किस कारण से यह आईजीबीटी असफल रहा?

Question

मैंने नीचे सर्किट को कनेक्ट किया, एक ट्रांजिस्टरित इग्निशन सर्किट, और यह कुछ मिनटों के लिए काम किया, फिर इसने काम करना बंद कर दिया (इंजन छोड़ दिया, पुनः आरंभ नहीं होगा)। जब इसने काम करना बंद कर दिया, तो मैं कुछ भी महसूस नहीं कर सकता था जो बोर्ड पर स्पष्ट रूप से गरम था, और किसी भी धुएं का निरीक्षण नहीं किया था।

मैंने बोर्ड को लैब में ले लिया, इसे बिजली की आपूर्ति के लिए झुका दिया और पॉइंट ब्रेकर स्विच के खुले और बंद होने के लिए विभिन्न नोड्स पर वोल्टेज का परीक्षण किया। मैंने कॉइल के स्थान पर 20 ओम लोड का उपयोग किया।

मैंने पाया कि TIP31 सही ढंग से चालू हो रहा था जब पॉइंट स्विच ऐसा खुला था कि ( IGBT के BJT / गेट वोल्टेज का कलेक्टर वोल्टेज ) और Q1 का बेस वोल्टेज = .63V था, इसलिए TIPP ठीक से काम करता प्रतीत होता है। । IGBT 0.02V के एक गेट वोल्टेज के साथ "बंद" होना चाहिए, लेकिन इसके बजाय मैं 20 ओम लोड रोकनेवाला (जो योजनाबद्ध में दिखाए गए कॉइल के स्थान पर है) में 4.3V ड्रॉप को माप रहा हूं, जिसका अर्थ है कि IGBT का संचालन कर रहा है .21 ए ने 20ohm भार दिया।$V_c=.02V$

मैं केवल अनुमान लगा सकता हूं कि आईजीबीटी असफल क्यों हुआ, और मैं उम्मीद कर रहा हूं कि किसी के पास अनुभव है जो मुझे एक बेहतर विचार दे सकता है। मुझे यह समझना था कि आईजीबीटी आगमनात्मक लोड स्विचिंग के लिए बहुत उपयुक्त थे। क्या मैंने एक आईजीबीटी का चयन किया था जो इस एप्लिकेशन के लिए खराब रूप से अनुकूल था? क्या यह सिर्फ मुझे देखे बिना गरम किया और जलाया जा सकता था? सबसे महत्वपूर्ण बात, खराब चालन IGBT का एक विशिष्ट विफलता मोड है?

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

Comments

आगमनात्मक भार स्विच करने के संबंध में, IGBT का उपयोग उपभोक्ता HEV / EV मोटर ड्राइव अनुप्रयोगों में भारी रूप से किया जाता है , जो कुछ संकेत होना चाहिए। कॉइल के माध्यम से आप कितने प्रवाह की उम्मीद कर रहे थे? आप किस IGBT पैकेज का उपयोग कर रहे हैं?

— स्कॉट विंडर

आपको समस्या का ठीक से निदान करने के लिए वर्तमान स्पाइक्स को मापने / गणना करने की आवश्यकता है - विशेष रूप से जब कॉइल को बंद करने और आईजीबीटी के एंटी-समानांतर डायोड पूर्ण चालन में होता है।

— अपालोफापा

@ScottWinder: मैंने टेक्स्ट में डेटा शीट को लिंक किया है, लेकिन यह एक STGB7NC60HD है। मुझे कॉइल करंट के लिए बहुत सारे स्रोत नहीं मिले हैं। इस उद्देश्य से बनाया गया आईजीबीटी 20 ए पर रेट किया गया है, लेकिन जिस सर्किट से मैंने डिजाइन उधार लिया था वह आईजीबीटी का उपयोग कर रहा था जो कि उद्देश्य से बनाया गया था और 15 ए पर रेटेड था। मेरा 14A, 600V पर रेट किया गया है, इसलिए बहुत दूर नहीं है।

