微软公司宣布不再支持你正在使用的 IE浏览器,这会严重影响浏览网页,请使用微软最新的Edge浏览器
您好, 登录| 注册|

【原创】大伙来聊聊IGBT可靠性的那些事儿

  • 2014-05-19 09:28
  • 与中非

    LV.0
  • 1.8w

    浏览

  • 150

    回复

  • 0

    获赞

  •  

        随着风力发电,智能电网建设,电力汽车,高压变频器等新兴应用的崛起,大功率IGBT 的应用越来越多。而与之相应的是IGBT的可靠性在大功率电源设计中的重要性与日俱增。本人甚至认为基于上述新兴应用领域的特殊性。系统可靠性已经成为最重要的设计指标之一。而大功率开关器件的可靠性问题更是重中之重。

        基于这些考虑,本人打算把自己的一些不成熟看法贴出来。这些内容并非来自现有资料或观点的梳理,均系首次提出。希望能依靠其突出的新颖性,全面性,立足于实践的特点,达到抛砖引玉,引出大家对IGBT可靠性相关问题的深入讨论总结的目的。希望大家多多支持关照!

    同是电子工程师,请一定不要吝啬你的赞!

    0人已赞

    编辑 举报

    LV.1

    4098147

    1491236

    13

    485254

    说说你的看法

  • LV.

    @

    编辑

    删除

    举报

    #该内容仅管理员可见#

    #回复内容已被删除#

    #该内容正在审核#

    回复:

    取消
    发送
  • 现在还没有回复呢,说说你的想法

    现在还没有回复呢,说说你的想法

    全部回复(150)

  • Sam_Xiner

    LV.1

    2014-05-25 15:50

    @与中非

    奥,原来如此。学习了。谢谢!

    客气了,互相学习。
    0

    设为最佳答案

    置顶

    编辑

    删除

    举报

    #该内容仅管理员可见#

    #回复内容已被删除#

    #该内容正在审核#

    回复:

    4098592

    1491236

    13

    613062

    取消
    发送
    72
  • zhang_min9861

    LV.1

    2014-05-26 10:47

    @与中非

     

    按照我个人的看法,IGBT失效的机理大致可以分作两大类共九个方面。他们分别是;

    第一类,由于参数裕度不足导致的四个问题;

    1,变压器结电容相对于电压变化率过大,导致的耦合电流干扰问题。

    (该内容从3帖起。 从18贴起,献上很有用的一部名著《小波十讲》,以及一些有关学习发展方向问题的题外话。)

    这个问题导致的后果是,输出逻辑错误,控制电路被干扰,电路失效等。

    2,驱动电路的工作频率(最小脉宽)相对IGBT开关频率(占空比范围)不足,或辅助电源平均输出功率不足,导致的输出不稳定。

    该内容从22贴起。从29贴起,是关于一些实际问题的讨论互动。)

    这个问题导致的后果是,驱动状态发生波动,系统最坏情况出现概率增加。

    3,驱动电路输出电压的上升下降沿速率与IGBT开关速率不匹配,或辅助电源峰值功率不足,导致驱动电路达不到满幅值驱动。

    (该内容从37贴起。)

    这个问题导致的后果是,产品批量一致性降低,系统最坏情况出现概率增加。

    4,驱动芯片的额定输出功率密度相对不足,导致的器件老化加速。

    (该内容从54贴起。)

    这个问题导致的后果是,延迟时间增加导致死区时间相对不足,以及其他各种参数衰退等问题。

    第二类,与应用技术相关的五个问题;

    1,器件选用方面的问题。包括:储能电容的可靠性问题;电容等效直流电阻问题;光敏器件老化与可靠性问题;光线接口的环境粉尘及接口机械强度等问题。 (该内容从76贴起。第80贴附有关于焊接质量相关理论的培训资料。)

    2,输出逻辑可靠性方面的问题。包括;存储器逻辑错误的一些建议措施;驱动板安装位置建议。 (该内容从86贴起。)

    3,耦合电流路径方面的问题。包括;各单元安装环境,位置。接地问题,耦合电流引导问题,系统敏感带宽,闩锁,电源完整性问题。  (该内容从92贴起。)

    4,输出电阻取值方面的问题。包括;取值上限的制约因素,取值下限的制约因素,IGBT温度与取值区间的关系。

    5IGBT安装方面的问题。包括;由于热或机械应力不均导致的失效;热阻及散热条件均匀性导致的失效。

     

    本贴内容持续更新中!

