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一招教你如何判別IGBT模塊好壞

2019年09月16日 16:26:02 中國傳動網

工作中會遇到這樣一些情況:損壞的IGBT模塊要分析失效原因,或者外觀完好的模塊要判斷是否有異常,在缺乏專門儀器的情況下,數字萬用表作為常用工具,可以幫助我們快速判別IGBT好壞,這時一般會用到萬用表的二極管檔、電阻檔、電容檔。值得注意的是,萬用表的測試數據并不具有通用性,只能作為參考依據。

一、模塊結構

以常見的62mm封裝IGBT模塊為例,其內部由IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)芯片、FWD(續流二極管)芯片、邦定線等構成,部分大電流模塊還需由多組芯片進行組合。圖1、2是某廠商400A模塊: 

圖1  

模塊結構

圖2

模塊結構

其電氣連接如圖3。該模塊上、下橋分別有4IGBT和FWD芯片通過邦定線并聯,等效電氣符號如圖4:

圖3

模塊結構

圖4

模塊結構

二、測量方法

1、二極管檔

用二極管檔,可以測量續流二極管的正向壓降VF。短接門極-發射極,用萬用表紅表筆接發射極,黑表筆接集電極,測試正常模塊VF會在0.3~0.7V左右,VF過大說明FWD芯片或邦定線斷開,過小說明FWD或IGBT芯片出現短路。

VF的大小與正向電流IF有關,如下圖所示,不同萬用表測試電路中的電阻和電壓存在一定的差異,因此會導致測量結果的差異,所以此測試值并不能與其他萬用表測試值做對比,更不能代表數據手冊上的數據,此測試值沒有其它意義,只可以簡單判定FWD芯片好壞。

 圖5

模塊結構

2、電阻檔

(1)測量模塊內各個IGBT 管的集電極-發射極之間的阻值,短接門極-發射極,萬用表紅表筆接集電極,黑表筆接發射極,正常模塊電阻數值顯示一般在兆歐級以上。

(2)分別測量模塊內各個IGBT 管相門極-發射極(門極-集電極)之間的阻值。萬用表紅、黑表筆分別接于門極和發射極(門極和集電極),正常模塊同樣顯示高阻態。當模塊上連接有驅動板時,門極-發射極電阻值等于泄放電阻,一般為數千歐。

受萬用表測量范圍的影響,對于上述高阻態的測量,部分萬用表無法顯示有效數值。當然測試值為高阻態時并不能完全代表模塊是正常的,上述操作方法對于失效模塊的判定有一定的效果,但判定成功率不是很高,還需要結合電容檔測量結果。

3、電容檔

萬用表測量檔位調至電容檔,紅表筆接門極,黑表筆接發射極,分別測量模塊內IGBT的門極-發射極之間的內部電容容值,記錄測量數據,然后更換表筆,即黑表筆接門極,紅表筆接發射極,記錄測量所得數據,視模塊不同容值從幾nF到幾十nF。最后,將此數據與該萬用表測量的模塊內其它IGBT芯片或同產家、同型號模塊的測量數據進行比較,數值應相同或相近。

測量時只建議測量門極-發射極之間的電容, IGBT 芯片中Cies 是最大的, Cres 和Coes遠小于Cies,見示意圖6、7,而萬用表對于電容的測試精度也是有限的。

此外:

(1)和正向壓降VF類似,此處測試值與數據手冊上測試值測試條件是不同的,僅能作為對比參考。

(2)模塊上如連接了驅動板,對容值測量結果有影響,應先去除。

圖6

模塊結構

圖7

模塊結構

三、總結

簡單歸納數字萬用表判別IGBT好壞步驟如下:

步驟

檔位

顯示結果

判別結果

1

二極管檔

FWD壓降0.3~0.7V

FWD芯片正常

壓降過小

FWD芯片或IGBT芯片短路

壓降過大

FWD芯片斷路、或邦定線斷裂

2

電阻檔

RceRgeRgc高阻態

CEGEGC沒有短路

RceRgeRgc低阻態

CEGEGC擊穿或短路

3

電容檔

Cies容值幾nF到幾十nF

門極正常

無容值或對比偏差很大

門極擊穿或斷開

注:1、上述方法作為初步判別手段,更準確的分析需要借助專門儀器。

2、測量過程手指等不要觸碰模塊電極,以免靜電損傷,或干擾對失效模塊的進一步分析。




供稿:蘇州偉創電氣科技股份有限公司

本文鏈接:http://www.jafufa.icu/tech/detail.aspx?id=37920

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