— बॉब

@ याकूब: मुझे और अधिक स्पष्ट होना चाहिए था। डेटशीट के अनुसार, उस संख्या वाला भाग TO-220 या TO-220FP हो सकता है। यदि आप FP संस्करण का उपयोग कर रहे हैं, तो वर्तमान रेटिंग 10A @ 25C, 6A @ 100C हो जाती है।

— स्कॉट विंडर

@ScottWinder: यह TO-220 है, न कि TO-220FP।

— बॉब

Answer 1

मुझे लगता है कि इसके दो कारण हो सकते हैं। सबसे पहले, यहां एक ट्रांजिस्टर है जिसे इग्निशन सिस्टम में उपयोग के लिए निर्दिष्ट किया गया है और ध्यान दें कि इसमें एक सुरक्षा सर्किट बनाया गया है जो ट्रांजिस्टर को वापस चालू करेगा (इस प्रकार खुद की सुरक्षा) अगर कलेक्टर में वोल्टेज 350V से अधिक हो।

आम तौर पर, कार इग्निशन 300V से अधिक स्पाइक उत्पन्न नहीं करेगा और इस साइट से ली गई एक और तस्वीर को यहां प्रदर्शित करने के लिए : -

वह साइट कुछ और भी बताती है जिसके परिणामस्वरूप आईजीबीटी की विफलता हो सकती है। Dwell कोण वह समयावधि है जो स्पार्क को "उत्पन्न" करने के लिए खोलने से पहले बंद हो जाती है। इसके ऊपर के आरेख पर लगभग 3ms ("फायरिंग" से ठीक पहले ट्रेस का सबसे निचला भाग नोट करें। इस समयावधि में, कॉइल में करंट (बैटरी से) लगभग 8A तक बनता है - यह 8A सही मात्रा माना जाता है। एक अच्छी चिंगारी पैदा करने के लिए ऊर्जा की सही मात्रा उत्पन्न करने के लिए वर्तमान की।

यदि आपने अपना निवासी-समय दोगुना कर दिया है (कुंडल प्रतिरोध की अनदेखी करते हुए) तो आपको 16 ए मिलेगा - यह एक समय-रेखीय चीज़ है और यदि आपके अंक ब्रेकर सिर्फ एक पुराने जमाने का ब्रेकर था जो एक गजिल एम्प ले सकता है तो यह बहुत परवाह नहीं करेगा निवास स्थान के बारे में और इसका मतलब है कि आप शायद IGBT की वर्तमान रेटिंग को पार कर चुके हैं और इसके बारे में जाने बिना ही इसे तला हुआ है।

यहां 555 टाइमर का उपयोग करके अपनी कार इग्निशन के निर्माण के लिए एक दिलचस्प संदर्भ लेख है - यह, मुझे संदेह है कि निवासी कोण सेट करता है।

Comments

अंतर्दृष्टि के लिए धन्यवाद! मैंने निवास के कोण के बारे में सुना था, लेकिन मैंने वास्तव में इस आवेदन में ज्यादा दिमाग नहीं लगाया; मैं निकट भविष्य में हॉल के प्रभाव या ऑप्टिकल समय के साथ एक अग्रिम / निवासी समय एमसीयू परियोजना करने की उम्मीद कर रहा हूं, लेकिन इस आवेदन के लिए उच्च वोल्टेज स्पाइक्स के कारण निवासी समय पर बहुत अधिक स्थान दिया गया है। समय निकालने और एक शानदार उत्तर लिखने के लिए धन्यवाद!

