IGBT的温度标定

IGBT的温度标定2016PowerSeminar测量IGBT结温的意义›评估散热器设计是否合理›评估能否能进一步增强IGBT输出能力，提升系统的功率密度›是否能继续增加IGBT的开关频率来提高整机效率›进行系统的可靠性，器件寿命分析2Copyright©InfineonTechnologiesAG2015.Allrightsreserved.?测量结温的方法›直接法–嵌入热电耦（注意绝缘问题）–红外成像仪（模块去胶后无法进行高压测试）›间接法–各种温敏参数法（多参数需要被考虑）3Copyright©InfineonTechnologiesAG2015.Allrightsreserved.?热等效网路介绍›实际应用：IGBT和二极管芯片同时被加热。›热耦合›问题：›热耦合和实际系统强相关，IGBT模块无法提供芯片级的热耦合数据。Rth,j-cRth,c-hTj/IGBTTj/FWDRth,h-aTc/IGBTTc/FWDTh4Copyright©InfineonTechnologiesAG2015.Allrightsreserved.Ta试验原理采用交流电源›考虑芯片之间的热耦合›更准确的调节芯片功率损耗IGBT二极管5Copyright©InfineonTechnologiesAG2015.Allrightsreserved.结温测量›先去除IGBT模块的绝缘填充胶，再对芯片表面喷耐高温无光黑漆，为使用红外热成像仪测温作准备（红外线照相机）6Copyright©InfineonTechnologiesAG2015.Allrightsreserved.结温测量›用红外热成像仪或热电偶测得的结温都不是Tvj,IGBT或Tvj,DIODE。7Copyright©InfineonTechnologiesAG2015.Allrightsreserved.校准试验——结温和损耗的关系›IGBT模块未被加热前，结温和环境温度接近。›右侧虚线延长线预估模块的稳态损耗和结温的关系。›关系曲线随IGBT模块类型和冷却条件而改变。8Copyright©InfineonTechnologiesAG2015.Allrightsreserved.校准试验——结温和NTC温度的关系›实际应用中，很难获取IGBT芯片或二极管芯片的结温。›通过NTC，可以估计芯片的稳态结温，以便设置过温保护点。NTC’sCharacteristicsfromdatasheet9Copyright©InfineonTechnologiesAG2015.Allrightsreserved.校准试验——结温和NTC温度的关系›关系曲线受冷却条件的影响：›强迫风冷›水冷——低流速›水冷——高流速10Copyright©InfineonTechnologiesAG2015.Allrightsreserved.进一步思考›目前的交流源，IGBT芯片和二极管芯片之间的功率分配有一定限制，适当地改变门极电压可以改变功率配比，但要注意电源的饱和问题。›结温测量可以考虑用电气测量方法，以获得更高的测量精度。Tvj~f(VF)12Copyright©InfineonTechnologiesAG2015.Allrightsreserved.总结›在IGBT模块的热校准测试中，本实验采用交流电源同时加热所有芯片，充分考虑了芯片之间的热耦合，并且芯片的损耗接近实际工况损耗。›即便比较简易的交流电源（如变压器），也可以用于评估系统的散热设计，以获得比较高的功率密度。›通过实际测量，可以更加合理的设定NTC的保护值，做过载或过温保护。›可实现在相同的实验平台上，评估不同模块的输出能力。13Copyright©InfineonTechnologiesAG2015.Allrightsreserved.