Сгорает IGBT в контроллере беговой дорожки Domyos comfort run

[Evgueni Piniguin]

Здравствуйте!

Беговая дорожка Domyos comfort run.

Двигатель 130В, 2.6 л.с.

Контроллер MC2100ELS-18W-2Y.

После пары лет эксплуатации сгорел контроллер. При диагностике обнаружил сгоревший IGBT IRGP4063D.

Проверил обвязку IGBT: все диоды исправны, номиналы резисторов в норме. Проверил все электролиты на плате: ESR и ёмкости в норме.

Изначально подумал на проблемы с двигателем - отнёс в сервис. Двигатель проверили, почистили коллектор, сказали, что всё ОК.

Я сам пробовал его проверять: крутится даже от двух батареек AA, и крутится ровно без рывков.

Поменял IGBT, т.к. больше ничего неисправного на плате не нашёл.

Без нагрузки(без человека на дорожке) запустилась, обороты меняются, работает на любой скорости, двигатель почти не греется, радиатор на контроллере чуть тёплый.

С человеком на дорожке(жена 60 кг) при скорости 4 км/ч сильно греется радиатор, двигатель немного тёплый. При скорости 4.5 км/ч через минуту сгорает IGBT.

Транзисторы куплены не у китайцев.

Пробовал заменить драйвер IR2127S - не помогает.

Посмотрел осциллограммы на выходе драйвера и на затворе IGBT. При изменении нагрузки изменяется скважность, частота и напряжение не меняется.

Прикладываю осциллограммы.

Также посмотрел напряжение на коллекторе IGBT - без нагрузки держится ровно 300В, под нагрузкой снижается до 280В и сильно плавает.

Нормальная ли форма сигнала на затворе?

Что ещё можно проверить? Дорожку смазал, подшипники в норме, лента крутится легко от руки.

 

 

Нашёл схему подобного контроллера здесь - https://forum.cxem.net/index.php?/topic/218062-как-работает-ir2127/

У меня схема та же, только номиналы резисторов - другие. На затворе стоят два параллельно по 200 Ом.

Заранее спасибо за помощь!

P.S. Жена уже два месяца без дорожки - извелась сама и теперь меня изводит.

 

Изменено 12 июня, 2021 пользователем Evgueni Piniguin

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Vslz]

44 минуты назад, Evgueni Piniguin сказал:

Нормальная ли форма сигнала на затворе?

выброс почти до 20В - ничего ? выбросы по питанию 300В под нагрузкой смотрели ? ESR силовых конденсаторов в норме ?

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Evgueni Piniguin]

 

4 минуты назад, Vslz сказал:

выброс почти до 20В - ничего ?

Мне тоже кажется, что странно.

4 минуты назад, Vslz сказал:

выбросы по питанию 300В под нагрузкой смотрели ?

Выбросов нет, но напряжение плавает сильно под нагрузкой.

5 минут назад, Vslz сказал:

ESR силовых конденсаторов в норме ?

ESR - 0,1Ом

[Реклама]

Организация питания на основе надежных литиевых аккумуляторов EVE и микросхем азиатского производства

Качественное и безопасное устройство, работающее от аккумулятора, должно учитывать его физические и химические свойства, профили заряда и разряда, их изменение во времени и под влиянием различных условий, таких как температура и ток нагрузки. Мы расскажем о литий-ионных аккумуляторных батареях EVE и нескольких решениях от различных китайских компаний, рекомендуемых для разработок приложений с использованием этих АКБ. Представленные в статье китайские аналоги помогут заменить продукцию западных брендов с оптимизацией цены без потери качества. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[KRAB]

3 часа назад, Evgueni Piniguin сказал:

Что ещё можно проверить?

вернуться к теме ФУФЕЛА ИЖБТ .... третьего не дано ... а второе - контроль тока и постоянство амплитуды-формы управляющих импульсов  в затворе ....

3 часа назад, Evgueni Piniguin сказал:

Нормальная ли форма сигнала на затворе?

первая - да , вторая - постная херня ....

2 часа назад, Evgueni Piniguin сказал:

кажется, что странно.

защити стабилитроном .... бьется по выводам КЭ ИЖБТ в "0" или с остаточным сопротивлением?

Посмотри в сторону R30 И имитации сигнала перегрузки по току .... хавает ли проц его и не убит ли порт контроля тока ....

[Реклама]

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Инженеры КОМПЭЛ провели сравнительное тестирование аккумуляторов EVE и Samsung популярного для бытовых и индустриальных применений типоразмера 18650. 

