Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik IGBT Modul SKM150GAL12T4 brennt durch


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von Konrad B. (kobrasoft)


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Hallo,
ein Bekannter hat einen mobilen Motorenprüfstand (Zapfwellen getrieben 
für Traktoren). Der Prüfstand wurde zum Hersteller zur Reparatur 
geschickt. Der Hersteller stellte fest, dass die Steuerplatine defekt 
ist und als Ersatz nicht mehr erhältlich ist. Es gäbe die benötigten 
Chips nicht mehr. Die Platine war auch bei einer namhaften Firma zur 
Reparatur. Die konnten die Platine ebenfalls nicht reparieren.

Da der Prüfstand ansonsten in gutem Zustand ist wollen wir ihn zumindest 
als Bremse ohne Leistungsmessung nutzen.
Der Prüfstand hat eine Wirbelstrombremse. Die Spulen der 
Wirbelstrombremse werden mit 230V über einen Gleichrichter mit einem 
IGBT Modul SKM150GAL12T4 angesteuert. Ich habe vor den IGBT mit einem 
PWM Signal von einem Arduino über einen TLP250 anzusteuern.

Wir haben die defekte Platine ausgebaut  und den IGBT (die 
Steuerleitungen des IGBTs waren nicht angeschlossen) mit Strom versorgt. 
Der IGBT schaltet den Strom voll durch auf die Spulen durch. 
Durchgebrannt?
Neue Module werden mit einer Metallhülse über den beiden 
Steueranschlüssen geliefert.
Müssen die Steuerpins zum Testen kurzgeschlossen werden?

von H. H. (hhinz)


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Konrad B. schrieb:
> Neue Module werden mit einer Metallhülse über den beiden
> Steueranschlüssen geliefert.

ESD-Schutz.


> Müssen die Steuerpins zum Testen kurzgeschlossen werden?

Du solltest dir unbedingt die Grundlagen von IGBTs aneignen!
Niemals mit offenem Gate betreiben!




Wie groß ist denn der Gleichstromwiderstand der Bremse?

: Bearbeitet durch User
von Konrad B. (kobrasoft)


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> Du solltest dir unbedingt die Grundlagen von IGBTs aneignen!
Tue ich. Ich habe schon einiges gelesen, auch hier im Forum.
> Niemals mit offenem Gate betreiben!
Diese Information hatte ich bisher noch nicht gefunden.

> Wie groß ist denn der Gleichstromwiderstand der Bremse?
Werde ich messen, wenn ich wieder an der Bremse bin.

Der IGBT sollte aber richtig ausgelegt sein, da der Hersteller ihm so 
verbaut hatte. Auch die restliche Leistungselektronik inklusive Kühlung 
wollen wir beibehalten.

Ich würde auch gerne eine fertige Ansteuerung verwenden. Kann mir jemand 
etwas passendes empfehlen?

von H. H. (hhinz)


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Konrad B. schrieb:
> Der IGBT sollte aber richtig ausgelegt sein, da der Hersteller ihm so
> verbaut hatte.

Muss ja eine gigantische Bremse sein. Wie ist den denn netzseitig 
abgesichert?

Kannst du auch die Induktivität der Bremse messen? Oder steht da was auf 
einem Typenschild der Bremse?

von Alfred B. (alfred_b979)


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Konrad B. schrieb:
>> Du solltest dir unbedingt die Grundlagen von IGBTs aneignen!
> Tue ich. Ich habe schon einiges gelesen, auch hier im Forum.
>> Niemals mit offenem Gate betreiben!
> Diese Information hatte ich bisher noch nicht gefunden.

IGBT Ersatzschaltbild beachten.

https://de.wikipedia.org/wiki/Bipolartransistor_mit_isolierter_Gate-Elektrode

Anbsteuerseitig praktisch ein N-FET, mit allen Eigenschaften.

von Konrad B. (kobrasoft)


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H. H. schrieb:
> Muss ja eine gigantische Bremse sein.
Ja die Spulen sind nicht ohne. Da sind einige Kilogramm Kupfer verbaut.
> Wie ist den denn netzseitig abgesichert?
Da ist ein gewöhnlicher Schuko Stecker dran. Eine 16 A Sicherung hält 
das aus (und muss einen Kühlventilator auch noch versorgen). Bei 
Vollansteuerung der Spulen zieht die Bremse ca 6 A (mit 
Zangenamperemeter vor dem Gleichrichter gemessen).
Ich hatte mich auch über die Größe des IGBTs gewundert. Vielleicht 
spielt die Größe der enthaltenen Freilaufdioden eine Rolle.

