电磁炉IGBT代换技巧

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电磁灶IGBT管的代换技巧(一)
IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor的缩写，中文名称为“绝缘栅双极型功率管”，是由“双极型”三极管和绝缘栅型场效应管两者复合而成的全控制型电压驱动式电力电子器件。

现在这种器件已经广泛应用于电磁炉、电饭煲、变频空调、变频洗衣机等家电及工农业设备中。

在电磁炉产品中，IGBT几乎是不可缺少的功率电子器件。

由于电磁炉工作在高温、高压、大电流状态下，所处环境大多比较恶劣，所以IGBT损坏比较多见，尤其是一些自身质量不佳的或代换不妥的IGBT管更容易发生故障。

经常有读者朋友问及各种各样的IGBT的特性、种类和代换等问题，这里先以电磁炉中应用十分广泛的东芝公司IGBT产品为例介绍一些这方面的实用知识，以飨读者，以后有机会再介绍其他公司的产品和代换。

东芝IGBT器件型号命名和代换
“某某IGBT内部是否带有阻尼管？”是读者来信来电中询问最多的问题之一。

例如，有读者问及一台电磁炉中的西门子IGBT损坏，型号为BUP304，称当地只能购到东芝公司的GT50T101，不知其是否内带阻尼二极管，参数如何，能否代换BUP304？
其实，对于东芝IGBT产品，从型号上就可知道管子是否内含阻尼管。

东芝IGBT的型号由6个部分数字、字母组成，如图1所示。

其中第一部分GT表示为IGBT；第二部分用数字表示电流等级（极限参数值，电压也一样），单位为A，60就是电流参数IC为60A ；第三部分用字母表示电压等级（VCES，），具体字母对应的耐压已经标示在图1下面的表格中；第四部分用数字表示管子沟道的类型和管子是否内含阻尼（续流）二极管，如果数字是“3”就表示该管内含阻尼二极管，而1、2就是不带阻尼管的品种，所以只要看型号第四部分就能区分该管是否内含阻尼管，不必再去查找资料或向别人咨询，是不是特别方便？第五、六部分分别表示管子的类型和版本。

现在回头再来看上面读者所提的问题。

BUP304是西门子公司产品，其最大电流IC为35A，最高电压VCES，为1000V，内部不含阻尼二极管；而从型号上我们就已经知道GT50T101是不带阻尼管的品种，其IC为50A，VCES为1500V，电流电压参数明显高于BUP304，所以完全可以代换BUP304。

如果原机阻尼二极管没损坏，代换时不需处理，只要注意安装可靠就可。

东芝IGBT新、老产品的主要特性和代换
我们经常维修的电磁炉等家电产品中，有不少IGBT或二极管等元器件都是厂商以前生产的老产品，现在可能为了调整产品结构或遭到淘汰等原因而停产。

这类产品由于库存有限，不容易买到，所以就要考虑用别的型号的类似产品来代换。

如果有原厂商自己推荐的原厂代换品种，那么通常就可作为首选考虑。

表1所示就是东芝公司生产的IGBT新、老产品的主要特性和代换一览，从中可方便地查到东芝公司生产的常用IGBT的主要特性和新老代换型号，如上面提到的GT50T101就是一种老产品，可代换的新产品为GT40T301，同样GT40T101也可用GT40T301替换。

不过应该注意，推荐替代的大多数新品种的特性或封装可能与老产品不完全一样，所以代换时如
果原机IGBT的特性参数余量不太宽裕，就需要考虑新产品的特性是否适应，是否带有阻尼管？封装不一样时还要考虑安装的问题。