    对器件的理解很透彻!希望楼主在讲IGBT过程中可以适当的一起讲讲MOS!

    0

    设为最佳答案

    置顶

    编辑

    删除

    举报

    #该内容仅管理员可见#

    #回复内容已被删除#

    #该内容正在审核#

    回复:

    4098610

    1491236

    13

    453810

    取消
    发送
    73
  • 与中非

    LV.1

    2014-05-26 11:12

    @zhang_min9861

    对器件的理解很透彻!希望楼主在讲IGBT过程中可以适当的一起讲讲MOS!

    感谢你的提醒,在后面的内容里我会注意尽量覆盖些MOS相关的内容。

    0

    设为最佳答案

    置顶

    编辑

    删除

    举报

    #该内容仅管理员可见#

    #回复内容已被删除#

    #该内容正在审核#

    回复:

    4098616

    1491236

    13

    485254

    取消
    发送
    74
  • zhang_min9861

    LV.1

    2014-05-26 11:36

    @与中非

    感谢你的提醒,在后面的内容里我会注意尽量覆盖些MOS相关的内容。

    不客气,现在两者使用的范围都很广,作为现在全控型器件的领军人物,不能厚此薄彼

    0

    设为最佳答案

    置顶

    编辑

    删除

    举报

    #该内容仅管理员可见#

    #回复内容已被删除#

    #该内容正在审核#

    回复:

    4098617

    1491236

    13

    453810

    取消
    发送
    75
  • 与中非

    LV.1

    2014-05-26 14:29

    @与中非

     

    按照我个人的看法,IGBT失效的机理大致可以分作两大类共九个方面。他们分别是;

    第一类,由于参数裕度不足导致的四个问题;

    1,变压器结电容相对于电压变化率过大,导致的耦合电流干扰问题。

    (该内容从3帖起。 从18贴起,献上很有用的一部名著《小波十讲》,以及一些有关学习发展方向问题的题外话。)

    这个问题导致的后果是,输出逻辑错误,控制电路被干扰,电路失效等。

    2,驱动电路的工作频率(最小脉宽)相对IGBT开关频率(占空比范围)不足,或辅助电源平均输出功率不足,导致的输出不稳定。

    该内容从22贴起。从29贴起,是关于一些实际问题的讨论互动。)

    这个问题导致的后果是,驱动状态发生波动,系统最坏情况出现概率增加。

    3,驱动电路输出电压的上升下降沿速率与IGBT开关速率不匹配,或辅助电源峰值功率不足,导致驱动电路达不到满幅值驱动。

    (该内容从37贴起。)

    这个问题导致的后果是,产品批量一致性降低,系统最坏情况出现概率增加。

    4,驱动芯片的额定输出功率密度相对不足,导致的器件老化加速。

    (该内容从54贴起。)

    这个问题导致的后果是,延迟时间增加导致死区时间相对不足,以及其他各种参数衰退等问题。

    第二类,与应用技术相关的五个问题;

    1,器件选用方面的问题。包括:储能电容的可靠性问题;电容等效直流电阻问题;光敏器件老化与可靠性问题;光线接口的环境粉尘及接口机械强度等问题。 (该内容从76贴起。第80贴附有关于焊接质量相关理论的培训资料。)

    2,输出逻辑可靠性方面的问题。包括;存储器逻辑错误的一些建议措施;驱动板安装位置建议。 (该内容从86贴起。)

    3,耦合电流路径方面的问题。包括;各单元安装环境,位置。接地问题,耦合电流引导问题,系统敏感带宽,闩锁,电源完整性问题。  (该内容从92贴起。)

    4,输出电阻取值方面的问题。包括;取值上限的制约因素,取值下限的制约因素,IGBT温度与取值区间的关系。

    5IGBT安装方面的问题。包括;由于热或机械应力不均导致的失效;热阻及散热条件均匀性导致的失效。

     

    本贴内容持续更新中!

