篇中的spec,發現 代用料的特性比原物料好很多...

MG100J1BS11 (原本的元件)
Rise time: 0.3 us (300 ns)
Turn-on: 0.4 us   (400 ns)
Fall-time: 0.6 us  (600 ns)
Trun-off: 1.0 us  (1000ns)

GA200SA60U (代用料) 應該是新製程,新技術 特性更好
Rise time: 56 ns
Turn-on:  75 ns
Fall-time: 460 ns
Trun-off:  160 ns

以這樣來看....
你的外在(IGBT之外)電路,應該 "延後導通(Turn-on)"時間點, 並 "提早斷開(Turn-off)"時間點.
所以R15應該變大(比220大)或讓R19(2K2)變小,才能符合"延後導通","提早斷開"的需求.
以上,個人沒有維修IGBT經驗,純屬理論上猜測.(維修經驗以換電容最多或明顯燒壞的元件...)

all666

jason680 發表於 2014-5-14 01:32 PM static/image/common/back.gif
可以說明一下,為什麼換代替料,要換其他周邊的元件值?

因為(手頭上)找不到合適的值嗎?

雞婆一下

樓主是說換代替料時,看看是否修改其他周邊的元件值後,使代替料可以和原廠枓一樣在100%的全輸出功率時，輸出電壓都很穏定(頂多正負10V的跳動)

robotai

aliver 發表於 2014-5-14 11:24 AM static/image/common/back.gif
下圖是IGBT的完整電路.

這種高深學問，站上應該有高手可以幫忙。我是來插花的而已 :sam39
如果是高輸出時電壓不穩，我也覺得有可能是導通關斷時間的問題。說不定改大電阻來錯開兩個IGBT導通關斷時間才對。

P.S. Scott大的意思應該是請你編輯原文章，在附件操作框內把太大的那個圖刪掉，再把內文的連結也刪掉，只留後來的這個圖就好。這樣才不會佔用主機資源。

aliver

jason680 發表於 2014-5-14 01:32 PM static/image/common/back.gif
可以說明一下,為什麼換代替料,要換其他周邊的元件值?

因為(手頭上)找不到合適的值嗎?

感謝jason大大的解說.

我完全了解了...
我會將R15阻值改大，然後再實驗看看.

aliver

回jason680大大:

先前買的替代料GA200SA60U今天我測完了，
我R15的電阻改成330歐姆.
但狀況更差.....><"
電壓輸出設定在5%時就Fail了..

但這裡我需先解說一下歷史...
這批替代料(共8顆)在第一次使用時，
輸出電壓設定在85%時還是正常的，
調整到90%時，輸出電壓就Fail了..
從fail的狀況出現後，輸出電壓返回到80% 或 70% 就都無法呈現穏定的狀況,
故，我懷疑這批替代料裡的某幾顆可能有受損了,

基於這個考量，我有再去買了8顆回來試，但新購買的這8顆還沒到貨，
所以我目前也還無法確定當初推斷的理論(將R15改大)是對是錯.

但是從今天的測試結果來看的話，
1.未修改R15時，雖然輸出電壓在90%會出問題，且問題出現後，輸出電壓返回到80%或70%時也會有不穏定的狀況，
   但在50%以下時，至少都會是穏定的.

2.在修改R15後(使之變大)，輸出電壓在5%時就不穏定了.

由以上二點判斷，我也不敢確定推論是否對的，
現在我也很煩腦到底R15要改大....還是改小......:sam21

因為第二次將要買回的替代料，只有一次機會能驗証而已....

唉~~如果失敗了.....就又損失台幣1萬3.......好痛丫....:sam53

jason680

aliver 發表於 2014-5-19 04:18 PM static/image/common/back.gif
回jason680大大:

先前買的替代料GA200SA60U今天我測完了，

>>唉~~如果失敗了.....就又損失台幣1萬3.......好痛丫....

這是幾十萬,幾百萬設備!!?? ....要不然這樣"重本"修...有點恐佈溜...


另外...不能先用二顆IGBT(上下各一顆)測試嗎?

aliver

jason680 發表於 2014-5-19 05:48 PM static/image/common/back.gif
>>唉~~如果失敗了.....就又損失台幣1萬3.......好痛丫....

這是幾十萬,幾百萬設備!!?? ....要不然這樣" ...