Для теста были выбраны аккумуляторы литий-никельмарганцевой системы: по два образца одного наименования каждого производителя – и протестированы на двух значениях тока разряда: 0,5 А и 2,5 А. Испытания проводились в нормальных условиях на электронной нагрузке EBD-USB от ZKEtech, а зарядка осуществлялась от лабораторного источника питания в режиме CC+CV в соответствии с рекомендациями в даташите на определенную модель. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Evgueni Piniguin]

42 минуты назад, KRAB сказал:

первая - да , вторая - постная херня ....

Первая осциллограмма - выход с драйвера до резисторов.

Вторая - на затворе. Согласен - некрасивая картинка. Не могу понять причины таких фронтов.

43 минуты назад, KRAB сказал:

вернуться к теме ФУФЕЛА ИЖБТ .... третьего не дано ...

Куплено за дорого(6 евро за штуку) у очень крупного поставщика. Уверен, что они фуфло не продают.

Я думаю, что причина первоначального сгорания оригинального IGBT не устранена. Поэтому сгорают и новые.

49 минут назад, KRAB сказал:

бьется по выводам КЭ ИЖБТ в "0" или с остаточным сопротивлением?

Бьётся в 0, а между затвором и КЭ - 5 Ом.

49 минут назад, KRAB сказал:

Посмотри в сторону R30 И имитации сигнала перегрузки по току .... хавает ли проц его и не убит ли порт контроля тока ....

Думаю, что хавает, т.к. при сгорании IGBT проц вырубает 300В, подаваемые через тиристор.

52 минуты назад, KRAB сказал:

а второе - контроль тока и постоянство амплитуды-формы управляющих импульсов  в затворе ....

При увеличении нагрузки форма и амплитуда не меняются, только скважность. Частота примерно 15кГц.

Без нагрузки на затворе такая же "неправильная" форма.

[Реклама]

Литиевые аккумуляторы EVE Energy и решения для управления перезаряжаемыми источниками тока (материалы вебинара)

Опубликованы материалы вебинара Компэл, посвященного литиевым аккумуляторам EVE Energy и решениям для управления перезаряжаемыми источниками тока.

На вебинаре мы представили информацию не только по линейкам аккумуляторной продукции EVE, но и по решениям для управления ею, что поможет рассмотреть эти ХИТ в качестве дополнительной альтернативы для уже выпускающихся изделий. Также рассмотрели нюансы работы с производителем и сервисы, предоставляемые Компэл по данной продукции. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[KRAB]

8 часов назад, Evgueni Piniguin сказал:

Вторая - на затворе. Согласен - некрасивая картинка.

вот потому ИЖББ не работает в ключевом режиме, а в линейном и греется аки .... "Тяжелый" затвор или проблемы в драйвере, например - тот же резистор в затворе "потянулся" ....

Драйвер проверить стандартно - подключением З-Э резистора 220 Ом х 2 Вт или конденсатора, соотв. "вх. емкости" ИЖБТ из  даташита.

[Реклама]

Литиевые батарейки и аккумуляторы от мирового лидера  EVE в Компэл

Компания Компэл, официальный дистрибьютор EVE Energy, бренда №1 по производству химических источников тока (ХИТ) в мире, предлагает продукцию EVE как со склада, так и под заказ. Компания EVE широко известна в странах Европы, Америки и Юго-Восточной Азии уже более 20 лет. Недавно EVE была объявлена поставщиком новых аккумуляторных элементов круглого формата для электрических моделей «нового класса» компании BMW.

Продукция EVE предназначена для самого широкого спектра применений – от бытового до промышленного. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Evgueni Piniguin]

1 час назад, KRAB сказал:

"Тяжелый" затвор

Что это означает?

1 час назад, KRAB сказал:

проблемы в драйвере, например - тот же резистор в затворе "потянулся"

Поставил другой резистор - ничего не изменилось.

Драйвер я уже менял - тоже не помогло.

Может попробовать поменять конденсаторы по схеме выше C20 и C21?

[Evgueni Piniguin]

Снял осциллограмму КЭ. Это без нагрузки, но на большой скорости.

Видно, что не открывается полностью. По даташиту напряжение насыщения меньше 2В. Здесь видно, что минимальное напряжение - 5В.

Если обороты уменьшить, до вообще до 8В поднимается.

Сжёг последний транзистор - задел что-то щупом осциллографа случайно. Завтра закажу, во вторник приедет.

Я вот думаю, что раз на выходе драйвера картинка хорошая, то проблема - после драйвера где-то. Или я не прав?

[sanya110]

1 час назад, Evgueni Piniguin сказал:

Что это означает?

