IGBT 模块参数详解五-模块整体参数

2019-01-02 11:06:03 Westpac Electronics

IGBT 模块参数详解五-模块整体参数

该部分描述与 IGBT 模块机械构造相关的电气特性参数,包括绝缘耐压、主 端子电阻、杂散电感、直流电压能力。
绝缘耐压:

为了评定 IGBT 模块的额定绝缘电压值,将所有端子连接到一起,接至高压 源高端,基板接至测试仪器低压端。高阻抗高压源必须提供需要的绝缘测试电压Viso,将测试电压逐渐提升至规定值,该值可由下式确定并保持规定的时间 t, 然后将电压降为 0。英飞凌的 IGBT 模块设计至少可达到 IEC61140 标准的等级 1, 对于内部带有 NTC IGBT 模块,可通过在接地的 NTC 与其他连到一起的所有控 制及主端子之间接高压,验证绝缘要求。

合适的绝缘电压取决于 IGBT 的额定集电极-发射极电压,对于 1700V IGBT模块大部分应用需要 2.5KV 的绝缘耐压要求。但对于牵引应用,同样 1700 阻断 电压的 IGBT 模块需要 4KV 的绝缘耐压能力。因此,选择 IGBT 模块时,关注应用 场合是非常重要的。英飞凌除了工业应用的 1200V 模块满足 VDE0160/EN50178要求,其他所有的 IGBT 模块都按照 IEC1287 通过了绝缘测试。因为绝缘测试意 味着模块被施加极端压力,如果客户需要重复测试,则建议降额值最初值的 85%

Insulation test voltage
高压模块也同样采用标准 IEC1287 进行局部放电试验,保证长时间工作可靠性。

上图所示规格书中的绝缘耐压测试应该在 IGBT 模块的可靠性测试之前及之后进

行,可作为该压力测试下的部分失效判据。内部 NTC 的绝缘只是满足一个功能性 隔离要求。在栅极驱动电路失效时,绑定线有可能由于失效事件改变位置,移动 的绑定线或者失效过程电弧放电产生的等离子有可能与 NTC 接触。因而,如果有 对绝缘能力有更高的要求,需要额外增加外部绝缘隔板。

杂散电感 Lδ
杂散电感在开关转换时会导致浪涌电压,为主要的 EMI 来源。同时,结合组件的 寄生电容形成谐振电路,从而使电压及电流在开关瞬间震荡。有杂散电感产生的 瞬间过压可由下式计算,因此为了减少关断瞬间的过压,杂散电感应该设计成最 小。

规格书中的 IGBT 模块内部杂散电感值如下图所示,取决于 IGBT 的拓扑结构。

Module stray inductance

主端子电阻:

IGBT 模块主端子的电阻会进一步造成压降及损耗。手册里规定的单个开关 功率端子的电阻值如下图,该值是指功率端子到芯片之间连接部分阻值。主端子 产生的损耗会直接加到模块的外壳上。

Module lead resistance
根据下图模块端子电阻的等效电路

可以得到整个模块主端子的电阻为
DC stability (VCED)

对于高压模块,宇宙射线的影响会更加严重,规格书规定了会产生可忽略的 失效率 100fit 情况下的直流电压值,如上图所示。直流稳定电压是在室温及海 平面下测得,不建议设置直流电压超过 VCED



0755-88267606 00852-2763 5991 021-5489 1460