IGBT高频开关电源的故障分析及处理

吴耀辉，杨焦赟，魏仁灿

（浙江万里学院，浙江宁波

315100）

摘要：IGBT高频开关电源以其一系列优点，一经问世就在整个电镀行业得到了广泛应用。但该电源的缺点是IGBT模块容易损坏，目前的一些IGBT保护方案仅停留在理论阶段。针对一家电镀企业的大功率高频开关电源屡损IGBT进行了长期跟踪调查。通过对IGBT高频开关电源的主板DC/AC电路和驱动电路的深入研究，进行了故障排查及处理。

关键词：电源；半导体元器件；故障诊断/绝缘栅双极晶体管中图分类号：TN86

文献标识码：A

文章编号：1000-100X（2009）05-0061-02

FailureAnalysisandTreatmentforHighFrequencyIGBT

SwitchingPowerSupply

WUYao-hui，YANGJiao-yun，WEIRen-can

（ZhejiangWanliUniversity，Ningbo315100，China）

Abstract：Highfrequencyinsulatedgatebipolartransistor（IGBT）switchingpowersupplyisverypopularinelectroplatingindustry，becauseofitsseriesofadvantages.Butitalsohasaverydifficultproblem，theIGBTmodeliseasilydamaged，whilethecurrentprotectingmethodsofIGBTstillstayintherealmoftheory.Forthehighpowerhighfrequencyswitchingpowersupplyisdamagedmanytimesinanelectroplatingenterprise，alongfollow-upsurveyhasbeenmade.Byin-depthstudyofthemaincircuitanddrivecircuit，thereasonofbreakdownisfoundandtheproblemofthehighfrequencyIGBTswitchingpowersupplyissolved.

Keywords：powersupply；semiconductordevices；failurediagnosis/insulatedgatebipolartransistorFoundationProject：SupportedbyNingboNaturalScienceFoundation（No.2006A610009）

1引言IGBT的情况进行了跟踪调查。通过对IGBT高频开

关电源主板电路和驱动电路的深入研究，进行了故障排查及处理。

随着绝缘栅双极晶体管（IGBT）的出现及高频开关电路技术的成熟，使IGBT高频开关电源成功问世并大量投入使用。与普通整流电源相比，IGBT高频开关电源具有以下优点：①体积小、重量轻。同样是输出直流12V/5kA的整流电源，第一代三相调压器电源占地5m2，重达几千斤。第二代三相晶闸管电源重达约400kg，而IGBT高频开关电源，仅象旅行箱那么大，重量也只有50kg[1]；②能耗小。第一、二代整流电源都存在涡流损耗，尤其是第一代电源效率还不到70％，而IGBT高频开关电源效率能达到90％以上[2]；③IGBT高频开关电源输出的是高频脉冲电流。与普通整流电源相比，具有加工效率高、镀层细密、美观、光亮度好等优点。

但是，IGBT高频开关电源中的IGBT易损坏。且价格昂贵，而机器停工将造成更大的经济损失。

2IGBT高频开关电源性能分析

2.1

性能分析

IGBT高频开关电源的基本原理如图1所示[3]。

DC/AC变换是最重要的部分，原理如图2所示。

IGBT在损坏之前，并无损坏的迹象，而换上新的IGBT后可能又炸毁。

针对一家电镀企业的大功率高频开关电源屡损

基金项目：宁波市自然科学基金资助项目（2006A610009）定稿日期：2009-02-16

作者简介：吴耀辉（1979-），男，浙江宁波人，硕士，研究方向为

高频开关电源和数字电路设计。

图2DC/AC原理图

三相380V电压经三相桥堆整流滤波后得到500V输入直流电压。该电压值随电网电压波动。通过VT1，TV3与VT2，VT4轮换导通，高频变压器T的初级有交变高频电流通过，从而次级x1，x2感应出高频交流电压[4]。

2.2主要问题

IGBT模块常见的损坏原因有[5-6]：①过压损坏，即

第43卷第5期2009年5月

电力电子技术

PowerElectronics

Vol.43No.5May，2009

流电压有不同程度的下降，同时发生波形畸变。

图5主板电路