Case Study: Inverter nổ IGBT liên tục – Nguyên nhân thật sự không nằm ở IGBT
(Kinh nghiệm thực chiến – tránh thay linh kiện trong vô vọng)
1. Hiện tượng ban đầu
Máy: Inverter solar 5kW – 48V
Tình trạng khách mang đến:
- Máy đã thay IGBT 2 lần
- Mỗi lần chạy được 5–10 phút là nổ
- Có lúc vừa bật lên đã nổ
- DC Bus ~ 360V ổn định
- Không báo lỗi rõ ràng trước khi nổ
Thợ trước kết luận:
“IGBT kém chất lượng”
Nhưng thực tế không phải vậy.
2. Phân tích sơ bộ trước khi thay tiếp
Nguyên tắc khi gặp ca nổ IGBT liên tục:
❌ Không thay IGBT mới ngay
❌ Không cấp điện full tải thử lại
❌ Không tin rằng do “linh kiện dỏm”
✔ Phải phân tích hệ thống
3. Các nguyên nhân khiến IGBT nổ liên tục
Trước khi đi vào ca thực tế, cần hiểu các khả năng:
- Xung Gate sai pha (mở chồng – shoot through)
- Deadtime quá nhỏ
- Driver yếu – không mở hết IGBT
- Bootstrap lỗi
- LC Filter đầu ra chập vòng
- Dòng hồi tiếp sai → CPU không kiểm soát được PWM
- Layout nhiễu – ringing cao áp
4. Kiểm tra từng bước trong ca này
BƯỚC 1: Kiểm tra IGBT sau khi nổ
Kết quả:
- CE chập cứng
- Gate không chập
- Không có dấu hiệu quá nhiệt kéo dài
👉 Dấu hiệu này thường do shoot-through tức thời, không phải quá tải lâu.
BƯỚC 2: Đo xung Gate bằng Oscilloscope
Khi chưa gắn IGBT, đo xung tại chân driver:
Kết quả:
- Có xung
- Biên độ ~12V
- Tần số ~20kHz
Nhìn qua tưởng OK.
Nhưng zoom kỹ hơn…
Phát hiện:
- Deadtime gần như bằng 0
- Có đoạn xung trên và dưới chồng nhẹ
👉 Đây chính là nguyên nhân tiềm ẩn.
5. Nguyên nhân thật sự: Mạch driver bị lệch timing
Sau khi truy ngược mạch driver:
Phát hiện:
- IC IR2110 còn hoạt động
- Nhưng điện trở gate của nhánh dưới đã bị thay sai trị số
- Trị số nhỏ hơn thiết kế gốc
Hệ quả:
- IGBT nhánh dưới đóng nhanh hơn
- IGBT nhánh trên chưa tắt hẳn
- Tạo shoot-through cực ngắn
- Dòng DC Bus phóng thẳng qua 2 IGBT
- Nổ tức thì
6. Vì sao nổ không phải lúc nào cũng ngay lập tức?
Shoot-through có thể:
- Không đủ lớn khi không tải
- Nhưng khi có tải nhẹ → dòng tăng
- Lúc đó mới vượt ngưỡng phá hủy
Vì vậy máy có thể:
- Chạy vài phút
- Hoặc chạy không tải OK
- Nhưng khi gắn tải là nổ
7. Phân tích sâu hơn bằng dạng sóng
Dạng sóng đo được:
- Xung trên tắt
- Xung dưới mở gần như đồng thời
- Không có khoảng deadtime rõ ràng
Chỉ cần lệch vài trăm nano giây ở công suất 5kW
Là đủ phá hủy IGBT.
8. Những nguyên nhân “giấu mặt” khác khiến IGBT nổ
Ngoài ca trên, còn nhiều trường hợp:
1️⃣ Tụ bootstrap khô
Dấu hiệu:
- Xung high-side yếu dần theo tải
- IGBT high-side mở không hết
- Sinh nhiệt và nổ
2️⃣ Layout ringing cao áp
Khi đo bằng oscilloscope:
- Thấy đỉnh điện áp nhọn 500–600V
- Do dây bus dài
- Snubber hỏng
IGBT 600V sẽ chết sớm.
3️⃣ LC Filter chập vòng
Cuộn cảm đầu ra:
- Nhìn không cháy
- Nhưng chập vòng nhẹ
Khi tải tăng:
- Dòng tăng đột biến
- IGBT chết
4️⃣ Driver thiếu nguồn âm (-5V)
Nếu chỉ có 0V tắt gate:
- IGBT tắt chậm
- Dễ chồng pha
9. Quy trình xử lý đúng khi gặp ca nổ IGBT
BƯỚC 1: Tháo toàn bộ IGBT hỏng
Không cấp điện khi còn linh kiện lỗi.
BƯỚC 2: Kiểm tra driver riêng lẻ
- Đo xung không tải
- So sánh 2 nhánh
BƯỚC 3: Kiểm tra điện trở gate
- So đúng trị số theo thiết kế
- Không thay đại
BƯỚC 4: Kiểm tra tụ bootstrap
- ESR thấp
- Đúng điện áp chịu đựng
BƯỚC 5: Cấp nguồn thử qua bóng đèn hạn dòng
Không bao giờ cấp trực tiếp 100%.
10. Bài học rút ra từ ca này
IGBT không phải nguyên nhân.
IGBT chỉ là nạn nhân.
Khi IGBT nổ liên tục:
- 90% do xung sai
- 5% do LC Filter
- 5% do linh kiện công suất kém
11. Vì sao nhiều thợ sửa hoài không hết?
Vì họ:
- Không đo xung
- Không phân tích deadtime
- Không hiểu nguyên lý shoot-through
- Thay linh kiện theo cảm tính
Sửa inverter công suất lớn mà không có oscilloscope
Giống như lái xe không có thắng.
12. Kết luận chuẩn nghề thợ
IGBT không tự nổ.
Nó chỉ chết khi hệ thống điều khiển sai.
Sửa đúng là phải:
- Đo xung
- Hiểu timing
- Kiểm tra deadtime
- Phân tích hệ thống
Không thay linh kiện bằng niềm tin.
