Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Funktion und Ersatz von IGBT


von Christian S. (chris02)


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Hallo zusammen,

wie immer passiert es, wenn es kalt ist.
Der Umrichter einer 12 Jahre alten Viessmann Wärmepumpe hat den Geist 
aufgegeben und einen Kurzschluss.

Der Grund für den Kurzschluss war schnell gefunden. Ein IGBT im 
Inverter.
AP50G60SW-HF-3
Datenblatt: 
https://imrad.com.ua/userdata/modules/productFiles/eLjQb1tH_AP50G60SW_apt.pdf

Aus meiner Sicht schaltet dieser IGBT die Zwischenkreisspannung der 
dicken Elkos, mit einer Diode in Reihe, einfach kurz. Aber wieso macht 
man dies? Wenn überhaupt nur zur Entladung?

Habe mal zwei Bilder angehangen. Vielleicht könnt ihr mir darin, den 
Sinn erklären.

Die zweite Frage wäre, welchen Ersatztyp es zu verwenden gibt.
Einen SGH80N60UFD habe ich noch da:
https://www.mouser.com/datasheet/2/149/SGH80N60UFD-890113.pdf
Alternativ noch einen
FGH60N60UFDTU
https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/fgh60n60ufd-d.pdf

Oder auch, diese zwei, welche ich aber aufgrund des zu geringen 
Dauerstroms bei 100°C (Ic) ausschließen würde.
HGTG20N60A4 und FGH40N60SMD
https://www.onsemi.com/download/data-sheet/pdf/hgtg20n60a4-d.pdf
https://www.mouser.de/datasheet/2/308/1/FGH40N60SMD_D-2313395.pdf

Als Treiber wird ein IR4427S
https://www.infineon.com/cms/de/product/power/gate-driver-ics/ir4427s/

Da dieser eine Maximale Gate Spannung von 20V Schalten kann, sollte die 
niedrigere U_GE beim SGH80N60UFD kein Problem sein.


Welchen IGBT würdet ihr als Ersatz nehmen? Wenn keiner der beiden passt, 
wäre ich über einen Vergleichstyp dankbar. Und auch eine Erklärung warum 
dieser (nicht) passt.
Würde ungern was aus China bestellen wollen, sondern lieber was bei 
"einem normalen Elektronik Distributor".

Danke euch :-)

Gruß
Chris

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Bremschopper?

von Christian S. (chris02)


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Mmm...bei einer Wärmepumpe? Und dann auch ohne einen Widerstand 
dazwischen?

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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


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H.Joachim S. schrieb:
> PFC

Ist es auch. Der TE hat in seinem Foto + und - vertauscht.

von H. H. (hhinz)


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von Christian S. (chris02)


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+ und - Überprüfe ich morgen nochmal und gebe Rückmeldung. Danke

Zwischen Treiber und Gate ist ein 33 Ohm Gate Widerstand und noch eine 
Mini MELF Diode, mit Kathode zum Treiber hin, parallel zum Gate R

: Bearbeitet durch User
von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Die Gate-Beschaltung ist völlig normal, die Diode überbrückt beim 
Sperren den Gate-Widerstand und sorgt dafür, daß der Transistor 
schneller sperrt. IGBTs können beim Sperren sowieso etwas widerspenstig 
sein, da schadet sowas nie.

Ich tippe auch auf eine aktive PFC.

von Dennis (dns)


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Deine Ersatztypen haben im Vergleich zu dem Originalbauteil deutlich 
höhere Gate-Kapazitäten, und je nach Dimensionierung des Gate-Treibers 
und der Gate- Vorwiderstände könnte das zu Problemen führen.

Ein einigermaßen aktueller IGBT, der halbwegs passen könnte, wäre der 
IKW40N65H5. Den bekommt man sogar bei Reichelt. Auch der hat noch eine 
etwas größere Gateladung. Darunter gäbe es noch den IKW30N65H5. Ohne die 
Leistung des Umrichters zu kennen, kann ich nicht sagen, welcher besser 
passen würde.

Um sicherzugehen, dass das auf Dauer hält, sollte mit dem neuen Bauteil 
die beim Abschalten auftretende (Collector-Emitter-)Spitzenspannung 
geprüft werden. Das erfordert aber leider spezielle Messtechnik.

Christian S. schrieb:
> Zwischen Treiber und Gate ist ein 33 Ohm Gate Widerstand und noch eine
> Mini MELF Diode, mit Kathode zum Treiber hin
Bei der Gate-Beschaltung vielleicht doch eher die langsamere Version 
IKW40N65ES5. Die schnelleren Typen sind nicht unbedingt dafür gedacht, 
ohne Vorwiderstand ausgeschaltet zu werden. Es hängt aber am Ende auch 
vom Layout und den anderen Bauteilen im Design ab. Ohne es zu testen 
wird dir hier niemand ein 100% passendes Bauteil sagen können.

: Bearbeitet durch User
Beitrag #7760573 wurde vom Autor gelöscht.
von Christian S. (chris02)


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Guten Morgen zusammen,

DC+ und DC- habe ich tatsächlich auf dem Bild verpolt eingezeichnet.

Die Drossel für die PFC liegt mir nicht vor, da ich auch nur die Platine 
habe. Aber auf dem Gehäuse ist ein Anschlussplan, bei dem an der Stelle 
eine Drossel eingezeichnet ist.
Somit einigen wir uns auf die PFC Schaltung. :-)

Habe den SGH80N60UFD verbaut, da er sowieso noch da war und die Gate 
Charge dem org. näher kommt als der IKW40N65ES5.
Werde parallel den AP50G60SW ordern und in die Ecke legen, falls der SGH 
ausfällt. Die WP steht beim Nachbarn, daher ist das kein Problem.

Vermutlich wurde die PFC eh nicht per Doppelpuls ausgelegt. Welche 
Überspannungen nun im Betrieb erreicht werden, steht weiter in den 
Sternen, wird aber hoffentlich schon passen ;)

Danke für euere Unterstützung!

Gruß
Chris

von Kalle S. (kallebmw)


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mal eine dumme Frage:

- welche Aufgabe hat eine aktive PFC in diesem Zusammenhang an dieser 
Wärmepumpe?

- Wie ist die Wirkungsweise.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Die, die sie immer hat: nicht nur in den Spitzen der Netzspannung 
Strom/Leistung zu ziehen, sondern möglichst sinusförmig über die gesamte 
Schwingung.

Funktionsweise lässt sich leicht selbst nachlesen.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Wenn irgend ein Gerät einen Gleichspannungszwischenkreis besitzt und 
diesen über einen einfachen Gleichrichter aus dem Stromnetz auflädt, 
entsteht ein hohes Maß an Verzerrungsblindleistung durch den geringen 
Stromflusswinkel. Es wird nur für die Zeitspanne Strom aufgenommen, für 
die der Momentanwert der Sinusspannung aus dem Netz größer ist als die 
Zwischenkreisspannung in den ziemlich großen Kondensatoren. Die PFC 
gleicht das aus, indem eine StepUp-Wandlerstufe so gesteuert wird, daß 
sie eine sinusförmige Stromaufnahme hat. Gefordert wird das für alle 
Geräte ab 75W wenn dieser Grenzwert noch gilt. Die Wärmepumpe liegt mit 
ihrem ~1kw Inverter-Verdichter weit darüber.

von Kalle S. (kallebmw)


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Danke für die super Erklärung

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