"Тяжелый" - обладающий большой емкостью: затянутый передний фронт на затворе не позволяет транзистору работать в ключевом режиме, что провоцирует выделение на нем чрезмерной мощности с последующим выходом из строя.

Только что, Evgueni Piniguin сказал:

проблема - после драйвера где-то

Наверняка.
Когда придут новые транзисторы, имеет смысл измерить емкости их затворов и сравнить с даташитными.

[Evgueni Piniguin]

1 минуту назад, sanya110 сказал:

имеет смысл измерить емкости их затворов и сравнить с даташитными.

Мерять прибором для кондёров? Или как-то более сложно?

[sanya110]

Только что, Evgueni Piniguin сказал:

прибором для кондёров?

Хотя бы так.

Грубая, но все же отбраковка.

[Evgueni Piniguin]

Только что, sanya110 сказал:

Грубая, но все же отбраковка.

Ну увидим. Хотя в это вера слабая:

1. Поставщик серьёзный, дерьмо не продаёт.
2. Оригинальный IGBT изначально же сгорел от чего-то? Думаю, что не от перегрузки механики, т.к. есть защита по току через проц и в драйвере тоже есть защита по току. Да и движок проверили - всё ОК.

[sanya110]

Никто не спорит, но физика неумолима и причина все равно есть.

[Evgueni Piniguin]

Может диоды в обвязке поменять все? Или от них такой "красоты" быть не может?

[sanya110]

По моему скромному мнению, что причина в диодах - маловероятно.

[Vslz]

Затвор получает зарядный ток от бутстрепных конденсаторов в обвязке драйвера после диода, они могли высохнуть или деградировать. Несмотря на то, что Вы меняли затворные резисторы, для мощного IGBT на частоте 15кГц в ключевом режиме, вот это звучит дико:

20 часов назад, Evgueni Piniguin сказал:

На затворе стоят два параллельно по 200 Ом.

И как же ему удавалось избежать линейного режима ДО ремонта - ХЗ. 

Изменено 13 июня, 2021 пользователем Vslz

[Evgueni Piniguin]

2 часа назад, Vslz сказал:

23 часа назад, Evgueni Piniguin сказал:

На затворе стоят два параллельно по 200 Ом.

И как же ему удавалось избежать линейного режима ДО ремонта - ХЗ.

Ну это оригинальные резисторы, идеально по 200 Ом каждый. И написано на них 201, т.е. всё правильно.

Максимальный ток включения этого драйвера - 200мА. При напряжении 14 вольт минимальное сопротивление - 70 Ом. У меня стоит 100, т.е. порядок тот же.

2 часа назад, Vslz сказал:

Затвор получает зарядный ток от бутстрепных конденсаторов в обвязке драйвера после диода, они могли высохнуть или деградировать.

Я тоже это предполагаю, но тогда почему на выходе драйвера сигнал нормальный? Если бы конденсаторы высохли, то и на выходе драйвера была бы проблема. Так ведь?

Изменено 13 июня, 2021 пользователем Evgueni Piniguin

[Praktic]

5 часов назад, Evgueni Piniguin сказал:

При напряжении 14 вольт минимальное сопротивление - 70 Ом.

Ну и поставить минимально возможные резисторы, чтобы фронты не так сильно были завалены, а то они очень ужасные.  Может есть другой, более мощный драйвер с той же цоколевкой? - тогда можно будет еще более уменьшить резисторы затвора. Изоляционная прокладка под транзистором резиновая? Если радиатор изолирован, то можно совсем убрать изолятор или поставить его через керамику или в крайнем случае через слюду. В любом случае это будет гораздо лучше, чем резинка. Если высоковольтных выбросов нет, которых может быть не видно на осциллоскопе, то значит выходит из строя от перегрева.

[Evgueni Piniguin]

Только что, Praktic сказал:

Изоляционная прокладка под транзистором резиновая?

Резиновая.

Только что, Praktic сказал:

Если радиатор изолирован

Радиатор заземлён.

1 минуту назад, Praktic сказал:

Если высоковольтных выбросов нет, которых может быть не видно на осциллоскопе, то значит выходит из строя от перегрева.

Почему защиты по току не срабатывают в таком случае?

-----------------------

Я понимаю, что можно всё переделать: поставить другой драйвер, улучшить охлаждение и т.д. Но этот контроллер работал несколько лет и он ставится на куче дорожек, в т.ч. недешёвых, которые работают без проблем. Кстати, даже на Али такой контроллер стоит порядка 250 долларов.

