精致迷你IGBT制作全过程[图解]

中心议题：
    * IGBT的制作全过程

相关资料:
详解IGBT系统[图文]
http://www.52solution.com/article/articleinfo/id/80009002
实拍IGBT内部结构
http://www.52solution.com/data/datainfo/id/4496
IGBT模块及其应用
http://www.52solution.com/data/datainfo/id/4673
如何为电路设计选择适合的IGBT
http://www.52solution.com/article/articleinfo/id/80007308
IGBT高压大功率驱动和保护电路的应用研究
http://www.52solution.com/article/articleinfo/id/80007569
IGBT测试系统--IWATSU CS-3000
http://www.52solution.com/article/articleinfo/id/80008011/page/1

应用案例
风能-太阳能双峰值检测IGBT逆变器的研究与设计
http://www.52solution.com/article/articleinfo/id/80008014
智能IGBT在汽车点火系统中的应用
http://www.52solution.com/article/articleinfo/id/80007984
IGBT 在不间断电源中的应用
http://www.52solution.com/data/datainfo/id/2866
基于IGBT的半桥高频开关稳压电源研究
http://www.52solution.com/data/datainfo/id/2157

设计思路：
主变压器用EC-35铁氧体磁芯，初级0.2X20mm铜皮3T+3T，次级0.44漆包线45X4共180T分四段再串联。这样12V输入开环大约有 720V输出。因高压电解选330UF/330v两个串联，高压就设计在稳压600V.保证高压电解的安全。这个变压器将工作在大于100KHZ，主要是发挥小磁芯的功率极限。驱动稳压电路选TL494，过流和欠压保护用双运放完成，12V端用30A保险片接入。整个前级保护完善任意短路电路自锁，保险片不会烧断，免得更换。前级用一对场管推动。

后级频率脉宽由IGBT管控制，独立的隔离DC-DC电路供电。频率脉宽由数字电路生成再由MC33153驱动IGBT。高压工作频率20-100HZ脉宽300-2500US， 两个电位器分别控制互不影响。后级保护功能有过流 ，IGBT管失效，及其它异常都将自锁保护。

选定好元件后画板，考虑体积把前级驱动板和DC-DC驱动板做成独立的小板，尺寸尽量画小。这样整个PCB只有12.5X6CM和我的手机差不多大小。选最快捷的热转印就搞定了3块PCB.


调试比较繁琐。用3.4天才完成，首先调试前级部分。前级最终工作在120KhZ最适合，对我来说也是第一次用到这么高的频率。最终开环静态电流120MA。示波器上几乎观察不到初级线圈上方波的尖峰和振铃。调整好闭环稳定600V输出后静态电流 70MA左右。试过前级各种短路方式保护正常，前级就OK了。调试过程没有拍照比较遗憾。

接着就装配后级电路。DC-DC输出+13V和-5V供后级的频率脉宽和IGBT驱动，这个比较省时一装就成，各项保护功能都正常。比较麻烦的时是电位器的角度的所对应的频率和脉宽刻度。这个要等外壳做完后在面板上画图完成，外壳到今天才完成一半。
 

今天做了带灯试验，负载先接一个200W的灯泡，这样灯泡的冷阻大约10-15欧姆，试了下最大负载，频率最大，脉宽最大。这样高压很稳定在600V，200W灯泡和接市电亮度相当。然后调小脉宽和最小频率看IGBT带灯泡低阻时的状态，驱动输出正常（灯泡电阻在冷态会低至几十欧姆，这时IGBT会通过极大的脉冲电流，专用IGBT驱动都完善设计安全过流的时间段再适时输出关闭驱动信号）。然后再并联上一个200W的灯泡作负载，这时最高频率和频宽时带载正常，调至很低频率和脉宽时高IGBT就及时自锁保护了。

带载试验是模拟实际的带载和发热情况，一般带200W灯泡工作正常基本就可以实用了，但不会低于两个200W灯泡的并联冷阻的。整个电路在七天基本完成 。一对场管发热很小，用PCB大小的2MM铝板自然散热就可以了，带400W灯泡调最大输出长时间发热严重的元件有 1.5MM的过流取样康铜丝和3300u/16v的滤波电解。其它元件温度正常。





然后测试包括短路开机 ，开机空载短路，负载开机短路等，保证万无一失才可以。