     第二类,与应用技术相关的五个问题;

    1,器件选用方面的问题。包括:储能电容的可靠性问题;电容等效直流电阻问题;光敏器件老化与可靠性问题;光线接口的环境粉尘及接口机械强度等问题。

    先说一下光纤。对于高压大功率的应用来说,隔离质量问题是非常重要的。由于上文第一条提及的原因。在高压大功率应用下控制电路会面临更急严峻的干扰问题。而使用光纤则能彻底切断信号通路的干扰。当然,给驱动器后级供电的隔离变压器依旧会存在,但是相对而言在隔离质量上要好处理的多。所以在高压大功率应用下,很多朋友会选择光纤隔离。但是有些问题要注意了。

    0

    设为最佳答案

    置顶

    编辑

    删除

    举报

    #该内容仅管理员可见#

    #回复内容已被删除#

    #该内容正在审核#

    回复:

    4098628

    1491236

    13

    485254

    取消
    发送
    76
  • 与中非

    LV.1

    2014-05-26 14:30

    @与中非

     第二类,与应用技术相关的五个问题;

    1,器件选用方面的问题。包括:储能电容的可靠性问题;电容等效直流电阻问题;光敏器件老化与可靠性问题;光线接口的环境粉尘及接口机械强度等问题。

    先说一下光纤。对于高压大功率的应用来说,隔离质量问题是非常重要的。由于上文第一条提及的原因。在高压大功率应用下控制电路会面临更急严峻的干扰问题。而使用光纤则能彻底切断信号通路的干扰。当然,给驱动器后级供电的隔离变压器依旧会存在,但是相对而言在隔离质量上要好处理的多。所以在高压大功率应用下,很多朋友会选择光纤隔离。但是有些问题要注意了。

     1,插拔式的光纤插头对粉尘非常敏感。哪怕很少量的粉尘也会对光纤性能有较大影响,甚至导致失效。所以光是安装时光纤接口干净还不行,安装时空气里的粉尘量也很重要。如果空气不干净,时间长了,粉尘沉积下来也会有问题。再有就是接口的密封质量同样重要。应该足够重视。2,工作环境的温度,光纤收发器对温度也很敏感。长期工作于高温环境就会老化衰退,乃至失效。而且这个老化过程会伴随着传输延时的增加,需要注意一下。3,过长的光纤都会被盘起来。但是注意了。弯曲半径不要太小,除了会损坏光纤,对光传输效率也会有影响。光纤的损耗与弯曲半径成反比。半径越小,损耗越大。
    0

    设为最佳答案

    置顶

    编辑

    删除

    举报

    #该内容仅管理员可见#

    #回复内容已被删除#

    #该内容正在审核#

    回复:

    4098629

    1491236

    13

    485254

    取消
    发送
    77
  • 与中非

    LV.1

    2014-05-26 14:30

    @与中非

     第二类,与应用技术相关的五个问题;

    1,器件选用方面的问题。包括:储能电容的可靠性问题;电容等效直流电阻问题;光敏器件老化与可靠性问题;光线接口的环境粉尘及接口机械强度等问题。

    先说一下光纤。对于高压大功率的应用来说,隔离质量问题是非常重要的。由于上文第一条提及的原因。在高压大功率应用下控制电路会面临更急严峻的干扰问题。而使用光纤则能彻底切断信号通路的干扰。当然,给驱动器后级供电的隔离变压器依旧会存在,但是相对而言在隔离质量上要好处理的多。所以在高压大功率应用下,很多朋友会选择光纤隔离。但是有些问题要注意了。

     因此,总的来说在高压大功率场合推荐使用光纤隔离的驱动器,以达到提高隔离质量的目的。还有一个好处,就是可以避免驱动器后级电路逻辑出错所导致的严重后果。(这一点后面会有介绍)但是要注意避免工作于高温高粉尘环境(注意安装时的空气质量)。同时尽量保持大的光纤弯曲半径。光耦虽然与光纤类似,却不可同日而语。不但和光纤一样怕高温,易老化,可靠性差,共模抑制比还不好。所以除非是成本压力比较大的低压小功率场合。尽量不要用光耦隔离的驱动器,哪怕是用在故障信号反馈等功能。
    0

    设为最佳答案

    置顶

    编辑

    删除

    举报

    #该内容仅管理员可见#

    #回复内容已被删除#

    #该内容正在审核#

    回复:

    4098630

    1491236

    13

    485254

    取消
    发送
    78
  • 与中非

    LV.1

    2014-05-26 15:10

    @与中非

     第二类,与应用技术相关的五个问题;

    1,器件选用方面的问题。包括:储能电容的可靠性问题;电容等效直流电阻问题;光敏器件老化与可靠性问题;光线接口的环境粉尘及接口机械强度等问题。

    先说一下光纤。对于高压大功率的应用来说,隔离质量问题是非常重要的。由于上文第一条提及的原因。在高压大功率应用下控制电路会面临更急严峻的干扰问题。而使用光纤则能彻底切断信号通路的干扰。当然,给驱动器后级供电的隔离变压器依旧会存在,但是相对而言在隔离质量上要好处理的多。所以在高压大功率应用下,很多朋友会选择光纤隔离。但是有些问题要注意了。