Не найдена и не устранена причина первоначального сгорания IGBT. И предполагаю, что все модернизации только оттянут очередную смерть IGBT - он будет сгорать не через 30 секунд и не на скорости в 4 км/ч, а, например, через 5 минут и на скорости 8 км/ч.

[Praktic]

17 минут назад, Evgueni Piniguin сказал:

Резиновая.

Заменить на керамику, если есть возможность купить. )) Если бы не грелся радиатор, то излишек тепла может передаваться на радиатор и через резинку, но если радиатор сильно греется, то можно только догадываться, что творится на кристалле транзистора. 

22 минуты назад, Evgueni Piniguin сказал:

Почему защиты по току не срабатывают в таком случае?

Потому, что двигатель исправен и ток в пределах допустимого.

24 минуты назад, Evgueni Piniguin сказал:

Но этот контроллер работал несколько лет и он ставится на куче дорожек, в т.ч. недешёвых, которые работают без проблем.

С технической точки зрения это ни о чём не говорит.

26 минут назад, Evgueni Piniguin сказал:

И предполагаю, что все модернизации только оттянут очередную смерть IGBT - он будет сгорать не через 30 секунд и не на скорости в 4 км/ч, а, например, через 5 минут и на скорости 8 км/ч.

Если IGBT будут по прежнему греться, то будут выходить из строя, а если причину нагрева исключить, то сгорать не будут. А если сгорят, то значит имеются высоковольные выбросы, которые не видно на осциллоскопе. Нужно будет повесить снабберные цепочки на мотор, если их нет.

[_abk_]

On 6/12/2021 at 12:54 PM, KRAB said:

Посмотри в сторону R30 И имитации сигнала перегрузки по току .... хавает ли проц его...

On 6/12/2021 at 1:51 PM, Evgueni Piniguin said:

Думаю, что хавает, т.к. при сгорании IGBT проц вырубает 300В, подаваемые через тиристор.

Стоило бы проверить, чтобы не думать...

 

On 6/12/2021 at 9:16 AM, Evgueni Piniguin said:

крутится даже от двух батареек AA

А от 300В? 

[СЕРСАР]

7 часов назад, _abk_ сказал:

12.06.2021 в 20:16, Evgueni Piniguin сказал:

крутится даже от двух батареек AA

А от 300В? 

Вот именно, Если от 2-х батареек - 3 Вольта уже крутится, то какой ток он берёт при 300 Вольтах!

14 часов назад, Evgueni Piniguin сказал:

но тогда почему на выходе драйвера сигнал нормальный? Если бы конденсаторы высохли, то и на выходе драйвера была бы проблема. Так ведь?

Вот здесь ошибка - без нагрузки у Вас постоянка, а под нагрузкой будут пульсации, если высохли конденсаторы...

Питание 16Вольт на драйвер проверяли? 

[Evgueni Piniguin]

4 часа назад, СЕРСАР сказал:

Вот именно, Если от 2-х батареек - 3 Вольта уже крутится, то какой ток он берёт при 300 Вольтах!

Скважность 15-20. На двигатель не подаётся постоянка. Этот IGBT рассчитан на 200А импульсный ток.

4 часа назад, СЕРСАР сказал:

Вот здесь ошибка - без нагрузки у Вас постоянка, а под нагрузкой будут пульсации, если высохли конденсаторы...

Поменяю бутстрепный электролит. Уже заказал Low ESR Fujicon. И там стоит 100*16 при напряжении 16. Поставлю 100*25. Оригинальные почти все, кстати, тоже стоят Fujicon.

4 часа назад, СЕРСАР сказал:

Питание 16Вольт на драйвер проверяли? 

Да, здесь всё чисто и ровно.

[Evgueni Piniguin]

13.06.2021 в 08:39, KRAB сказал:

Драйвер проверить стандартно - подключением З-Э резистора 220 Ом х 2 Вт или конденсатора, соотв. "вх. емкости" ИЖБТ из  даташита.

Вместо IGBT поставил конденсатор 6,8нФ. Емкость посчитал так:

1. в даташите посмотрел, при каком напряжении транзистор полностью открывается - примерно 11В.
2. Из графика заряд затвора Qg -  напряжение ЗЭ Vge нашёл Qg при 11В - примерно 72нКл.
3. Поделил 72нКл на 11В - 6.5нФ.

Ниже графики на выходе драйвера и на виртуальном "затворе".

Драйвер:

"Затвор":

[sanya110]

33 минуты назад, Evgueni Piniguin сказал:

6.5нФ

Возможно, многовато. В даташите типовое значение "Input Capacitance" вдвое меньше.