Hoe de IGBT-module controleren?

Dit bericht behandelt hoe u een IGBT-module kunt controleren, en legt uit wat een IGBT-module is, hoe u deze kunt besturen en de belangrijkste verschillen tussen MOSFET en IGBT. Tegen het einde heeft u een grondig inzicht in deze onderwerpen en weet u hoe u IGBT’s effectief kunt testen en behandelen.

Hoe de IGBT-module controleren?

Om een ​​IGBT-module (Insulated Gate Bipolar Transistor) te controleren, kunt u deze stappen volgen:

1. Visuele inspectie: Voordat u elektrische tests uitvoert, moet u beginnen met een visuele inspectie van de module. Zoek naar tekenen van schade zoals brandwonden, scheuren of corrosie. Controleer de klemmen en connectoren om er zeker van te zijn dat ze in goede staat zijn.
2. Test met multimeter:
   • Stel uw multimeter in op de diodetestmodus: Om de basiscontrole uit te voeren, zet u uw multimeter in de diodetestmodus.
   • Test de collector-emitterverbinding: Plaats de positieve draad van de multimeter op de collector en de negatieve draad op de emitter. Bij een goede IGBT zou u een hoge weerstandswaarde moeten krijgen. Als de weerstand nul of laag is, is de IGBT defect.
   • Test de poort-emitterverbinding: plaats de positieve draad op de poort en de negatieve draad op de zender. Een kleine spanningsval (ongeveer 0,6–1V) duidt op een gezonde poort. Een open of nulwaarde kan betekenen dat de poort beschadigd is.
3. Gate Charge Test: Breng een kleine spanning (meestal rond de 15V) aan op de gate-terminal en controleer of de IGBT goed schakelt. Controleer de stroom tussen de collector en de emitter. Als de IGBT niet schakelt of vastloopt in de AAN- of UIT-status, is deze mogelijk defect.
4. Gebruik een IGBT-tester: voor nauwkeurigere resultaten kunt u een gespecialiseerde IGBT-tester gebruiken die parameters meet zoals drempelspanning, stroomversterking en lekstroom.

Wat is een IGBT-module?

Een IGBT-module is een compact apparaat dat bestaat uit meerdere bipolaire transistors met geïsoleerde poort en soms vrijloopdiodes of andere componenten bevat. IGBT’s zijn halfgeleiderapparaten die voornamelijk worden gebruikt voor het schakelen en versterken in vermogenselektronica. De primaire rol van de module is het efficiënt verwerken van hoge spannings- en stroombelastingen, waardoor deze geschikt is voor verschillende toepassingen zoals motoraandrijvingen, systemen voor hernieuwbare energie en industriële besturingssystemen.

IGBT-modules combineren de hoge ingangsimpedantie van een MOSFET met het lage vermogensverlies in de staat van een BJT (Bipolar Junction Transistor), wat resulteert in een hoog rendement en hoge schakelsnelheden. Deze modules kunnen worden ontworpen om stroomsterktes van enkele ampères tot enkele honderden ampères te dragen, afhankelijk van de toepassing.

Hoe IGBT controleren?

Het besturen van een IGBT houdt in dat de gate-terminal wordt aangestuurd met de juiste spanning. IGBT’s zijn spanningsgestuurde apparaten, en u kunt ze als volgt bedienen:

1. Gate Drive Circuit: Er is een gate drive circuit vereist om de IGBT aan en uit te zetten. De poort van een IGBT moet worden opgeladen en ontladen, meestal met een spanning van 15V om de IGBT in te schakelen en rond -5V om deze uit te schakelen.
2. Turn-On-proces: Om de IGBT in te schakelen, legt u een positieve spanning (meestal tussen 10V en 20V) aan op de gate-terminal ten opzichte van de emitter. Hierdoor ontstaat een elektrisch veld dat een geleidend kanaal opent tussen de collector en de emitter, waardoor stroom kan stromen.
3. Turn-Off-proces: Om de IGBT uit te schakelen, moet de poortspanning worden teruggebracht tot nul of enigszins negatief. Om dit te bereiken ontlaadt de gate-driver doorgaans de gate-capaciteit.
4. Beschermingscircuits: Tijdens het schakelen kan een IGBT spanningspieken en overmatige stroom ervaren. Daarom is het gebruikelijk om beveiligingscircuits te gebruiken, zoals snubbercircuits, diodes en stroombegrenzers om schade tijdens bedrijf te voorkomen.

Wat is het verschil tussen MOSFET en IGBT?

Hoewel zowel MOSFET’s als IGBT’s worden gebruikt in vermogenselektronica voor het schakelen en regelen van hoge spanningen en stromen, hebben ze enkele belangrijke verschillen:

1. Bedrijfsprincipe:
   • MOSFET: Een MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) is een puur spanningsgestuurd apparaat dat werkt door de stroom van elektronen door een kanaal tussen de drain- en source-aansluitingen te regelen.
   • IGBT: Een IGBT combineert de hoge ingangsimpedantie van de MOSFET en het stroomverwerkingsvermogen van de bipolaire transistor. Het is een hybride apparaat dat is ontworpen om zowel hoge spanning als hoge stroom aan te kunnen.
2. Schakelsnelheid:
   • MOSFET’s schakelen sneller dan IGBT’s, waardoor ze geschikter zijn voor hoogfrequente toepassingen.
   • IGBT’s hebben lagere schakelsnelheden, maar zijn ideaal voor het verwerken van grote vermogensbelastingen in toepassingen met lage tot middenfrequentie.
3. On-State spanningsdaling:
   • MOSFET’s hebben een lagere spanningsval in de aan-toestand bij lage stromen, maar hun weerstand neemt toe met de stroom.
   • IGBT’s behouden een relatief constante spanningsval in de aan-toestand, waardoor ze efficiënter zijn voor toepassingen met hoge stroomsterkte.
4. Toepassingen:
   • MOSFET’s worden gebruikt in toepassingen zoals laagspannings-DC-DC-converters en in circuits die hoge schakelfrequenties vereisen.
   • IGBT’s worden vaak gebruikt in toepassingen met hoog vermogen, zoals motoraandrijvingen, stroomomvormers en industriële besturingssystemen.

We hopen dat dit artikel u heeft geholpen bij het leren controleren, besturen en begrijpen van IGBT-modules, samen met de belangrijkste verschillen tussen IGBT’s en MOSFET’s. Door deze kennis toe te passen, bent u beter uitgerust om met deze apparaten te werken in verschillende toepassingen op het gebied van vermogenselektronica.