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一招教你如何判别IGBT模块好坏

2019年09月16日 16:26:02 中国传动网

工作中会遇到这样一些情况:损坏的IGBT模块要分析失效原因,或者外观完好的模块要判断是否有异常,在缺乏专门仪器的情况下,数字万用表作为常用工具,可以帮助我们快速判别IGBT好坏,这时一般会用到万用表的二极管档、电阻档、电容档。值得注意的是,万用表的测试数据并不具有通用性,只能作为参考依据。

一、模块结构

以常见的62mm封装IGBT模块为例,其内部由IGBT(绝缘栅双极型晶体管)芯片、FWD(续流二极管)芯片、邦定线等构成,部分大电流模块还需由多组芯片进行组合。图1、2是某厂商400A模块: 

图1  

模块结构

图2

模块结构

其电气连接如图3。该模块上、下桥分别有4IGBT和FWD芯片通过邦定线并联,等效电气符号如图4:

图3

模块结构

图4

模块结构

二、测量方法

1、二极管档

用二极管档,可以测量续流二极管的正向压降VF。短接门极-发射极,用万用表红表笔接发射极,黑表笔接集电极,测试正常模块VF会在0.3~0.7V左右,VF过大说明FWD芯片或邦定线断开,过小说明FWD或IGBT芯片出现短路。

VF的大小与正向电流IF有关,如下图所示,不同万用表测试电路中的电阻和电压存在一定的差异,因此会导致测量结果的差异,所以此测试值并不能与其他万用表测试值做对比,更不能代表数据手册上的数据,此测试值没有其它意义,只可以简单判定FWD芯片好坏。

 图5

模块结构

2、电阻档

(1)测量模块内各个IGBT 管的集电极-发射极之间的阻值,短接门极-发射极,万用表红表笔接集电极,黑表笔接发射极,正常模块电阻数值显示一般在兆欧级以上。

(2)分别测量模块内各个IGBT 管相门极-发射极(门极-集电极)之间的阻值。万用表红、黑表笔分别接于门极和发射极(门极和集电极),正常模块同样显示高阻态。当模块上连接有驱动板时,门极-发射极电阻值等于泄放电阻,一般为数千欧。

受万用表测量范围的影响,对于上述高阻态的测量,部分万用表无法显示有效数值。当然测试值为高阻态时并不能完全代表模块是正常的,上述操作方法对于失效模块的判定有一定的效果,但判定成功率不是很高,还需要结合电容档测量结果。

3、电容档

万用表测量档位调至电容档,红表笔接门极,黑表笔接发射极,分别测量模块内IGBT的门极-发射极之间的内部电容容值,记录测量数据,然后更换表笔,即黑表笔接门极,红表笔接发射极,记录测量所得数据,视模块不同容值从几nF到几十nF。最后,将此数据与该万用表测量的模块内其它IGBT芯片或同产家、同型号模块的测量数据进行比较,数值应相同或相近。

测量时只建议测量门极-发射极之间的电容, IGBT 芯片中Cies 是最大的, Cres 和Coes远小于Cies,见示意图6、7,而万用表对于电容的测试精度也是有限的。

此外:

(1)和正向压降VF类似,此处测试值与数据手册上测试值测试条件是不同的,仅能作为对比参考。

(2)模块上如连接了驱动板,对容值测量结果有影响,应先去除。

图6

模块结构

图7

模块结构

三、总结

简单归纳数字万用表判别IGBT好坏步骤如下:

步骤

档位

显示结果

判别结果

1

二极管档

FWD压降0.3~0.7V

FWD芯片正常

压降过小

FWD芯片或IGBT芯片短路

压降过大

FWD芯片断路、或邦定线断裂

2

电阻档

RceRgeRgc高阻态

CEGEGC没有短路

RceRgeRgc低阻态

CEGEGC击穿或短路

3

电容档

Cies容值几nF到几十nF

门极正常

无容值或对比偏差很大

门极击穿或断开

注:1、上述方法作为初步判别手段,更准确的分析需要借助专门仪器。

2、测量过程手指等不要触碰模块电极,以免静电损伤,或干扰对失效模块的进一步分析。




供稿:苏州伟创电气科技股份有限公司

本文链接://www.yingfuyongyi.com/tech/detail.aspx?id=37920

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