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功率模塊的穩(wěn)態(tài)溫升測試方法

更新時間:2025-09-22      點擊次數(shù):215

       電動汽車行業(yè)是全球碳化硅功率模塊市場增長的主要驅(qū)動力。2020年至2024年,電動汽車行業(yè)銷售收入的年復(fù)合增長率為65.0%,家用電器、超快速充電器等其他行業(yè)的銷售收入年復(fù)合增長率為68.3%,這表明碳化硅功率模塊的應(yīng)用多樣化且市場覆蓋面廣泛。與碳化硅功率模塊相比,硅基功率模塊的物理極限(例如帶隙能量)限制了其有效處理更高電壓、頻率和溫度的能力。這會導(dǎo)致更大的能量損失和更低的散熱效率,而這些都是電動汽車、光伏儲能和鐵路運輸?shù)雀咝阅軕?yīng)用中的關(guān)鍵問題。

關(guān)鍵問題.jpg

       功率模塊的穩(wěn)態(tài)溫升測試是評估其在持續(xù)負(fù)載下散熱性能和安全性的關(guān)鍵環(huán)節(jié),需結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化流程與設(shè)備完成。

 

一、測試標(biāo)準(zhǔn)與限值

1、?安全規(guī)范要求?

      根據(jù)GB 4943標(biāo)準(zhǔn),金屬外殼溫升不得超過60℃,塑料外殼不超過75℃;內(nèi)部關(guān)鍵元件(如IGBT、二極管)的溫升需低于材料額定值的80%?,UL 1557進(jìn)一步要求功率模塊通過2000次冷熱循環(huán)測試,驗證散熱系統(tǒng)的可靠性。?

2、?熱阻計算模型?

      通過公式ΔΤ=RthJ-X·Ploss計算溫升,其中RthJ-X為結(jié)點到X點的熱阻,Ploss為功率損耗。需建立各元器件(如MOSFET、二極管)的損耗模型并修正為真實值。?

 

二、測試方法與設(shè)備

1、?接觸式測量?

      使用K型熱電偶直接貼附于關(guān)鍵部位(如接線端子、芯片表面),精度誤差±0.3~1℃,需配合數(shù)據(jù)采集儀實時記錄溫度曲線,熱電偶需用高溫膠固定,避免氣流干擾。?

 

2、?非接觸式測量?

      紅外熱成像儀適用于快速掃描或危險環(huán)境,誤差±2~5℃,需修正表面發(fā)射率及環(huán)境介質(zhì)影響,測試時需控制人員走動,減少溫度場擾動?。

 

3、?自動化測試系統(tǒng)?

      ATE系統(tǒng)可自動采集溫度數(shù)據(jù)并生成溫升曲線,提高效率與準(zhǔn)確性。需校準(zhǔn)變頻電源、回饋式負(fù)載設(shè)備等,確保測試條件符合額定參數(shù)?。

符合額定參數(shù)?.jpg

三、測試流程

1、?準(zhǔn)備階段?

      連接大功率電源與高速響應(yīng)負(fù)載,布置熱電偶或紅外探頭,測量初始環(huán)境溫度?,設(shè)備需每年校驗并在有效期內(nèi)使用。

 

2、?穩(wěn)態(tài)判定?

      持續(xù)運行至溫度波動≤2℃/小時(連續(xù)1小時),視為達(dá)到穩(wěn)態(tài)?,溫升值=實測溫度-環(huán)境溫度,需低于限值(如多數(shù)電器要求≤30K)。

 

3、?數(shù)據(jù)分析?

      評估散熱性能是否達(dá)標(biāo),若溫升異常需檢查損耗分布或散熱設(shè)計。

 

四、注意事項

1、?損耗定位?:通過臺式萬用表掃描卡分析各元器件損耗(如開關(guān)損耗、磁芯損耗),針對性優(yōu)化散熱。?

2、?環(huán)境控制?:避免氣流擾動,確保測試環(huán)境溫度穩(wěn)定。?

3、數(shù)據(jù)監(jiān)控:高分辨率八通道示波器搭配柔性電流探頭、光隔離探頭可以檢測元器件的電流、電壓瞬態(tài)變化,如短路、過載等。


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