Zamiennik tranzystora IGBT 30N120FDR – FGH30N120FTD, IKW30N120T2, FGA30N120FTD, IXGH30N120B3

Pytanie

zamiennik tranzystora 30N120FDR

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Najbliższymi, powszechnie dostępnymi zamiennikami tranzystora IGBT 30N120FDR (STGWA30N120FDR) są:
  • FGH30N120FTD (onsemi)
  • IKW30N120T2 / IKW30N120T2K (Infineon)
  • FGA30N120FTD (onsemi – wersja tańsza, nieco wolniejsza)
  • IXGH30N120B3 / IXGH30N120P (IXYS)
• Wszystkie powyższe elementy spełniają kluczowe wymagania: V_CES ≥ 1200 V, I_C ≥ 30 A @ T_C = 100 °C, wbudowana ultraszybka dioda, obudowa TO-247 oraz zbliżony ładunek bramki.

Kluczowe punkty

1. Dopasuj parametry elektryczne (V_CES, I_C, V_CE(sat), t_rr, Q_g) i mechaniczne (TO-247, układ wyprowadzeń).
2. Upewnij się, że sterownik bramki wytrzyma ewentualnie większy ładunek Q_g zamiennika.
3. Przed montażem usuń przyczynę pierwotnej awarii (najczęściej uszkodzony driver, przepięcia, niewystarczające chłodzenie).

Szczegółowa analiza problemu

1. Charakterystyka oryginału (STGWA30N120FDR)

Sufiks „FDR” = Fast Diode Recovery – zintegrowana ultraszybka dioda zwrotna jest obowiązkowa w zamienniku.

2. Porównanie wybranych zamienników

Jeżeli wymagane są jeszcze mniejsze straty lub wyższa temperatura pracy, można rozważyć 1200-V SiC-MOSFET-y (np. C3M0120090D, 90 mΩ, 36 A), ale wymaga to przebudowy drivera i często zmian w układzie filtra bramki – nie jest to „drop-in” replacement.

3. Teoretyczne podstawy i wpływ parametrów

• V_CE(sat) i t_rr determinują łączne straty (P_ON + P_SW). Każde 0,2 V spadku napięcia przy 30 A oznacza ≈ 6 W mniej ciepła.
• Q_g wpływa na wydajność sterownika (P_driver ≈ f × Q_g × V_G). Jeżeli driver ma zapas 30-40 %, różnice do ±30 nC są akceptowalne.
• Szybkość diody (t_rr) ma kluczowe znaczenie w topologiach rezonansowych i w indukcji (typowe zastosowanie 30N120FDR).

4. Praktyczne zastosowania

30N120FDR spotykany jest w:
• Płytach indukcyjnych (LG, Electrolux, Gorenje)
• Zasilaczach PFC 1-2 kW
• Spawarkach i inwerterach TIG/MMA
• Falownikach UPS 3-5 kVA

Aktualne informacje i trendy

• Najnowsze generacje IGBT (Trench-stop 6, RC-IGBT Gen. 7) obniżają V_CE(sat) do ~1,5 V i redukują Q_g o 20-30 %.
• W segmentach o mocy < 3 kW rośnie udział SiC-MOSFET-ów 650–1200 V; przy rosnącej dostępności cenowej mogą zastępować IGBT nawet w kuchenkach indukcyjnych.
• Producenci (Infineon, onsemi) wycofują starsze serie; części takie jak IKW30N120T2K mają dłuższy planowany „lifetime” niż STGWA30N120FDR.

Wspierające wyjaśnienia i detale

1. Kompatybilność pinów: we wszystkich wymienionych TO-247 pin 1 = G, 2 = C, 3 = E.
2. Gęstość mocy: przy radiatorze o R_th-SA = 1 K/W, każdy dodatkowy 1 W strat podnosi temp. obudowy o 1 °C – warto policzyć.
3. W układach dużej indukcyjności (spawarki) t_rr powyżej 100 ns może powodować znaczący wzrost emisji zakłóceń.

Aspekty etyczne i prawne

• Rynek tranzystorów mocy jest zalany podróbkami; kupuj wyłącznie z autoryzowanych kanałów (Mouser, Digi-Key, Farnell, TME).
• Komponenty podlegają dyrektywom RoHS i REACH – zamienniki wymienione wyżej spełniają aktualne normy.
• Unikaj używania wycofanych elementów EoL w produktach komercyjnych ze względu na przyszłą serwisowalność.

Praktyczne wskazówki

1. Sprawdź kondycję i parametry drivera (±15 V? ±18 V?).
2. Zawsze wymieniaj pastę termoprzewodzącą; moment dokręcający śrubę TO-247: 1,0–1,2 Nm.
3. Przy wymianie pary półmostka (HS/LS) użyj identycznych, świeżych elementów – minimalizuje się ryzyko asymetrii przełączania.
4. Przetestuj układ na ograniczonym napięciu zasilania (autotransformator + żarówka szeregu) przed pełnym power-on.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• FGA30N120FTD ma nieco wyższy V_CE(sat); w układach PFC 230 VAC różnica 0,3 V może być akceptowalna, w płytach indukcyjnych 3,6 kW już niekoniecznie.
• Nie każda płyta indukcyjna toleruje większe Q_g – sprawdź maks. prąd z drivera (rezystor bramkowy 10 Ω vs 22 Ω zmieni dynamikę).
• SiC-MOSFET-y wymagają bramki 18–20 V i innego dead-time – nie są „plug-and-play”.

Sugestie dalszych badań

• Analiza termiczna 3-D (ANSYS, LT-Heat) nowych zamienników przy Twoim radiatorze.
• Eksperymenty z rezystorami bramkowymi łączonymi w układ RC-snubber dla minimalizacji overshootu.
• Ocena możliwości migracji do SiC przy następnej rewizji projektu (większa sprawność, niższe EMI).

Krótkie podsumowanie

Tranzystor STGWA30N120FDR to 1200-V/60-A szybki IGBT z diodą. Najbezpieczniejsze zamienniki to FGH30N120FTD (onsemi) oraz IKW30N120T2(K) (Infineon) – oba dostępne, o parametrach równych lub lepszych. Przed wymianą należy zweryfikować sterownik bramki, warunki chłodzenia i ewentualne przyczyny pierwotnej awarii. W perspektywie kilku lat warto rozważyć migrację do nowszych serii IGBT lub SiC-MOSFET-ów dla zwiększenia sprawności i obniżenia temperatury pracy.