Zamienniki tranzystora 30N140IHR: NGTB30N135IHRWG, H40R1353 i inne

Pytanie

zamiennik tranzystora 30n140ihr

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Najbliższym odpowiednikiem jest oryginalny ON Semiconductor NGTB30N140IHR3 (TO-247, 30 A, 1400 V, IGBT rezonansowy z wbudowaną diodą).
• Sprawdzone zamienniki:
  • ON Semi NGTB30N135IHR (1350 V, 30 A)
  • ON Semi FGH30N140TUD (1400 V, 30 A)
  • Infineon IKW30N135R5 / H30R1353 (1350 V, 30 A)
  • IXYS IXGH22N140IH (1400 V, 22 A – do aplikacji < 22 A @ 100 °C)
  • ON Semi FGH30S150P (1500 V, 30 A – z dodatkowym zapasem napięcia)

Kluczowe punkty

1. Typ: IGBT, wersja „IHR” (Induction Heating Resonant) – miękkie przełączanie.
2. V_CES ≥ 1400 V (dopuszczalne 1350 V przy dokładnym sprawdzeniu przepięć).
3. I_C(100 °C) ≥ 30 A.
4. Obudowa i pin-out: TO-247, G–C–E.
5. Wbudowana szybka dioda (monolithic FWD) lub pewność, że zewnętrzna dioda jest na PCB.

Szczegółowa analiza problemu

1. Identyfikacja oryginału
   • 30N140IHR występuje głównie jako NGTB30N140IHR3 (ON Semi) oraz rzadziej STGP30N140IHR (ST). Obie wersje: V_CES = 1400 V, I_C = 30 A, zoptymalizowane do rezonansu 20–100 kHz (płyty indukcyjne, zgrzewarki ultradźwiękowe, SMPS LLC).

2. Parametry graniczne i użytkowe
   • V_CES: 1400 V
   • I_C @ T_C = 100 °C: 30 A (60 A impuls, 120 A prąd szczytowy)
   • V_CE(sat) typ. ≈ 2,2 V @ 30 A, V_GE = 15 V
   • f_sw typ. do 50–100 kHz przy ZCS/ZVS
   • Q_G ≈ 160–180 nC, E_on+E_off ≈ 3,5 mJ @ 25 A/400 V
   • Obudowa TO-247-3L, monolityczna FWD (ultra-fast, Q_rr < 300 nC)

3. Kryteria doboru zamiennika
   a) V_CES równe lub wyższe – impulsowe przepięcia w rezonan­sie potrafią wynosić 1,2…1,3 kV; 1400 V daje ~15 % marginesu nad siecią 325 V_DC. 1350 V bywa akceptowalne, o ile:
   – w zasilaniu jest sprawny warystor 470 VRMS / 775 V_DC,
   – pętla rezonansowa ma prawidłowy snubber.
   b) I_C(100 °C) ≥ 30 A – przy pracy ciągłej w płytach 3,5 kW układ jest dociążony na 22–28 A.
   c) V_CE(sat) – im niższe, tym mniej strat przewodzenia; zamienniki z serii R5 (Infineon) lub TUD (ON Semi) zwykle < 2 V @ 30 A.
   d) Czas przełączania – IGBT „hard-switch” (seria H) ma dwu- lub trzykrot­nie wyższe E_on/E_off i może się nadmiernie grzać; wybierać wersje „R” (resonant), „IHR”, „S” (Soft, TrenchFS) lub „T” (Trench Field-Stop).
   e) Obudowa / pin-out – TO-247 G-C-E (kolektor pośrodku). Wymiana na TO-220 wymaga adaptacji radiatora (odradzane dla > 1 kW).
   f) Dioda – jeśli oryginał ma zintegrowaną FWD, zamiennik bez diody grozi oscylacjami i przebiciem układu rezonansowego.

