Прибор для проверки и подбора полевых с N каналом и IGBT транзисторов.

С самого начала этой темы скажу, что без визуального представления работы транзисторов, никакие книги не дадут понимания. Нужно своими глазами, по измерительному прибору, увидеть работу и поведение разных типов транзисторов. Только тогда можно правильно сориентироваться в этой массе полупроводниковых приборов, имеющихся на рынке. После этого вы будете смотреть на мир другими глазами. Прибор лучше стрелочный. Он более наглядно дает представление о различии транзисторов, по углу отклонения стрелки, особенно разных типов. Схема одного из таких приборов для проверки и подбора силовых MOSFET и AGBT транзисторов приведена по ссылке в верху.

А теперь о самих транзисторах. Начну с шока для могих. Транзисторы MOSFET можно заменять на AGBT и на оборот. Имеется в виду все, на все. В некоторых случаях даже с явным улучшением параметров. При замене надо подкорректировать снабберные цепочки.

В схему смело можно ставить любые силовые транзисторы, расчитанные для применения в сварочных инверторах, часто с коррекцией снабберных цепей.

Чтобы видеть, как корректировать снабберные элементы, необходим предложенный прибор. По шкале прибора смотрим разность угла отклонения стрелки, в процентном соотношении, и на столько корректируем снабберы. Например. В AGBT транзисторах FGH60N60, стрелка, при измерении емкости транзистора, отклонилась на 60 делений, а в AGBT транзисторах FGH40N60 на 40 делений. Значит, при установке последних, нужно уменьшить конденсаторы на 30%. А при максимальном рбочем токе 20-30 А., если транзисторы стоят парами, ток что 80А, что 120А на результат не повлияет. Зато FGH40N60 гораздо быстрее, у них заметно меньшие потери на коммутационные процессы. Здесь главное теплоотвод. Вместо термо резины лучше поставить тонкие слюдяные прокладки на термопасту с обеих сторон. Часто бывают плохие резьбы в прижимных болтах. Обязательно, при обкручивании болта, засверлить и перерезать резьбу большего диаметра и хорошо прижать транзисторы к радиатору. Выдуть всю пыль и очистить радиаторы и вентилятор до блеска.

Отдельным параграфом нужно выделить подбор идентичных транзисторов по параметрам. Пять минут непосильного труда, добавляет не меньше 20% мощности инвертора. А с таким качеством транзисторов как в Харьковском Космодроме, то и все 40%. Часто бывает, что из 10 транзисторов можно подобрать только пару, а нужно минимум четыре. Сильно плавают емкости и напряжения открытия. Как раз самые важные параметры.

Теперь о целесообразности замены MOSFET транзисторов на AGBT и на оборот.

AGBT транзисторы более высоковольтные, при напряжении насыщения около 2 Вольт. Это единственное их преимущество перед полевыми.

Недостатки.

AGBT транзисторы имеют напряжение насыщения эмиттер - коллекторного перехода, минимум 2 Вольта. Это значит.

    1. Они не могут коммутировать напряжения меньше 2 Вольт.

2. Очень не эффективны при коммутации малых напряжений. Например, при коммутации напряжения уровнем 4 Вольта, КПД = 50%

3. При параллельном соединении, потери увеличиваются в два раза. Например. При коммутационном токе 40А рассеиваемая мощность от паразитного напряжения насыщения будет = 80Ватт на каждый транзистор. Поэтому, IGBT транзисторы логино применять при больших токах. Чем больше коммутирующий ток, тем выгоднее эти транзисторы.

При коммутационном токе 20А рассеиваемая мощность от паразитного напряжения насыщения, будет = 40Ватт на каждый транзистор.

MOSFET транзисторы. Это полевые транзисторы с изолированным затвором. Чем они выделяются.

1. Приемлемо малым сопротивлением открытого перехода (около 0,2 Ом), правда, это при допустимых напряжениях СИ до 500В. Свыше 500В параметры стремительно ухудшаются. Этот участок напряжений для AGBT приборов.

2. Могут коммутировать очень малые напряжения. Чем меньше напряжение коммутации, тем меньше потери транзистора.

3. У большинства полевиков заметно лучше скоростные характеристики и меньшие коммутационные потери.

4. При параллельном соединении общее сопротивление открытого перехода уменьшается в два раза. Как и при параллельном соединении резисторов. Например. При коммутационном токе 40А падение напряжения на сопротивлении 0,2 Ом, будет равно 8В. 8В*40=320Ватт. Но, при параллельном соединении двух транзисторов, на них будет выделяться уже только 160Ватт.

При коммутационном токе 20А падение напряжения на сопротивлении 0,2 Ом, будет равно 4В. 4В*20=80Ватт. Но, при параллельном соединении двух транзисторов, на них будет выделяться уже только 40Ватт. А при AGBT варианте, при параллельном их соединении, будет 80Ватт.

Вот так, при достаточно серьезных рабочих токах (это, при напряжении 150В и токе 20А, мощность будет 3КВт) на ровном месте, MOSFET транзисторы в разы опережают AGBT.

Вывод. В случаях, когда инверторные сварки не используются для резки металла, особенно для электродов диаметром 3мм, AGBT транзисторы можно менять на MOSFETы. Также, такую замену, можно делать, если параллельно соединены три и более транзистора. И на оборот. Если большие токи и тяжелые сварочные режимы, напряженние питания скачет выше 220В, ставим IGBT.

Ну и последний нюанс. После таких замен и коррекций соответствующих цепей, при первом запуске, нужно подавать питающее напряжение с нуля. Плавно, с медленным нарастанием и постоянным контролем осциллографом амплитуды и формы напряжений на затворах и коллекторах (стоках).

При появлении малейших искажений сигнала, нужно все выключать проверять и пересчитывать, иначе будет бах. Часто бывает, что кроме силовых элементов вылетают и задающие. При этом, стают не понятны причины искажений формы сигналов, что влечет эти изменения - замена силовых транзисторов, или выход из строя задающих элементов.

Удачи в ремонте.

С ув. Белецкий А. И.       06.01.2014г.     Кубань Краснодар.