— बॉब

Answer 2

सबसे अधिक संभावना है, आईजीबीटी को कुंडल से आगमनात्मक किकबैक द्वारा मारा गया था। प्राथमिक से अधिकांश ऊर्जा को माध्यमिक में स्थानांतरित किया जाना चाहिए था, लेकिन हमेशा कुछ रिसाव अधिष्ठापन होता है । यह लीकेज इंडक्शन प्राइमरी का इंडक्शन है जो कपल के सेकेंडरी में नहीं आता है, इसलिए प्राइमरी के उस हिस्से के साथ सीरीज़ में प्लेन इंट्रक्टर जैसा दिखता है। यदि अचानक बंद कर दिया जाए तो यह प्रारंभ करनेवाला किकबैक का कारण बन सकता है।

आपके द्वारा देखा गया लक्षण वही है जो आप इस स्थिति में चाहते हैं। ट्रांजिस्टर इसे थोड़ी देर के लिए लेता है, लेकिन अंततः उच्च वोल्टेज दालों को नुकसान पहुंचाता है, इसलिए सर्किट काम करना बंद कर देता है। तथ्य यह है कि ट्रांजिस्टर अब महत्वपूर्ण रिसाव है इस का अच्छा सबूत है। यह एक सामान्य विफलता मोड है जो शॉर्ट ओवरवॉल्टेज स्पाइक्स से उत्पन्न होता है।

जैसा कि मैंने पहले कहा था, एक IGBT यहां सबसे अच्छा विकल्प नहीं है। आपके लिए IGBT के अंदर NPN को चलाने के लिए FET की आवश्यकता नहीं है। आप एनपीएन को सीधे चलाने के लिए सर्किट को थोड़ा संशोधित कर सकते हैं।

जो भी आप स्विच के लिए उपयोग करते हैं, उसे कुछ उच्च वोल्टेज की तरह रेट किया जाना चाहिए, जैसे कि कुछ 100 वी, या आपको किसी तरह किक वोल्टेज को क्लैंप करने की आवश्यकता है।

जोड़ा गया:

मैंने यह एक टिप्पणी में कहा था, लेकिन यह वास्तव में उत्तर में यहां है। 600 V स्विचिंग तत्व के लिए एक उचित रेटिंग है, लेकिन आपको अभी भी किसी प्रकार के क्लैंप की आवश्यकता है। सामान्य ऑपरेशन में, चुंबकीय कोर में अधिकांश ऊर्जा माध्यमिक से बाहर निकल जाएगी और स्पार्कप्लग पर एक चिंगारी पैदा करेगी। हालांकि, यदि माध्यमिक को कभी भी काट दिया गया था, तो आपके पास एक सादे प्रारंभकर्ता के रूप में प्राथमिक कार्य है। फिर सारी ऊर्जा ड्राइविंग सर्किट में वापस आ जाएगी, जो आसानी से 600 V से अधिक स्विच को जन्म दे सकती है।

एक क्लैंप के बिना, आप अविश्वसनीय विशेषताओं पर भरोसा कर रहे हैं। 550 V या उससे कम पर किसी प्रकार के क्लैंप की आवश्यकता होती है। इसे हासिल करने का एक तरीका क्लैंप के रूप में स्विच ट्रांजिस्टर का उपयोग करना है। जब वोल्टेज 500 V या तो हो जाए, तो इसे वापस लाएं। यह अभी भी माध्यमिक पर आवश्यक उच्च वोल्टेज का कारण बनने के लिए प्राथमिक पर पर्याप्त उच्च वोल्टेज है, लेकिन यह ड्राइविंग सर्किट को प्राथमिक के रिसाव अधिष्ठापन से बचाता है, या जब माध्यमिक पूरी तरह से डिस्कनेक्ट हो जाता है।

आपके सर्किट को मूल रूप से विफल होने की गारंटी दी जाती है यदि स्पार्कप्लग को कभी-कभी माध्यमिक से काट दिया जाता है।

Comments

आपकी प्रतिक्रिया के लिए धन्यवाद कि उच्च वोल्टेज स्पाइक क्षति आमतौर पर इस विफलता मोड का कारण बनती है। इस डिज़ाइन में IGBT को 600V पर रेट किया गया है, जो अन्य डिज़ाइनों में रेटिंग के काफी विशिष्ट है। यह डिज़ाइन विफल क्यों हो गया जहाँ अन्य विश्वसनीय थे?

