西门子SimoDrive611伺服驱动模块的维修

2 IGBT元件的检修

　　2.1 IGBT元件简介

　　IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor(绝缘栅双极型晶体管)的缩写，是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为MOSFET，输出极为PNP晶体管，它既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。

　　西门子功率模块中的IGBT元件一般选用eupee或infineon系列，也有使用富士系列的，其基本结构都是相同的。如图2所示，若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通；若IGBT的栅极和发射极之间电压为0 V，则MOS截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。IGBT与MOSFET一样也是电压控制型器件，在它的栅极一发射极间施加十几伏的直流电压，只有肚级的漏电流流过，基本上不消耗功率。

图2 IGBT的等效电路 

　　IGBT的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离，此氧化膜很薄，其击穿电压一般为20～30 V，因此因静电而导致栅极击穿是IGBT失效的常见原因之一。在使用IGBT元件时，尽量不要用手触摸驱动端子部分，或者先释放静电然后再触摸。IGBT元件的散热不良也是导致其失效的重要原因。IGBT元件与散热片接触不好或散热风扇损坏都将导致IGBT元件发热过高而发生故障。另外，伺服电动机短路，对地绝缘不好，电动机堵转，外部电源电压过高及驱动电路故障等都有可能造成IGBT元件的损坏。

　　2.2 IGBT元件的检测

　　IGBT元件可以通过晶体管特性测定装置检测G、E及C、E问的漏电流来判断好坏。一般情况下，使用数字式万用表即可进行简单的故障判定。具体方法如下：

　　(1)G、E间的检测：如图3所示，将C、E间短接，测量G、E间的电阻值。注意不要在G、E间加超过±20 V的电压，万用表要确认内部电池电压不超过20V。无论万用表正负表笔如何连接，检测的电阻值始终为数十兆欧至无穷大，则IGBT元件基本正常，否则损坏的可能性很大。

图3 G、E间的检测

　　(2)C、E间的检测：如图4所示，将G、E间短接，测量C、E间的电阻值。集电极接万用表正极，发射极接万用表负极，如果相反，则FWD导通，C、E间为短路状态。如果检测的电阻值在数十兆欧至无穷大，则IGBT元件基本正常，否则损坏的可能性很大。

图4 C、E间的检测

　　上述两种检测方法，任何一种检测结果异常，均可判定IGBT元件故障，直接更换即可。