是什么导致该IGBT故障？

我连接了下面的电路，一个晶体管点火电路，它工作了几分钟，然后停止工作（发动机退出了，不会重启）。当它停止工作时，我感觉不到板上明显过热的任何东西，也没有观察到任何烟雾。

我将电路板带入实验室，将其​​连接至电源，并测试了断路器开关打开和闭合的各个节点上的电压。我用20欧姆负载代替了线圈。

我发现，当点开关打开时，TIP31正确导通，使得（BJT的集电极电压/ IGBT的栅极电压）并且Q1的基极电压= .63V，因此TIP31似乎工作正常。IGBT应该在0.02V的栅极电压下处于“关断”状态，但是我正在测量20欧姆负载电阻两端的4.3V压降（代替示意图中的线圈），这意味着IGBT处于导通状态.21A负载为20ohm。$V_c=.02V$

我只能推测为什么IGBT会失败，我希望有经验的人可以给我一个更好的主意。我了解到IGBT非常适合电感负载切换。我是否选择了不适合该应用的IGBT？难道是我刚注意到过热和烧毁了吗？最重要的是，导通不良是IGBT的典型故障模式吗？

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

我认为可能有两个原因。首先，这是一个专门用于点火系统的晶体管，请注意，它内置有一个保护电路，如果集电极上的电压超过350V，它将使晶体管重新导通（从而保护自身）。

通常，汽车点火不会产生超过300V的峰值，为证明这一点，这是该网站的另一张照片：-

该站点还解释了可能导致IGBT故障的其他原因。保压角是触点在打开之前闭合以“产生”火花的时间。在上面的图表中，这大约是3ms（请注意“点火”之前走线的最低部分。在此时间段内，线圈中的电流（来自电池）会积聚大约8A的电流-这8A被认为是正确的量产生正确量的能量以产生体面的火花。

如果将保压时间延长一倍（忽略线圈电阻），您将获得16A的电流-这是时间线性的事情，当然，如果您的点断路器只是老式的断路器，可能要花费数万亿安培的电流，那将不在乎关于保压角，这意味着您可能已经超过了IGBT的额定电流，并且在不知情的情况下被炸了。

这是一篇有趣的参考文章，其中介绍了如何使用555计时器来构建自己的汽车点火装置-我怀疑它会设置停留角。

最有可能的是，IGBT被来自线圈的感应反冲杀死。来自初级的大部分能量应该已经转移到次级，但是总会有一些漏感。该漏感是未耦合至次级的初级的电感，因此看起来像是与初级耦合部分串联的普通电感器。如果突然关闭，该电感器会引起反冲。

在这种情况下，您看到的症状正是您所期望的。晶体管需要一段时间，但最终高压脉冲会损坏它，因此电路停止工作。晶体管现在具有很大的截止泄漏这一事实就是很好的证明。这是短时过电压尖峰导致的常见故障模式。

就像我之前说过的那样，IGBT不是最佳选择。您没有理由需要FET来驱动IGBT内部的NPN。您可以稍微修改电路以直接驱动NPN。

无论您使用哪种开关，都应将其额定为相当高的电压，例如几百伏，或者您需要以某种方式钳制反冲电压。

添加：

我在评论中说过这一点，但实际上它属于答案。600 V是开关元件的合理额定值，但是您仍然需要某种钳位。在正常操作中，磁芯中的大部分能量会从次级散发出去，并在火花塞处产生火花。但是，如果次级断开，则您所拥有的只是初级充当普通电感器。然后，所有能量都将返回到驱动电路，这很容易在开关两端产生600 V以上的电压。

没有钳位，您就依赖于不可靠的特性。需要某种550 V或更低电压的钳位。实现此目的的一种方法是使用开关晶体管作为钳位。当电压达到500 V左右时，请用力迫使其重新开启。初级线圈上的电压仍然足够高，足以在次级线圈上引起必要的高压，但是它可以保护驱动电路免受初级线圈的漏感或在次级线圈完全断开时的驱动。

如果火花塞与次级断开，则基本上可以保证电路发生故障。

点火用IGBT经过特殊设计，可以在需要时从线圈吸收能量。有关https://www.onsemi.com/pub/Collat​​eral/AN-8208.pdf.pdf的完整信息

通用IGBT不适用于此特定应用

上面关于驻留的答案就可以解决这个问题。问题在于，当发动机低速运行时，这些点将关闭“很长一段时间”。
通常，汽车线圈会在大约4毫秒内磁饱和。在那之后，它变成了测量几分之一欧姆的电阻。在低速下，关闭点的时间长于4毫秒。假设线圈的电压为12V，线圈电阻的阻抗为0.5欧姆，则E / R = I或12 / .5 = 24A。因此，问题在于如何限制在线圈上感受到电压的时间，或如何以其他方式限制电流。最简单的方法（在“ Kettering”点火系统中很常见）是将一个限流电阻与线圈串联。这样，当线圈磁饱和时，
您可能可以从汽车配件商店获得克莱斯勒的“镇流电阻”，并将其与线圈串联。您将获得较少的火花RPM，但流向IGBT的最大电流将在规格范围内。
如果将电容器与电阻器并联，则有时可以做得更好。您希望电容器的值使您获得一个约4毫秒左右的电阻的时间常数。这样，当线圈接近饱和时，电容器将开始充电。当发动机以高RPM运转时，随着点的打开，您将在线圈两端看到接近12V的电压，从而为您提供良好的火花。在低速时，这些点将关闭，IGBT将导通，电容器将充满电，并且电阻两端的电压会下降。这意味着线圈两端的电压和线圈初级线圈中的电流将很低，从而在点/ IGBT打开时产生较少的火花（电流增量）。这很可能仍然足以运行引擎。另一种处理方法是通过电容性耦合TIP31的基极或驱动设备的栅极/基极，将驱动电路变成一个脉冲。这样，您可以产生大约4毫秒的接通脉冲。
这在低速时效果很好，但在高速时火花会真的很晚。在3600 RPM时，一转约为16毫秒。如果您开火晚了4毫秒，那就是旋转的1/4。您可以使用开关来配置电路，因此首先要采用容性耦合的驱动器，然后切换到直线驱动器以实现全速运行。给油箱电路充电将不会很困难，当发动机转速达到某个选定的RPM时，油箱电路将自动进行切换。约翰

您是否为IGBT使用了合适的散热器？在数据表中应提及产生的热量。然后，您可以根据IGBT生产商Semikron数据表（使用google）来计算冷却IGBT所需的需求。他们通常需要大量的冷却，尤其是当电流接近极限时。

断开IGBT后，它可能会以某种方式工作，但绝对不能正常工作（在组件上/通过组件可能存在某种电压或电流）。这在许多半导体器件中都是很常见的。

对于IGBT停止，您需要-15V（关闭信号），没有GND。

初级绕组中的反激（反冲）可以通过绕组上合适尺寸的肖特基二极管来处理。（阴极至12V，阳极至IGBT集电极）。二极管（或二极管堆叠）的反向电压必须能够承受最大瞬态电压，并且需要针对最大初级侧电流加上净空来进行额定。