— बॉब

@ थूक: 600 वी यथोचित रूप से उच्च लगता है। C2 को स्पाइक्स के अधिकतम वोल्टेज को सीमित करना चाहिए, लेकिन यह लीकेज इंडक्शन पर निर्भर करता है और क्या सेकेंडरी पर उचित लोड है। यदि माध्यमिक खुला था, तो आपके पास बस एक सादे प्रारंभ करनेवाला है। ऊर्जा को जाने के लिए एकमात्र स्थान ट्रांजिस्टर को भूनना है। 550 V पर एक जानबूझकर दबाना एक अच्छा सुरक्षा कवच होगा। अन्यथा आप ट्रांजिस्टर को उड़ा देते हैं यदि स्पार्कप्लग कभी भी डिस्कनेक्ट हो जाता है।

— ओलिन लेट्रोप

उत्कृष्ट बिंदु, और इस पुरानी कार में प्लग हो सकते हैं जो हमेशा फायर नहीं करते हैं, जो जानते हैं। मैं उच्च वोल्टेज के लिए वोल्टेज क्लैंप से परिचित नहीं हूं; मैं इसे देखने जाऊँगा।

— बॉब

Answer 3

इग्निशन के लिए IGBT विशेष रूप से जरूरत पड़ने पर कॉइल से ऊर्जा को वापस अवशोषित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। Https://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN-8208.pdf.pdf पर पूरी जानकारी

सामान्य उद्देश्य IGBT को इस विशिष्ट एप्लिकेशन के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है

Answer 4

निवास के बारे में ऊपर दिए गए उत्तर से समस्या का समाधान हो जाता है। समस्या यह है कि जब इंजन कम गति से चल रहा है, तो अंक "लंबे" समय के लिए बंद हो जाते हैं।
आमतौर पर एक मोटर वाहन का तार लगभग 4 मिली सेकेंड में चुंबकीय रूप से संतृप्त हो जाएगा। उसके बाद, यह एक ओम के अंश को मापने वाला एक अवरोधक बन जाता है। कम गति पर, अंक 4 मिसे से अधिक समय तक बंद रहते हैं। कुंडल प्रतिरोध के लिए 12V को कुंडल और .5 ओम मानकर, आपको E / R = I या 12 / .5 = 24 amps मिलता है। तो समस्या यह है कि कॉइल के पार समय वोल्टेज को कैसे सीमित किया जाए, या वर्तमान को किसी अन्य तरीके से सीमित किया जाए। आसान तरीका (जो कि "केटरिंग" इग्निशन सिस्टम में सामान्य था) कॉइल के साथ श्रृंखला में एक वर्तमान सीमित अवरोधक डालना था। इस तरह जब कुंडली चुंबकीय रूप से संतृप्त हो गई,
आप शायद एक ऑटो पार्ट्स की दुकान से क्रिसलर "गिट्टी रोकनेवाला" प्राप्त कर सकते हैं, और इसे कुंडल के साथ श्रृंखला में डाल सकते हैं। आपको कम स्पार्क आरपीएम मिलेगा, लेकिन आईजीबीटी के लिए अधिकतम वर्तमान कल्पना के भीतर होगा।
यदि आप संधारित्र के समानांतर एक संधारित्र लगाते हैं, तो आप कुछ समय बेहतर कर सकते हैं। आप चाहते हैं कि संधारित्र मूल्य आपको एक बार रोकनेवाला के साथ लगातार 4 मिसे के आसपास मिल जाए। इस तरह, संधारित्र चार्ज हो जाएगा क्योंकि कुंडल संतृप्ति के करीब आ रहा है। जब इंजन उच्च आरपीएम पर चल रहा होता है, तो आप कुंडल के पार 12 वी के करीब देख सकते हैं, क्योंकि बिंदु खुले होते हैं, जिससे आपको अच्छी चिंगारी मिलती है। कम गति पर, अंक बंद हो जाएंगे, आईजीबीटी का संचालन होगा, संधारित्र पूरी तरह से चार्ज हो जाएगा, और अधिकांश वोल्टेज को रोकनेवाला भर में गिरा दिया जाएगा। इसका मतलब है कि कॉइल प्राइमरी में कॉइल और करंट में वोल्टेज कम होगा, जिसके परिणामस्वरूप कम स्पार्क (डेल्टा करंट) मिलता है, क्योंकि पॉइंट्स / आईजीबीटी खुलते हैं। सबसे अधिक संभावना है कि यह अभी भी इंजन को चलाने के लिए पर्याप्त होगा। चीजों को करने का दूसरा तरीका यह होगा कि कैपेसिटिवली कपलिंग द्वारा ड्राइव सर्किट को एक शॉट में बदल दिया जाए या तो TIP31 का बेस या ड्राइव डिवाइस का गेट / बेस। इस तरह आप लगभग 4 मिसे की पल्स पर उत्पन्न कर सकते हैं।
यह कम गति पर बहुत अच्छा काम करता है, लेकिन उच्च गति पर चिंगारी वास्तव में देर हो जाएगी। 3600 RPM में, एक क्रांति 16 मिसे के आसपास है। यदि आप आग से 4 मिसेक देरी से हैं, तो यह एक क्रांति का 1/4 हिस्सा है। आप एक स्विच के साथ सर्किट को कॉन्फ़िगर कर सकते हैं, इसलिए आप ड्राइव को कैपेसिटिव रूप से युग्मित से शुरू करते हैं, और पूर्ण गति ऑपरेशन के लिए सीधे ड्राइव पर स्विच करते हैं। शायद टैंक सर्किट को चार्ज करना मुश्किल नहीं होगा जो इंजन की गति को कुछ चुने हुए आरपीएम के लिए स्वचालित रूप से स्विच बना देगा। जॉन