回jason680大大:

你一次就調大(或調小 5% 好像有點太多...) 220 可以先改 240, 270, 300, 330 之類的... 也可以 220+(110//110) = 220+55 = 275 (110並在一起愈多,值就愈小)
===>慢慢調整阻抗值，這倒是一個好方法，可以記錄其變化特性，只不過會花較多時間，不過能解決的話，時間倒是沒差

還是要有示波器(照妖鏡)才能得答真正的解答... 說不定是別的地方也有問題.... (這種高功率又是推挽的 很容易就出問題了---如果上下的IGBT一起導通)
===>唉...這就是我最頭痛的地方...死台電在配電時，把N跟G都接在一起了，這個問題頭痛我好久了，外面也沒地方可以打地棒，我擔心的是，我一量訊號時，就把它給炸了....曾經有過的案例...>"<


這機台20年前新品是上百萬沒錯，現在就沒那麼多了啦....
呵呵~~為了生存....要想辦法做大家不想做的且也不會做的...所以...錢還是得花...

jason680

aliver 發表於 2014-5-19 06:39 PM static/image/common/back.gif
回jason680大大:

你一次就調大(或調小 5% 好像有點太多...) 220 可以先改 240, 270, 300, 330 之類的... ...

===>唉...這就是我最頭痛的地方...死台電在配電時，把N跟G都接在一起了，這個問題頭痛我好久了，外面也沒地方可以打地棒，我擔心的是，我一量訊號時，就把它給炸了....曾經有過的案例...>"<

示波器 接"隔離變壓器"應該是可以解決這個問題(示波器與設備不共地...)
如果(示波器)用差動信號輸入就更好.

aliver

jason680 發表於 2014-5-19 06:52 PM static/image/common/back.gif
===>唉...這就是我最頭痛的地方...死台電在配電時，把N跟G都接在一起了，這個問題頭痛我好久了，外面也 ...

回 jason680大大~

我用這個設備量測應該是可以吧?

jason680

aliver 發表於 2014-5-20 09:51 AM static/image/common/back.gif
回 jason680大大~

我用這個設備量測應該是可以吧?

其實,我說用要示波器是要看(上下兩顆) IGBT的G閘的波形....
要能看出 上下IGBT的導通時序,或許就能找出答案....

aliver

jason680 發表於 2014-5-20 10:23 AM static/image/common/back.gif
其實,我說用要示波器是要看(上下兩顆) IGBT的G閘的波形....
要能看出 上下IGBT的導通時序,或許就能找出答 ...

所以是同時量測這二個接點嗎?

jason680

aliver 發表於 2014-5-20 10:56 AM static/image/common/back.gif
所以是同時量測這二個接點嗎?

基本上是這樣沒錯...
但你要這樣接...要小心 接地問題(也就是CH1, CH2 黑棒),所以要用差動輸入...

如果沒有差動...只能
1. 示波器電源,最好是先經過隔離變壓器
2. 沒有差動輸入的話,只能把CH1(黑,地) 跟 CH2(黑,地),接在一起.
註: 若沒有隔離變壓器,也沒有差動輸入,最好別亂接...

aliver

jason680 發表於 2014-5-20 12:10 PM static/image/common/back.gif
基本上是這樣沒錯...
但你要這樣接...要小心 接地問題(也就是CH1, CH2 黑棒),所以要用差動輸入...

jason680大大:

昨天我推出另一個結果，請您指導一下:

下圖是IGBT的結構圖:

從圖裡可以看出，其實IGBT是綜合了MOSFET與BJT的優缺點.
就推動IGBT的條件來講，不外乎需注意到Ig 、Rg & Vgg這三個參數.
我們只要改變Rg 或 Vgg就可滿足設計者的需求.
所以我們就來討論各別元件的基本Ig條件.

由上圖可知，其實輸入端是MOSFET的G極，
我們可由此公式 Ig= Cies ＊ (dv/dt)算出其基本的導通電流.
其中Cies=Cge+Cgc
       Cres=Cgc
       Coes=Cce+Cgc
如下圖所示


從圖上可知，輸入電容Cies=Cge + Cgc
故需分別計算其各電流.
針對Cge的電流假設為Ie，公式如下
Ie=Cge ＊ (dv/dt)，此時dv:表示完全導通G極端所需電源(通常為6~8V之間)，dt:表示t(on)導通時間

針對Cgc的電流假設為Ic，公式如下
Ic=Cgc ＊ (dv/dt)，此時dv:表示C極端所接的直流電源，dt:表示t(on)導通時間


我們來計算吧~~

針對原廠使用的料件MG100J1BS11(規格書裡有些參數沒寫，需從圖表裡看出)
Ic=Cgc ＊ (dv/dt)=6700pF(6V/0.4uF)=0.1A
Ie=Cge ＊ (dv/dt)=1500pF(300V/0.4uF)=1.12A

故Ig=Ic+Ie=1.22A


針對替代料GA200SA60U(從規格書裡可以看出其參數值)
Ic=Cgc ＊ (dv/dt)=16300pF(6V/54ns)=1.81A
Ie=Cge ＊ (dv/dt)=200pF(300V/54ns)=1.1

故Ig=Ic+Ie=2.91


由上面所算出的結果可知，替代料的Ig要比原廠的還要大2.4倍，
如要把原廠的料件改為替代料使用時，就必需要把Ig電流再加大，
故Rg的電阻就必需改比220歐姆還要小.

