¿Qué causó esta falla de IGBT?

Creo que puede haber dos razones. Primero, aquí hay un transistor que está especificado para su uso en sistemas de encendido y tenga en cuenta que tiene un circuito de protección integrado que volverá a encender el transistor (protegiéndose a sí mismo) si la tensión en el colector excede los 350V.

Normalmente,lasignicionesdelosautomóvilesnogeneraránmuchomásqueunpicode300Vyparademostraresto,aquíhayotraimagentomadade esto sitio: -

EsesitiotambiénexplicaotracosaquepuedehaberresultadoenlafalladelIGBT.Elángulodepermanenciaeselperíododetiempoqueloscontactosestáncerradosantesdeabrirsepara"generar" la chispa. En el diagrama anterior, esto es aproximadamente 3 ms (tenga en cuenta la parte más baja de la traza justo antes de "disparar". En este período de tiempo, la corriente en la bobina (de la batería) se acumula hasta aproximadamente 8A, este 8A se considera la cantidad correcta de corriente para generar la cantidad correcta de energía para producir una chispa decente.

Si duplicara su tiempo de permanencia (ignorando la resistencia de la bobina) obtendría 16A: es una cuestión de tiempo lineal y si, por supuesto, su factor de ruptura era solo un interruptor anticuado que podría tomar una cantidad de mil millones de amperios, no lo haría. No te preocupes mucho por el ángulo de permanencia y esto significa que probablemente hayas superado la calificación actual del IGBT y se fríe sin que te des cuenta.

Aquí es un artículo de referencia interesante para construir su propio encendido de automóvil con un temporizador 555 - Sospecho que establece el ángulo de permanencia.

Lo más probable es que el IGBT fue eliminado por un retroceso inductivo de la bobina. La mayor parte de la energía de la primaria debería haberse transferido a la secundaria, pero siempre hay una inductancia de fuga . Esta inductancia de fuga es la inductancia del primario que no está acoplado al secundario, por lo que parece un inductor plano en serie con la parte del primario que está acoplado. Este inductor puede causar un retroceso si se apaga abruptamente.

El síntoma que ves es exactamente lo que esperarías en esta situación. El transistor lo toma por un tiempo, pero eventualmente los pulsos de alto voltaje lo dañan, por lo que el circuito deja de funcionar. El hecho de que el transistor ahora tenga una fuga significativa es una buena evidencia de esto. Ese es un modo de falla común que resulta de los picos de sobretensión cortos.

Como dije antes, un IGBT no es la mejor opción aquí. No hay razón para que necesite un FET para conducir el NPN dentro del IGBT por usted. Puede modificar el circuito un poco para conducir un NPN directamente.

Independientemente de lo que use para el interruptor, debe estar clasificado para un voltaje bastante alto, como unos 100 V, o si necesita controlar el voltaje de retroceso de alguna manera.

Añadido:

Dije esto en un comentario, pero realmente pertenece aquí en la respuesta. 600 V es una clasificación razonable para el elemento de conmutación, pero aún necesita algún tipo de abrazadera. En el funcionamiento normal, la mayor parte de la energía en el núcleo magnético saldrá del secundario y provocará una chispa en la bujía. Sin embargo, si alguna vez se desconectó el secundario, todo lo que tiene es el primario actuando como un inductor simple. Toda la energía volverá al circuito de conducción, lo que puede causar más de 600 V a través del interruptor.

Sin una pinza, usted confía en características no confiables. Se requiere algún tipo de abrazadera a 550 V o menos. Una forma de lograr esto es utilizar el transistor de conmutación como la abrazadera. Haga que algo vuelva a activarlo cuando el voltaje llegue a 500 V o menos. Eso es todavía un voltaje suficientemente alto en el primario para causar el alto voltaje necesario en el secundario, pero protege el circuito de conducción de la inductancia de fuga del primario, o cuando el secundario se desconecta por completo.

Básicamente, se garantiza que su circuito fallará si la bujía se desconecta del secundario.