阻尼管的处理
代换IGBT管时，在管子类型、耐压、电流等参数相同或相似的情况下，还要注意管子内部是否含有阻尼二极管。

IGBT有含阻尼管和不含阻尼管的两种类型，通常两者不宜或不能直接代换。

如果用内含阻尼管的IGBT来代换原机中不含阻尼管的IGBT，焊装代换时，可拆除原机连接
在IGBT管D、S两端的阻尼管。

反之，用不含阻尼管的IGBT来代换含阻尼管的IGBT时，则需增加一个快恢复二极管，并且保证散热良好。

注意，快恢复二极管的最大反向恢复时间Trr通常小于600ns，不能使用Trr远大于此的普通整流二极管来代替。

如何用万用表测量判断IGBT管的好坏
维修电磁炉的时候，经常需要测量判断IGBT管子的好坏，这里介绍用普通指针万用表测量判断IGBT管的方法。

检测IGBT管时，可用指针万用表的R×1k挡，正反测G、E及G、C两极的电阻，正常均应为无穷大；然后红表笔接C极，黑表笔接E极，若所测阻值在3.3~4.3kΩ，则为管子内含阻尼二极管的IGBT管，若所测阻值在50~100kΩ，则所测IGBT管内不含阻尼二极管。

IGBT管的检测示意图如图2所示，万用表的表笔连接除了图2所示之外，其他连接检测的读数均应为无穷大。

如果测量IGBT管有两个引脚的电阻很小，说明管子已击穿损坏；若正反测量IGBT管C、E极的电阻均为无穷大，则表明已开路损坏。

实践表明，很多电磁炉中损坏的IGBT 管都呈现为击穿特征，开路损坏的相对少见。

如何防止IGBT管烧坏
许多维修经验表明，电磁灶的故障多半是IGBT功率管烧坏所致，有的电磁灶代换好管子后，刚开机不久或工作一段时间后又被烧坏，这是最令维修人员感到棘手的问题，造成这种故障的主要原因及处理方法如下：
1.由于IGBT工作在高温、高压、大电流状态下，因此对管子的要求较高，购买代换管时一定要慎重，千万不可贪图便宜而购买杂牌或假冒伪劣产品，否则很可能买到参数不符合要求或本身质量不好的IGBT，损坏的几率会大大增加。

所以要防止代换管子被烧坏，首先需保证新换IGBT 管的质量良好，应该到信誉良好的店家或上网去购买优质正牌产品。

2.在维修中应该确保要IGBT、阻尼管、大功率电阻和大电容焊接牢靠，对有怀疑的元器件必须重新焊接牢靠。

保证机内接插件的接触可靠，有怀疑时应拆开清洗后再插紧接插件。

3.通常电磁炉中的IGBT等器件都是安装在一个铝质散热器上的，如图3所示就是“苏泊尔”TD0501CT型电磁炉的内部印制电路板和散热器的实体图，IGBT就是安装在这个体积颇大的散热器上。

代换时，注意要先在管子的散热板或基板上涂抹一层“硅脂”或硅胶，然后将管子安装在散热器上，再“拧紧”固定螺丝，以确保管子和散热器的热接触良好。

硅胶（硅脂）是一种无毒的乳白色粒状固体，在电磁炉的线圈和面板间、大功率管等部位都有这种东西，它可增加粘合度和热传导，如果不用硅胶或拆机时被抹去的话，就会使IGBT等散热不良，甚至过热烧坏，或者引起超温保护电路失效，这样也可能导致IGBT等被烧坏。

4.将散热器上的温度传感器改装在大功率管的C极紧固螺丝上，这样可使其过热切换动作更快速可靠，一定程度上可减少管子被烧坏的可能性。

此外，温度传感器和散热风扇不良在电磁炉故障中也时有发现，容易被人忽视，检修时务必重视这两点。

5.一般电磁灶发生IGBT烧毁故障，多半还会同时有其他元器件损坏，仅仅只损坏IGBT的情况相对较少见，所以检查出IGBT烧坏后，一定不能急于换新管子试机，而是应该继续仔细检查相关元器件，如果找到损坏或不良的元器件，应该换新，在没有其他元器件损坏时，调换IGBT 后再试机才比较放心。

维修实践表明，通常与IGBT同时损坏的元器件主要有：保险丝（熔断）、整流二极管（整流桥堆，击穿或开路）、＋300V电源滤波电容（失容或击穿）、IGBT激励电路的驱动管或集成电路（击穿）和LC振荡电路的谐振电容（开路或漏电）等，可一一仔细检查，通常不用多少时间就可查完。

2011年5月19日。