     

    再就是连接器的问题。要说电子产品故障率最高的地方在哪儿。我觉得是接插件。我倒是认为如果有条件的话,关键环节的连接最好还是焊接,尽量避免使用接插件。当然,这一点在实际操作层面挺难实现的。如果需要使用接插件,这里提醒两点,分别是连接器的一致性和稳定性。一致性方面,靠自身金属形变的弹力提供接触压力的连接器,就比用螺钉提供接触压力的连接器好。虽然不如后者方便,但是可靠性高,尤其是批量产品的一致性高。稳定性方面,就要尤其注意表面镀层质量。在产品选型时。镀层的材质,强度和厚度都应该注意选择比较。

    0

    设为最佳答案

    置顶

    编辑

    删除

    举报

    #该内容仅管理员可见#

    #回复内容已被删除#

    #该内容正在审核#

    回复:

    4098634

    1491236

    13

    485254

    取消
    发送
    79
  • 与中非

    LV.1

    2014-05-26 15:14

    @与中非

     

    再就是连接器的问题。要说电子产品故障率最高的地方在哪儿。我觉得是接插件。我倒是认为如果有条件的话,关键环节的连接最好还是焊接,尽量避免使用接插件。当然,这一点在实际操作层面挺难实现的。如果需要使用接插件,这里提醒两点,分别是连接器的一致性和稳定性。一致性方面,靠自身金属形变的弹力提供接触压力的连接器,就比用螺钉提供接触压力的连接器好。虽然不如后者方便,但是可靠性高,尤其是批量产品的一致性高。稳定性方面,就要尤其注意表面镀层质量。在产品选型时。镀层的材质,强度和厚度都应该注意选择比较。

    说到这,附上一个我在给生产和质量部门做内部培训时,写的简易焊接技术培训PPT。希望能有些参考价值。焊接基本操作原则交流.ppt
    0

    设为最佳答案

    置顶

    编辑

    删除

    举报

    #该内容仅管理员可见#

    #回复内容已被删除#

    #该内容正在审核#

    回复:

    4098636

    1491236

    13

    485254

    取消
    发送
    80
  • 与中非

    LV.1

    2014-05-26 16:57

    @与中非

     第二类,与应用技术相关的五个问题;

    1,器件选用方面的问题。包括:储能电容的可靠性问题;电容等效直流电阻问题;光敏器件老化与可靠性问题;光线接口的环境粉尘及接口机械强度等问题。

    先说一下光纤。对于高压大功率的应用来说,隔离质量问题是非常重要的。由于上文第一条提及的原因。在高压大功率应用下控制电路会面临更急严峻的干扰问题。而使用光纤则能彻底切断信号通路的干扰。当然,给驱动器后级供电的隔离变压器依旧会存在,但是相对而言在隔离质量上要好处理的多。所以在高压大功率应用下,很多朋友会选择光纤隔离。但是有些问题要注意了。

    电容方面,前面已经多次提到了。铝电解电容对温度是很敏感的,温度每升高10度,其寿命差不多会折损一半。它的ESR较大,尤其随着老化ESR会越来越大。这一点要尤为注意。建议在选型时选择低内阻的型号。而钽电容的参数要比铝电解好不少。但是有一点,由于钽电容的结缘层厚度比铝电解薄,承受应力的能力就差。所以在超出安全值的工作区间里,其失效概率比铝电解要大。因此参数裕度要比铝电解留得更大一些。而且这个缺点导致了钽电容安全工作电流范围比较小,尤其对脉冲电流的耐受力比较差。综合各方面的因素,作为IGBT驱动器使用的电容,推荐X7R材质的多层瓷片电容。
    0

    设为最佳答案

    置顶

    编辑

    删除

    举报

    #该内容仅管理员可见#

    #回复内容已被删除#

    #该内容正在审核#

    回复:

    4098646

    1491236

    13

    485254

    取消
    发送
    81
  • 现在还没有回复呢,说说你的想法

     3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13  
  • 回复

  • 收藏

  • 点赞

  • 举报有害信息

  • 已超出发布时间24小时,无法编辑与删除
    关于我们 联系方法 广告服务 会议服务 电子星球APP 网站地图 不良信息举报 热线:400-003-2006
    © 2002-2023 Netbroad(网博互动)公司版权所有 津ICP备 11006234号-2 联网备案号:12010402000747 增值电信业务经营许可证:津B2-20120058