IGBT là gì? cách đo kiểm tra IGBT biến tần sống chết

Trong thời gian gần đây khái niệm IGBT thường hay nhắc đến trong cuộc sống hàng ngày mà trong thời gian học ở trường Đại học các bạn học sinh chưa được làm quen với linh kiện này. Trong bài viết này tôi sẽ giới thiệu chi tiết IGBT là gì? công dụng chức năng và cách đo IGBT trong biến tần cần phải biết để sửa chữa biến tần thành thạo

IGBT là gì?

  • IGBT là một link kiện bán dẫn, là các chữ cái được viết tắt bởi cụm từ tiếng anh: Insulated Gate Bipolar Transistor. Đây được coi là một công nghệ mới được áp dụng hiệu quả trong các thiết bị đồ điện tử. Đặc biệt là sự kết hợp của igbt bếp từ mà chúng ta hay dùng để nấu nướng hằng ngày, hoặc IGBT trong các bộ biến tần điều khiển động cơ nhanh chậm
  • IGBT là một công tắc điện tử hoàn hảo với khả năng bật/tắt và chuyển đổi nhanh chóng trong rất nhiều thiết bị điện hiện đại. Công nghệ IGBT được sáng chế từ những năm đầu thập niên 1980 bởi nhà khoa học Hans W. Beck và Carl F. Wheatley. IGBT lần đầu tiên được Yamagami đề xuất trong bằng sáng chế S47-21739 của Nhật Bản. Cho đến nay, công nghệ này ngày càng phát triển và ứng dụng phổ biến vào thực tế.
  • Công nghệ IGBT được so sánh gần giống với Transistor bởi chức năng của IGBT bếp từ là khả năng đóng cắt siêu nhanh. Trong ngành điện công nghiệp thì công nghệ IGBTđược ứng dụng trong các máy hàn điện tử, máy cát plasma, máy cơ khí, đóng vai trò là bộ biến tần hiệu quả.Người ta coi IGBT là một sự kết hợp vô cùng hoàn hảo giữa khả năng đóng cắt nhanh của MOSFET và khả năng chịu tải lớn của transistor thông thường. Hãy xem chi tiết cấu tạo của IGBT là gì và nguyên lý hoạt động của bộ biến tần này.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của IGBT

Cấu tạo IGBT tương tự như một MOSFET (một transistor hiệu ứng trường, được viết tắt bởi các chữ cái của cụm từ tiếng anh là “Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor”).

Cấu trúc mạch của và đặc tính tĩnh của IGBT
Cấu trúc mạch của và đặc tính tĩnh của IGBT

Điểm khác trong cấu tạo IGBT so với MOSFET là sò công suất này có thêm lớp nối với Collector tạo nên cấu trúc bán dẫn p-n-p giữa Emiter với Collector. Trong khi đó, cấu tạo transistor của MOSFET có cấu trúc là n-n.

Dưới đây là mô tả cấu trúc bán dẫn của IGBT:

Cấu trúc bán dẫn của IGBT
Cấu trúc bán dẫn của IGBT

Cấu trúc bán dẫn của IGBT

Các transistor kích xung sò công suất IGBT có 3 cực. Điện áp điều khiển được đặt lên hai cực G và E và một cực điều khiển cách ly C. Công suất điều khiển yêu cầu cực nhỏ.

Riêng cấu tạo IGBT trong bếp từ được sắp xếp gần nhau bên trong bếp tạo thành một mạch kín. Mỗi transistor đều được kết nối với đường xung điện 18V, chân ra của vi xử lý, IC LM339, IC LM358.

Từ cấu tạo của IGBT trên đây, chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy sò công IGBT trong bếp từ có thể thay thế được một transistor có cấu trúc p-n-p kết hợp dòng base được điều khiển bởi một MOSFET.

Ưu và nhược điểm của các loại IGBT trong biến tần

Hiện nay người ta chế tạo nhiều kiểu vỏ IGBT được ứng dụng trong từng trường hợp khác nhau bởi cấu tạo IGBT của mỗi loại cũng khác nhau.

  • IGBT loại đơn
  • Loại Kép thẳng hàng
  • Loại kép độc lập
  • Loại cấu 1 pha
  • Loại cấu 3 pha
  • Loại 6 van đầu sắp xếp theo các cặp
Hình ảnh cấu trúc bán dẫn của từng loại IGBT
Hình ảnh cấu trúc bán dẫn của từng loại IGBT

Ưu điểm của Công nghệ IGBT là gì? Tuy loại sò công suất này có khả năng đóng cắt, chuyển đổi và điều khiển nhanh chóng nguồn điện. Nhưng nó vẫn tồn tại nhiều mặt hạn chế. Cùng xem những ưu điểm và nhược điểm của sò công suất nói chung và IGBT trong bếp từ nói riêng nhé!