以上是我的推論，如有問題時，請前輩指導一下~~~






   

jason680

aliver 發表於 2014-5-22 11:55 AM static/image/common/back.gif
jason680大大:

昨天我推出另一個結果，請您指導一下:

基本上,你寫的,我不是很懂....(而且早忘光了...)

我只記得...
基本上 電晶體 是用電流控制
FET(場效晶體)是用 電壓控制...

IGBT結合兩者 優點:
1. input 採電壓控制(電流很小),不需要太大的功率(輸入)及複雜(偏壓)的電路設計(算電流...)
2. output 電流輸出,提供強而有力的能量(功率P=VI)輸出.

所以你寫的結論: ..,替代料的Ig要比原廠的還要大2.4倍,..

我也不知道對錯或給什麼意見... 謝謝!!!

aliver

jason680 發表於 2014-5-22 12:30 PM static/image/common/back.gif
基本上,你寫的,我不是很懂....(而且早忘光了...)

我只記得...

嗯..其實我昨天看了好多資料,也看了好多書籍..
這是我整理出來的..
因為基礎打的不好...所以我也不知道自己的關念及推理對不對...哈..
總而言之~試了再說吧~
下禮拜料件就來了..有結果時再回覆給大大吧~

aliver

jason680 發表於 2014-5-20 12:10 PM static/image/common/back.gif
基本上是這樣沒錯...
但你要這樣接...要小心 接地問題(也就是CH1, CH2 黑棒),所以要用差動輸入...

Hi Jason680大大您好:

VGE的波形如下:



這是電壓正常的波形




這是電壓出現不穏定時的波形


基本上這二張小弟看不出哪裡不同~~~:sam54

ciko.ciko

aliver 發表於 2014-6-6 06:32 PM static/image/common/back.gif
Hi Jason680大大您好:

VGE的波形如下:

2個波形的負向脈波振幅(無法關閉IGBT?)及頻率不同.

jason680

aliver 發表於 2014-6-6 06:32 PM static/image/common/back.gif
Hi Jason680大大您好:

VGE的波形如下:

如果可以,可能需要用到ch1, ch2
兩個channel一起量上下的IGBT波形,就能很容易了解.
(小心隔離與接地問題...)
如之前討論 上下IGBT是推挽式, 上面IGBT導通(on)則下面的IGBT就必需是關閉(off)
所以最好能有上下兩個IGBT的波形,一比應該很容易,就可以看出來...

另外如果可以,你可能需要做一下,電阻變大(330)及變小(110)跟不變220的 情況...

aliver

ciko.ciko 發表於 2014-6-6 07:31 PM static/image/common/back.gif
2個波形的負向脈波振幅(無法關閉IGBT?)及頻率不同.

ciko.ciko大大 您好:

頻固定都是在18khz左右.

這種負向脈波真的好像怪怪的~
所以我有再去量測變壓器的二次測，果然是沒什麼太大的差別..
下圖是變壓器的二次側所量出來的波形...(如果要算電壓的話，記得要先乘以20，我用隔離探棒量的)

aliver

jason680 發表於 2014-6-6 10:18 PM static/image/common/back.gif
如果可以,可能需要用到ch1, ch2
兩個channel一起量上下的IGBT波形,就能很容易了解.
(小心隔離與接地問題 ...

jason680 大大您好:

目前正在申請第二支隔探棒..(公司只有一支...呵呵)

電阻部份我想是不能冒險再改變了...
因為第一次使用220歐姆時，已經損壞到IGBT(NT:13000....在我的手上飛了..)，如果這次再改回220或者更大，IGBT可能會再燒燬(我可能會被砍頭....:sam22

所以還是朝向第一個方法去進行較安心...

雄爸爸

jason680 發表於 2014-6-6 10:18 PM static/image/common/back.gif
如果可以,可能需要用到ch1, ch2
兩個channel一起量上下的IGBT波形,就能很容易了解.
(小心隔離與接地問題 ...

原PO的電路是"半橋"不是"推挽" <==推挽沒有共地的問題

這個電路的上下橋,如果要同時觀看波形
勢必一定要用"隔離探棒"

雄爸爸

因為你的 IGBT 參數已經跟原來的不一樣了
Cies(input capacitance)有差別時(原廠是8200pF,替代品是16500pF)
上橋的 C11 & 下橋的 C13
也會影響 VGE 的波形