4. Porównanie najpopularniejszych zamienników

Aktualne informacje i trendy

• Niedobory półprzewodników spowodowały duży popyt na rodziny „IHR”; ON Semi od 2022 r. stopniowo przenosi produkcję do fabryk w Wuxi (Chiny) i Roznov (Czechy).
• Infineon rozwija serię „R6” (np. IKWxxN135R6) z o ~15 % niższymi stratami przełączania – mogą wkrótce zastąpić modele R5.
• Coraz więcej płyt indukcyjnych klasy premium przechodzi na topologię półmostka GaN HEMT 650 V / 70 A + podwajacz napięcia, ale dla ekonomicznych modeli IGBT 1200–1500 V pozostaną dominujące jeszcze ~5 lat.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Dlaczego 1400 V? – przy sieci 230 V_AV instalacja wstawia 325 V_DC po prostowaniu. W topologii rezonansowej pojawia się ponad-przebieg √2…√3; 325 V × √3 ≈ 563 V, na niektórych węzłach dwukrotność tej wartości. Margines 1400 V pozwala na stłumienie przepięć bez kaskadowych przekłuć.
• Monolityczna dioda free-wheeling jest dopasowana temperaturowo do struktury IGBT, co zmniejsza lokalne hot-spoty względem diody zewnętrznej.
• Zbyt wolny IGBT hard-switch (np. FGH40N60) w aplikacji rezonansowej nagrzeje się 2-3× bardziej ­– najczęstsza przyczyna powracających reklamacji.

Aspekty etyczne i prawne

• Fałszywe IGBT stanowią znaczny odsetek ofert w platformach C2C; mogą mieć 30–50 % niższą wytrzymałość lawinową. Zabezpieczyć urządzenie plombą serwisową i dokumentacją ESR/DSO.
• W UE naprawa AGD podlega dyrektywie (UE) 2019/771 – obowiązek zapewnienia części oryginalnych lub w pełni równoważnych; użycie niecertyfikowanego zamiennika powinno być odnotowane w karcie serwisowej.

Praktyczne wskazówki

1. Pomiar przepięć – przed akceptacją wersji 1350 V warto użyć sondy HV ÷ 2 kV i oscyloskopu ≥ 200 MHz, obserwując V_CE(max) przy uruchamianiu full-power.
2. Termika – oczyścić radiator, nałożyć świeżą pastę ~0,01 mm, dokręcić do momentu 0,5–0,6 Nm.
3. Gate-driver – IGBT „R” ma mniejsze Q_G, ale bezpiecznie zachować rezystor bramki 10 Ω–22 Ω; zbyt niski R_G generuje over-dv/dt.
4. Po wymianie uruchomić z żarówką 230 V/100 W w szereg, a następnie stopniowo zwiększać moc.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Zamienniki 1350 V nie są uniwersalne – w starszych płytach 2,8 kW Whirlpool generuje ≥ 1370 V szczytowe; tam wymagany jest pełny 1400 V.
• Wersje bez diody (oznaczenie „N” bez „IHR”) wymagają dołożenia szybkiej SiC SBD 1200 V / 30 A równolegle do IGBT.

Sugestie dalszych badań

• Ocena wprowadzenia układów GaN 650 V + układ podwajacza Schenkl w domowych płytach – potencjał 5–8 % wyższej sprawności.
• Analiza wpływu niestandardowych pasm częstotliwości 23–45 kHz na straty IGBT vs. GaN.
• Porównanie Field-Stop Gen. 7 (Infineon) vs. TrenchFS V (ON Semi) pod kątem niezawodności termicznej.

Krótkie podsumowanie

Dobierając zamiennik dla 30N140IHR, trzymaj się IGBT przeznaczonych do rezonansowego przełączania: NGTB30N140IHR3 (oryginał), FGH30N140TUD lub NGTB30N135IHR (ON Semi), ewentualnie Infineon IKW/H30R135. Zapewnij: V_CES ≥ 1400 V (lub 1350 V z pomiarem przepięć), I_C ≥ 30 A, zintegrowaną szybką diodę, obudowę TO-247 oraz właściwe chłodzenie. Weryfikacja parametrów w praktyce (oscyloskop, termowizja) minimalizuje ryzyko reklamacji i powtórnych awarii.