Come controllare il modulo IGBT?

Questo post spiega come controllare un modulo IGBT, oltre a spiegare cos’è un modulo IGBT, come controllarlo e le principali differenze tra MOSFET e IGBT. Alla fine, avrai una conoscenza approfondita di questi argomenti e saprai come testare e gestire gli IGBT in modo efficace.

Come controllare il modulo IGBT?

Per controllare un modulo IGBT (transistor bipolare a gate isolato), è possibile seguire questi passaggi:

1. Ispezione visiva: prima di eseguire qualsiasi test elettrico, iniziare con un’ispezione visiva del modulo. Cerca segni di danni come bruciature, crepe o corrosione. Controllare i terminali e i connettori per assicurarsi che siano in buone condizioni.
2. Test con multimetro:
   • Imposta il multimetro in modalità test diodi: per eseguire il controllo di base, metti il ​​multimetro in modalità test diodi.
   • Testare la giunzione collettore-emettitore: posizionare il cavo positivo del multimetro sul collettore e quello negativo sull’emettitore. In un buon IGBT, dovresti ottenere una lettura di resistenza elevata. Se mostra una resistenza pari a zero o bassa, l’IGBT è difettoso.
   • Testare la giunzione gate-emettitore: posizionare il cavo positivo sul gate e quello negativo sull’emettitore. Una piccola caduta di tensione (circa 0,6–1 V) indica un gate sano. Una lettura aperta o pari a zero potrebbe significare che il cancello è danneggiato.
3. Test di carica del gate: applicare una piccola tensione (in genere circa 15 V) al terminale del gate e verificare se l’IGBT commuta correttamente. Monitorare il flusso di corrente tra il collettore e l’emettitore. Se l’IGBT non cambia o rimane bloccato nello stato ON o OFF, potrebbe essere difettoso.
4. Utilizza un tester IGBT: per risultati più accurati, puoi utilizzare un tester IGBT specializzato che misura parametri quali tensione di soglia, guadagno di corrente e corrente di dispersione.

Cos’è un modulo IGBT?

Un modulo IGBT è un dispositivo compatto costituito da più transistor bipolari a gate isolato e talvolta include diodi a ruota libera o altri componenti. Gli IGBT sono dispositivi a semiconduttore utilizzati principalmente per la commutazione e l’amplificazione nell’elettronica di potenza. Il ruolo principale del modulo è quello di gestire in modo efficiente carichi di corrente e alta tensione, rendendolo adatto a varie applicazioni come azionamenti di motori, sistemi di energia rinnovabile e sistemi di controllo industriale.

I moduli IGBT combinano l’elevata impedenza di ingresso di un MOSFET con la bassa perdita di potenza nello stato attivo di un BJT (transistor a giunzione bipolare), che si traduce in alta efficienza e velocità di commutazione elevate. Questi moduli possono essere progettati per trasportare correnti nominali da pochi amp a diverse centinaia di amp, a seconda dell’applicazione.

Come controllare l’IGBT?

Il controllo di un IGBT implica il pilotaggio del terminale di gate con la tensione appropriata. Gli IGBT sono dispositivi controllati in tensione ed ecco come puoi controllarli:

1. Circuito di azionamento del gate: è necessario un circuito di azionamento del gate per accendere e spegnere l’IGBT. Il gate di un IGBT deve essere caricato e scaricato, solitamente con una tensione di 15 V per accendere l’IGBT e di circa -5 V per spegnerlo.
2. Processo di accensione: per accendere l’IGBT, applicare una tensione positiva (tipicamente tra 10 V e 20 V) al terminale di gate rispetto all’emettitore. Questo crea un campo elettrico che apre un canale conduttivo tra il collettore e l’emettitore, consentendo il flusso di corrente.
3. Processo di spegnimento: per spegnere l’IGBT, la tensione di gate deve essere ridotta a zero o leggermente negativa. Il gate driver in genere scarica la capacità del gate per ottenere ciò.
4. Circuiti di protezione: Durante la commutazione, un IGBT può sperimentare picchi di tensione e corrente eccessiva. Pertanto, è comune utilizzare circuiti di protezione come circuiti smorzatori, diodi e limitatori di corrente per prevenire danni durante il funzionamento.

Qual è la differenza tra MOSFET e IGBT?

Sebbene sia i MOSFET che gli IGBT siano utilizzati nell’elettronica di potenza per la commutazione e il controllo di tensioni e correnti elevate, presentano alcune differenze fondamentali:

1. Principio di funzionamento:
   • MOSFET: UN MOSFET (transistor a effetto di campo a semiconduttore a ossido di metallo) è un dispositivo puramente pilotato dalla tensione che funziona controllando il flusso di elettroni attraverso un canale tra i terminali di drain e source.
   • IGBT: un IGBT combina l’elevata impedenza di ingresso del MOSFET e la capacità di gestione della corrente del transistor bipolare. È un dispositivo ibrido progettato per gestire sia l’alta tensione che l’alta corrente.
2. Velocità di commutazione:
   • I MOSFET commutano più velocemente degli IGBT, rendendoli più adatti per applicazioni ad alta frequenza.
   • Gli IGBT hanno velocità di commutazione più lente ma sono ideali per gestire grandi carichi di potenza in applicazioni a frequenza da bassa a media.
3. Caduta di tensione in stato attivo:
   • I MOSFET hanno una caduta di tensione nello stato attivo inferiore a correnti basse, ma la loro resistenza aumenta con la corrente.
   • Gli IGBT mantengono una caduta di tensione nello stato on relativamente costante, rendendoli più efficienti per le applicazioni ad alta corrente.
4. Applicazioni:
   • I MOSFET vengono utilizzati in applicazioni come convertitori CC-CC a bassa tensione e in circuiti che richiedono frequenze di commutazione elevate.
   • Gli IGBT sono comunemente utilizzati in applicazioni ad alta potenza come azionamenti di motori, inverter di potenza e sistemi di controllo industriale.

Ci auguriamo che questo articolo ti abbia aiutato a imparare come verificare, controllare e comprendere i moduli IGBT, insieme alle principali differenze tra IGBT e MOSFET. Applicando queste conoscenze, sarai meglio attrezzato per lavorare con questi dispositivi in ​​varie applicazioni di elettronica di potenza.