Answer 5

क्या आपने IGBT के लिए एक उचित हीटसिंक का उपयोग किया था? डेटशीट में उत्पादित ऊष्मा की वाट क्षमता का उल्लेख किया जाना चाहिए। फिर आप IGBT को ठंडा करने के लिए आवश्यक आवश्यकता की गणना कर सकते हैं, उदाहरण के लिए IGBT निर्माता सेमिक्रॉन डेटाशीट्स (Google का उपयोग करें)। वे आम तौर पर बहुत बड़े पैमाने पर ठंडा करने की जरूरत है, खासकर जब धाराओं के पास जाते हैं।

IGBT को तोड़ने के बाद यह किसी भी तरह काम कर सकता है लेकिन निश्चित रूप से ठीक से नहीं (घटक के माध्यम से / के माध्यम से कुछ प्रकार के वोल्टेज या वर्तमान में मौजूद हो सकता है)। यह कई अर्धचालक उपकरणों के साथ काफी सामान्य है।

Comments

मैंने हीट सिंक का उपयोग किया था, हालांकि यह टाइप पर एक छोटी क्लिप थी। लेकिन डिवाइस गर्म नहीं लग रहा था, और ओवरहीटिंग के लक्षण नहीं दिखा रहा है।

— बॉब

Answer 6

स्टॉप आईजीबीटी के लिए, आपको -15 वी (सिग्नल को बंद करना), जीएनडी की आवश्यकता नहीं है।

Answer 7

प्राइमरी में फ्लाई-बैक (किकबैक) को घुमावदार तरीके से एक आकार के स्कूटी डायोड के साथ संभाला जा सकता है। (कैथोड को 12V और आईजीडीटी कलेक्टर को एनोड)। डायोड के रिवर्स वोल्टेज (या डायोड के ढेर) को अधिकतम क्षणिक वोल्टेज को सहन करना होगा और अधिकतम प्राथमिक साइड करंट प्लस हेड रूम के लिए रेट करना होगा।

Comments

मुझे डर है कि यह सीधे सवाल का जवाब नहीं देता है। क्या आप बता सकते हैं कि विफलता के कारण क्या थे? फिर वर्णन करें कि समाधान इसे कैसे हल करता है।

— गुफा

यह बुरी सलाह है। प्राइमरी में डायोड डालने से कॉइल की चिंगारी पैदा करने की क्षमता पूरी तरह से खत्म हो जाएगी।

— डेव ट्वीड