IGBT para ignición está especialmente diseñado para absorber la energía de vuelta de la bobina cuando sea necesario. Información completa en enlace

IGBT de propósito general no está diseñado para esta aplicación específica

¿Usaste un disipador térmico adecuado para IGBT? En las hojas de datos debe citarse el vataje de calor producido. Luego, puede calcular la necesidad requerida de enfriar el IGBT en función, por ejemplo, de las hojas de datos de Semikron productor de IGBT (use google). Por lo general, necesitan un enfriamiento bastante masivo, especialmente cuando las corrientes se acercan a los límites.

Después de romper el IGBT, puede funcionar de alguna manera, pero definitivamente no es correcto (puede existir algún tipo de voltaje o corriente sobre / a través del componente). Eso es bastante habitual en muchos dispositivos semiconductores.

La respuesta anterior sobre la permanencia llega al problema. El problema es que cuando el motor está funcionando a baja velocidad, los puntos se cierran por un tiempo "prolongado".
  Normalmente, una bobina automotriz se saturará magnéticamente en alrededor de 4 milisegundos. Después de eso, se convierte en una resistencia que mide una fracción de un ohm. A baja velocidad, los puntos se cierran durante mucho más de 4 ms.   Si se asumen 12V en la bobina y .5 ohm para la resistencia de la bobina, se obtiene E / R = I o 12 / .5 = 24 amperios. Entonces, el problema es cómo limitar el tiempo en que se siente la tensión en la bobina, o para limitar la corriente de otra manera.   La manera fácil (que era común en los sistemas de encendido "Kettering") era poner una resistencia limitadora de corriente en serie con la bobina. De esa manera, cuando la bobina se saturara magnéticamente, la resistencia de la serie limitaría la corriente a los puntos / IGBT / darlington.
  Probablemente pueda obtener una "resistencia de balasto" de Chrysler en un almacén de piezas de automóviles y colocarla en serie con la bobina. Obtendrá menos RPM de chispa, pero la corriente máxima para el IGBT estará dentro de las especificaciones.
  Si coloca un condensador en paralelo con la resistencia, puede hacerlo mejor algunas veces. Desea que el valor del condensador obtenga una constante de tiempo con la resistencia en algún lugar alrededor de 4 ms. De esa manera, el condensador se cargará a medida que la bobina se aproxime a la saturación. Cuando el motor está funcionando a altas RPM, verá cerca de 12V a través de la bobina cuando los puntos se abren, lo que le brinda una buena chispa.    A baja velocidad, los puntos se cerrarán, el IGBT conducirá, el condensador se cargará por completo y gran parte del voltaje caerá a través de la resistencia. Esto significa que el voltaje en la bobina y la corriente en el primario de la bobina serán bajos, lo que dará como resultado menos chispa (corriente delta) a medida que los puntos / IGBT estén abiertos. Lo más probable es que esto sea suficiente para hacer funcionar el motor.    Otra forma de hacer las cosas sería convertir el circuito de la unidad en un disparo acoplando capacitivamente la base del TIP31 o la puerta / base del dispositivo de la unidad. De esa manera puede generar un pulso de alrededor de 4 mseg.
   Esto funciona muy bien a baja velocidad, pero a alta velocidad, la chispa llegará muy tarde. A 3600 RPM, una revolución es de alrededor de 16 ms. Si llegas 4 ms tarde para disparar, eso es 1/4 de una revolución.    Puede configurar el circuito con un interruptor, de modo que comience con el variador acoplado capacitivamente, y cambie al accionamiento directo para una operación a toda velocidad. Probablemente no sea difícil cargar un circuito de tanque que hará que el interruptor se active automáticamente cuando la velocidad del motor alcance algunas de las RPM elegidas.    John

El retroceso (retroceso) en el primario se puede manejar con un diodo Schottkey de tamaño adecuado a través del devanado. (cátodo a 12V y ánodo al colector IGBT). La tensión inversa del diodo (o la pila de diodos) tendrá que tolerar la tensión transitoria máxima y tendrá que estar clasificada para la corriente máxima del lado primario más el espacio para la cabeza.