電磁灶IGBT管的代換技巧

ID:104835 · 發表于 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管兩者復合而成的全控制型電壓驅動式電力電子器件。現在這種器件已經廣泛應用于電磁爐、電飯煲、變頻空調、變頻洗衣機等家電及工農業設備中。在電磁爐產品中，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、大電流狀態下，所處環境大多比較惡劣，所以IGBT損壞比較多見，尤其是一些自身質量不佳的或代換不妥的IGBT管更容易發生故障。經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用十分廣泛的東芝公司IGBT產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品和代換。

東芝IGBT器件型號命名和代換

“某某IGBT內部是否帶有阻尼管？”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，稱當地只能購到東芝公司的GT50T101，不知其是否內帶阻尼二極管，參數如何，能否代換BUP304？

其實，對于東芝IGBT產品，從型號上就可知道管子是否內含阻尼管。東芝IGBT的型號由6個部分數字、字母組成，如圖1所示。其中第一部分GT表示為IGBT；第二部分用數字表示電流等級（極限參數值，電壓也一樣），單位為A，60就是電流參數IC為60A ；第三部分用字母表示電壓等級（VCES，），具體字母對應的耐壓已經標示在圖1下面的表格中；第四部分用數字表示管子溝道的類型和管子是否內含阻尼（續流）二極管，如果數字是“3”就表示該管內含阻尼二極管，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分該管是否內含阻尼管，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。

現在回頭再來看上面讀者所提的問題。BUP304是西門子公司產品，其最大電流IC為35A，最高電壓VCES，為1000V，內部不含阻尼二極管；而從型號上我們就已經知道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、老產品的主要特性和代換

我們經常維修的電磁爐等家電產品中，有不少IGBT或二極管等元器件都是廠商以前生產的老產品，現在可能為了調整產品結構或遭到淘汰等原因而停產。這類產品由于庫存有限，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的IGBT新、老產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就是一種老產品，可代換的新產品為GT40T301，同樣GT40T101也可用GT40T301替換。不過應該注意，推薦替代的大多數新品種的特性或封裝可能與老產品不完全一樣，所以代換時如果原機IGBT的特性參數余量不太寬裕，就需要考慮新產品的特性是否適應，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、電流等參數相同或相似的情況下，還要注意管子內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二極管，并且保證散熱良好。注意，快恢復二極管的最大反向恢復時間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，則為管子內含阻尼二極管的IGBT管，若所測阻值在50~100kΩ，則所測IGBT管內不含阻尼二極管。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均應為無窮大。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品，否則很可能買到參數不符合要求或本身質量不好的IGBT，損壞的幾率會大大增加。所以要防止代換管子被燒壞，首先需保證新換IGBT管的質量良好，應該到信譽良好的店家或上網去購買優質正牌產品。

2.在維修中應該確保要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。保證機內接插件的接觸可靠，有懷疑時應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散熱器上的，如圖3所示就是“蘇泊爾”TD0501CT型電磁爐的內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現，容易被人忽視，檢修時務必重視這兩點。

   5.一般電磁灶發生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，而是應該繼續仔細檢查相關元器件，如果找到損壞或不良的元器件，應該換新，在沒有其他元器件損壞時，調換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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