《電子技術(shù)應(yīng)用》
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電動(dòng)車用大功率 IGBT 模塊測(cè)試解決方案

2020-11-25
來(lái)源:艾德克斯

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功率半導(dǎo)體是電子裝置中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心,,主要用于改變電子裝置中電壓和頻率、直流交流轉(zhuǎn)換等,,是電子裝置中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心,。

功率半導(dǎo)體器件種類眾多,按集成度可分為功率IC、功率模塊和功率分立器件三大類,其中功率分立器件中MOSFET,、功率二極管、IGBT占比較大,,是最主要的品類,。

根據(jù)iHS預(yù)測(cè),MOSFET和IGBT將是2020-2025年增長(zhǎng)最強(qiáng)勁的半導(dǎo)體功率器件,。增長(zhǎng)的市場(chǎng)空間被行業(yè)專家拆解成兩個(gè)方面:折舊帶來(lái)的替換市場(chǎng)以及電氣化程度加深帶來(lái)的新增市場(chǎng),。既然新增市場(chǎng)源于電氣化程度的加深,那么這里能對(duì)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模造成較大影響的下游行業(yè)最直觀的就是電動(dòng)汽車行業(yè),。這一判斷的依據(jù)主要來(lái)源于,隨著電動(dòng)化程度加深,,汽車半導(dǎo)體用量翻倍以上的增長(zhǎng),。根據(jù) strategic analysis 數(shù)據(jù),傳統(tǒng)燃油車的半導(dǎo)體用量為 338 美金單輛車,,電動(dòng)汽車的半導(dǎo)體用量達(dá)到了 704 美金,, 增長(zhǎng)幅度達(dá)到 108%。電動(dòng)車新增的半導(dǎo)體用量集中在功率器件產(chǎn)品,,單輛汽車將新增 282 美金的功率器件用量,。功率器件在單輛車的半導(dǎo)體用量占比從汽油車的21%提升至電動(dòng)車的55%。增加的用量主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面,,一是電機(jī)控制系統(tǒng)新增大量功率器件應(yīng)用,;二是充電樁、汽車充電器新增大量功率器件需求

下面就以電動(dòng)汽車為例,,介紹ITECH在電動(dòng)汽車用大功率 IGBT 模塊測(cè)試解決方案,。如下是一款用于乘用車電機(jī)控制器的IGBT模塊(規(guī)格見(jiàn)圖一),我們知道,,IGBT模塊功率循環(huán)試驗(yàn)是機(jī)械連接壽命考核的重要項(xiàng)目,,這里客戶需要同時(shí)老化6個(gè)IGBT模塊,要求Power cycling Iload回路恒流源要滿足:30V/400A/12kW

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圖一

企業(yè)供圖,,下同

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注:功率循環(huán)power cycling顧名思義就是讓芯片間歇流過(guò)電流產(chǎn)生間隙發(fā)熱功率,,從而使芯片溫度波動(dòng)。因?yàn)闊嵩礊樾酒陨戆l(fā)熱,,所以一般稱之為主動(dòng)加熱,。功率循環(huán)的周期一般為3~5秒。通過(guò)功率循環(huán)試驗(yàn)可以檢驗(yàn)出IGBT模塊在規(guī)定壽命次數(shù)內(nèi),,是否會(huì)出現(xiàn)因發(fā)熱導(dǎo)致綁定線脫落,,斷裂或芯片焊層分立等產(chǎn)品失效的問(wèn)題

ITECH的解決方案:

依照標(biāo)準(zhǔn)要求,,在一個(gè)功率循環(huán)周期內(nèi),給待測(cè)物IGBT模塊施加恒定的電流Iload,,當(dāng)結(jié)溫Tj升高至Tjmax時(shí),,關(guān)閉輸出;當(dāng)結(jié)溫下降到Tjmin時(shí),,再次打開(kāi)輸出,。以此循環(huán),檢測(cè)IGBT模塊是否失效,。

由于IGBT主回路的通斷是由柵極電壓VG控制的,,這里VG電源提供恒定的30V電壓,當(dāng)需要關(guān)斷功率管主回路的時(shí)候,,通過(guò)關(guān)斷VG電源,,則驅(qū)動(dòng)電壓失能,IGBT主回路關(guān)斷,。根據(jù)客戶的需求,,我們通過(guò)IT6015D-80-450為IGBT模塊老化提供恒定的Iload電流,使用IT6862A為柵極提供 30V使能電壓,,這套方案的優(yōu)勢(shì)在于,,客戶有上系統(tǒng)的需求,ITECH提供的15KW電源除滿足客戶的參數(shù)要求外,,3U的高功率密度滿足系統(tǒng)高度集成的需求,;另外IT6862A高精度線性電源,滿足用戶高精度低功耗的需求

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IGBT在電動(dòng)汽車上的占比很重,,其中直流充電樁30%的原材料成本是IGBT,,約占電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成本的一半,而電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)占整車成本的15-20%,,也就是說(shuō)IGBT占整車成本的7-10%,,是除電池之外成本第二高的元件,也決定了整車的能源效率,。IGBT在大多數(shù)情況下,,是被作為開(kāi)關(guān)使用(switch),開(kāi)關(guān),,簡(jiǎn)單的說(shuō),,就是用來(lái)控制電流的導(dǎo)通和截止的,開(kāi)關(guān)器件的電性能參數(shù)測(cè)試,,諸如:擊穿電壓,,開(kāi)態(tài)電流,靜態(tài)電流,閾值或截止電壓等等,,一定要在對(duì)應(yīng)的電路中進(jìn)行,,而構(gòu)成電路最簡(jiǎn)單,最直接的方式就是通過(guò)電源與負(fù)載,,ITECH作為專業(yè)的電源與負(fù)載生產(chǎn)廠家,,產(chǎn)品最高電壓可達(dá)2250V,電流最高可達(dá)2500A,,功率最高可達(dá)1152KW,,多達(dá)700+單機(jī)型號(hào),可覆蓋市面上絕大多數(shù)IGBT的規(guī)格,,無(wú)論您是作為單機(jī)測(cè)試,,還是用于系統(tǒng)集成,我們都可以提供完整的測(cè)試解決方案


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