Ưu điểm của IGBT là

  • Với khả năng đóng cắt nhanh và đa dạng các loại sò công suất khác nhau nên công nghệ IGBT là lựa chọn hoàn hảo cho nhiều sản phẩm nghành điện công nghiệp. Đặc biệt là các loại máy hàn điện tử, biến tần, máy cắt plasma, máy cơ khí, các thiết bị dân dụng nhà bếp.
  •  Chịu áp lớn hơn MOS, thường là 600V tới 1.5kV, độ chịu tải lớn và sụt áp thấp.
  • Các thiết bị sử dụng IGBT đem đến phần hiện đại hơn so với các thiết bị không được trang bị loại công tắc đặc biệt này. Nó giúp tiết kiệm điện năng hơn, các thiết bị vận hành ổn định và đặc biệt là gọn nhẹ, dễ sử dụng, tuổi thọ cao hơn
  • Các loại IGBT lớn thường bao gồm nhiều thiết bị song song và có khả năng xử lý dòng điện rất cao theo thứ tự hàng trăm ampe với điện áp chặn 6500 V. Những IGBT này có thể kiểm soát tải hàng trăm kilowatt. Đây là một bước tiến mới trong công nghệ IGBT
  • IGBT trong biến tần giúp tiết kiệm điện, an toàn. Nó nhỏ gọn và không chiếm quá nhiều diện tích trong bo mạch điều khiển bếp từ. Có sò công suất IGBT trong biến tần sẽ giúp bếp vận hành ổn định và kéo dài thời gian sử dụng.

Nhược điểm của IGBT là gì?

Do cấu trúc n-p-n mà điện áp thuận giữa C và E ở IGBT có tần số thấp hơn hẳn so với Mosfet. Hầu như các thiết bị có tần số cao áp từ 400V trở lên sẽ không được áp dụng IGBT và được thay thế bằng Mosfet. Bởi IGBT dễ bị sụt áp khi vận hành ở tần số cao, dễ phá hủy toàn bộ các thiết bị.

Giá thành của IGBT là khá đắt nên kéo theo giá các thiết bị sử dụng loại công tắc này lên cao.

Cách đo và kiểm tra IGBT trong biến tần

Làm thế nào để đo được IGBT trong biến tần ? Có nhiều cách kiểm tra IGBT. Trong đó cách đo và kiểm tra IGBT bằng đồng hồ vạn năng là phương pháp được áp dụng nhiều nhất. Với ưu điểm là đo IGBT nhanh, hiệu quả và độ chính xác cao.

Cách đo IGBT đơn

 

Cách đo IGBT
Cách đo IGBT
Đo Diode trong IGBT
Đo Diode trong IGBT
Đo độ cách điện chân G của IGBT với chân C và E bước 1
Đo độ cách điện chân G của IGBT với chân C và E bước 1
Đo độ cách điện chân G của IGBT với chân C và E bước 2
Đo độ cách điện chân G của IGBT với chân C và E bước 2
Kiển tra 2 chân C và E của IGBT xem có bị chấp không
Kiển tra 2 chân C và E của IGBT xem có bị chấp không
Đo độ dẫn điện của IGBT bước 1
Đo độ dẫn điện của IGBT bước 1
Đo độ dẫn điện của IGBT bước 2
Đo độ dẫn điện của IGBT bước 2
Đo độ dẫn điện của IGBT bước 3
Đo độ dẫn điện của IGBT bước 3

Cách đo IGBT modul hay dùng trong biến tần

Như trên hình đầu que đen chính là chân 24 từ đó xác định các chân còn lại. Trong module này có 7 IGBT trong đó có 6 IGBT tham gia vào quá trình nghịch lưu còn 1 IGBT cực G chân 14 tham gia vào quá trình phanh, xả.

Tiến hành đo như sau:

  • Dùng đồng hồ thang x 10k để được điện áp DC giữa 2 đầu kim đồng hồ là khoảng 9V.
  • Ta đi đo lần lượt các cặp ví dụ ở đây mình đo cặp chân 4, 13, 24 lần lượt là C, G, E. Vì giữa chân CE có Diode bảo vệ NU nên ta dùng đồng hồ đo xem diode còn sống hay chết. Sau đó để que đỏ đồng hồ vào chân 24, que đen chân 4 thấy kim đồng hồ không lên. Sau đó giữa nguyên que đỏ; đưa que đen kích vào chân 14 kích dương vào G của IGBT, sau đó để lại vị trí ban đầu que đen về chân 4 thấy kim đồng hồ lên như hình.
  • Lúc này nhả que đen ra rồi đưa lại vào chân 4 kim vẫn lên. Tiếp tục giữ que đen chân 4 và cho que đỏ vào chân 14 kích âm, sau đó để lại vị trí ban đầu đỏ ở 24, đen ở 4 ta thấy kim đồng hồ về. Chứng tỏ IGBT hoạt động tốt, mọi trường hợp khác thì đều hỏng IGBT như kích lên nhưng không giữ được nghĩa là nhả que đen chân 4 ra, đo lại thấy không lên nữa là hỏng.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *