新能源汽车电机及控制系统检修 项目二 汽车电力电子器件认知与故障诊断.ppt

图2—23 M57957L驱动芯片外部电路及要被驱动的IGBT 二、 IGBT的栅极驱动和隔离 图2—24 印刷电路板为2SP0115T驱动器（下部为两单元IGBT模块） 二、 IGBT的栅极驱动和隔离 图2—26 推荐接口连接器X1的电路和IGBT模块的方框图 二、 IGBT的栅极驱动和隔离 图2—27 2SP0115T SCALE-2驱动器的框图 二、 IGBT的栅极驱动和隔离 三、 IGBT失效及保护 1.IGBT的失效机制 IGBT的失效机制包括以下四点： (1)MOS绝缘栅结构在高温情况下会失去绝缘能力。 (2)由于硅芯片与铝导线之间热膨胀系数的差异，在输出电流剧烈变化时，铝导线与硅芯片之间的接触面会形成热应力，从而造成裂纹，并会逐步导致铝线断裂。 (3)由于处于芯片和散热铜底板间的陶瓷绝缘/导热片的热膨胀系数和散热铜底板的热膨胀系数不同，在底板温度不断变化时，连接两种材料的焊锡层会形成裂纹，从而导致散热能力下降，进而导致IGBT温度过高而失效。 (4)由于振动，可能造成陶瓷片破裂，从而降低散热能力和绝缘能力。 2. IGBT失效及保护 (1)过热损坏 (2)超出关断安全工作区 (3)瞬态过电流 (4)过电压 四、 IGBT使用和检查 1. 使用注意事项 （1）静电 （2）栅极回路不正常或栅极回路损坏时 （3）接触面状态和拧紧程度 （4）硅脂推荐的厚度范围为100～200μm 2. IGBT过载使用 3. 正常IGBT管极性判断 判断极性首先将万用表拨在R×1KΩ挡，用万用表测量时，若某一极与其它两极阻值为无穷大，调换表笔后该极与其它两极的阻值仍为无穷大，则判断此极为栅极（G）。其余两极再用万用表测量，若测得阻值为无穷大，调换表笔后测量阻值较小。在测量阻值较小的一次中，则判断红表笔接的为集电极（C）；黑表笔接的为发射极（E）。 4.有故障IGBT的检测 IGBT管的好坏可用指针万用表的R×1k挡来检测，或用数字万用表的“二极管”挡来测量PN结正向压降进行判断。检测前先将IGBT管三只引脚短路放电，避免影响检测的准确度；然后用指针万用表的两枝表笔正反测G、E两极及G、C两极的电阻，对于正常的IGBT管（正常G、C两极与G、E两极间的正反向电阻均为无穷大；内含阻尼二极管的IGBT管正常时，E、C极间均有4kΩ正向电阻），上述所测值均为无穷大。 IGBT不会轻易的炸。如果因为过电压、过电流、触发的紊乱而炸，那是变频器的制作水平问题了。 四、 IGBT使用和检查 任务三 智能功率模块 一、智能功率模块简介 智能功率模块(IPM)是Intelligent Power Module的缩写，是一种先进的功率开关器件，具有GTR(大功率晶体管)高电流密度、低饱和电压和耐高压的优点,以及MOSFET(场效应晶体管)高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。而且IPM内部集成了逻辑、控制、检测和保护电路，使用起来方便,不仅减小了系统的体积以及开发时间，也大大增强了系统的可靠性，适应了当今功率器件的发展方向——模块化、复合化和功率集成电路(PIC)，在电力电子领域得到了越来越广泛的应用。 二、 智能功率模块结构 图2-28 全桥智能功能模块 图2-29 带制动控制的全桥智能功能模块 二、 智能功率模块结构 三、 智能功率模块功能 1.驱动功能 IPM 内的IGBT 芯片都选用高速型，而且驱动电路紧靠IGBT 芯片，驱动延时小，所以IPM 开关速度快，损耗小。IPM 内部的IGBT 导通压降低，开关速度快，故IPM功耗小。 2.保护功能 出现过电压、过电流（过载或直接短路引起的过流）和过热等故障时，自身先停止本IGBT的驱动，同时将检测信号送到上部控制器，控制停止全部IGBT的驱动，并对外输出故障码。 四、 驱动和保护 1．控制驱动电源欠压锁定（UV） UV=UnderVoltage，译为欠（低）电压。如果某种原因导致控制电压符合欠压条件，该功率器件会关断IGBT 并输出故障信号。如果毛刺电压干扰时间小于规定的时间Td（UV）则不会出现保护动作。 2．过热保护（OT） OV=OverTemperature，译为过温。在绝缘基板上安装有温度探头或测温二极管，如果超过数值IPM 会截止栅极驱动，直到温度恢复正常(应避免反复动作)。 3．过流保护（OC） OC=OverCurrent，译为过流。如果IGBT 的电流超过数值，并大于关断时间Toff(OC)， 典型值为10μs，IGBT 被关断。超过OC 数值，但时间小于关断时间Toff(oc)的电流，并无大碍，故IPM 不于处理。当检测出过电流时，IGBT 会被有效的软关断。 4．短路保护（SC） SC=Short Curcuit，译为短路。当发