> Kannst du auch die Induktivität der Bremse messen?
Leider nicht.
> Oder steht da was auf einem Typenschild der Bremse?
Ich sehe nochmal nach.
Bei der Bremse ist ein Schaltplan dabei. Ich werde heute Nachmittag zur 
Bremse fahren, ein Foto machen und hier anhängen.

von Konrad B. (kobrasoft)


Angehängte Dateien:

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Alfred B. schrieb:
> Anbsteuerseitig praktisch ein N-FET, mit allen Eigenschaften.

hier: https://wolles-elektronikkiste.de/der-mosfet-als-schalter
habe ich das gefunden: "Alternativ könnt ihr Gate-Treiber ICs als 
fertige Lösungen kaufen" Siehe Anhang.

Ich habe mir bei Reichelt zwei IR 2121 und zwei TLP 250H(F) sowie ein 
paar billige IGBTs bestellt. Ich möchte damit (und mit einer 12 V 
Autobatterie) die Schaltung vorher testen

: Bearbeitet durch User
von H. H. (hhinz)


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Konrad B. schrieb:
> Bei
> Vollansteuerung der Spulen zieht die Bremse ca 6 A (mit
> Zangenamperemeter vor dem Gleichrichter gemessen).
> Ich hatte mich auch über die Größe des IGBTs gewundert.

Dann gibt es nur eine sinnvolle Erklärung für den dicken IGBT: die haben 
den linear angesteuert.

Wie man auf so eine Idee kommt, ist mir allerdings schleierhaft.

von Benjamin K. (bentschie)


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H. H. schrieb:

> Wie man auf so eine Idee kommt, ist mir allerdings schleierhaft.
Mir auch, ich habe es noch nicht probiert, aber alle Hersteller sagen, 
das geht nicht, schwingt und geht ganz schnell kaputt.

So eine Spule lässt sich auch wunderbar als quasi Tiefsetztsteller 
betreiben. In der Spule fließen z.B. 100A und der IGBT braucht nur mit 
kurzen Pulsen die Verlustleistung nachspeisen. Dazu passt auch gut das 
Modul mit IGBT und Diode. Das zieht dann allerdings die Verlustleistung 
als kurze 100A Impulse aus dem Netz. Dann sollte es einen größeren 
Zwischenkreis und einige Filterei geben. Das würde aber gut den 150A 
IGBT erklären. Sollte man auch am Querschnitt der Spule erkennen können.

Du scheinst mir jetzt nicht der Spezi zu sein. Ein 150A IGBT ist jetzt 
kein richtiges Spielzeug mehr deshalb folgende Vorschläge:
- verwende unbedingt einen Isolierten Treiber (Also eher dein TLP250)
- und einen DCDC-Wandler mit *Ausreichend!* Isolation, das haben die 
allermeisten nicht
- Treiberleistung sollte man ausrechnen ca. (deltaU x deltaU) x f_takt * 
C_gate, die wird vollständig im Gatevorwiderstand verheizt. Wobei der 
Gatevorwiderstand aus typisch drei Teilen besteht, Treiber-IC, 
Widerstand und paras.Widerstand im Modul
- die 2,5A scheinen mir für einen 150A IGBT recht knapp, schalten tut 
das immer, dauert dann halt etwas länger und erzeugt dabei signifikant 
Verlustleistung.

Das ist jetzt keinesfalls vollständig, nur meine ersten Ideen dazu.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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H. H. schrieb:
> Wie man auf so eine Idee kommt, ist mir allerdings schleierhaft.

Vermutlich war das konstruiert fuer eine Umgebung mit Sensoren, die 
sonst den EM-Schmutz eingefangen haetten.

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