IGBT功率自行车和寿命测试

我从来不擅长引入话题。在我演讲,我直接进入主题,或从一个笑话开始。我妈妈总说我可能是一个喜剧演员。我更喜欢坐。奇怪的是,这让我成为一个工程师。虽然这介绍没有让我更接近我的实际的话题,我想有些人滚回他们的眼睛和交叉双臂。太好了。请继续阅读。

但是我们今天的话题是一个严重的:IGBT功率自行车和寿命测试。虽然这个话题可能不是至关重要的智能手机操作系统将使你的生活更容易,igbt景观塑造我们的技术已经有很长一段时间。汽车、火车、飞机、船、发电机、逆变器、电源、甚至你的洗衣机,已收到的一些“IGBT-love。“以我的洗衣机为例,众所周知打破我的洗衣篮充满时,或者在所有的衣服仍浸泡在冷水,我想强调可靠性的主题。

的一个典型应用igbt是三相逆变电路。这些逆变器电路可以变化十分明显,因为汽车,例如,可以在不同的速度旋转。在12到24 RPM风力涡轮机转动,当汽车在汽车可以达到几千RPM。这意味着igbt不得不承受负载,从连续到short-pulsed。电子这可能是一个相当艰苦的活动;像感恩节之后想去跑步。你心跳快,你开始出汗,所有你要做的是找一个很酷的地方放松一下。本质上就是这样一个IGBT,。形变场应力应用于设备可以是致命的,而且往往与许多不同的失效模式像死连接失败,键合线裂纹,和许多更多。然而,随着“形变场”所暗示的,这可以通过智能设计,解决材料科学和尽可能的冷静。 It’s high school all over again.

图1:IGBT逆变电路

三个主要的组件在一个IGBT可分为死连接,死互连和DBC /基板。这些都是研究的焦点(在下面的例子),在新思想的继续出现,还需要进行测试和验证。

考虑到热的问题直接关系到设备的生命周期,将会是最有效的测试热性能在组件或组装的生活,对吧?当然这是一个修辞问题,因为我已经有了答案。我很高兴你打不过。

我们可以做这个功能通过使用结构。你可以先问结构功能是什么?结构功能…深呼吸…热阻和电容网络描述从热源的热流路径外,通过测量热瞬态(温度随时间变化)。如果你知道我在说什么,然后你可以直接去收集200美元。如果不是,那么你应该高兴我们不是玩垄断。

本质上源于热瞬态测量结构功能。热瞬态测量温度随时间变化的。简单。小硅层可能降温速度比300公斤散热器,导致整个系统最初变化非常快,慢,然后当我们搬到更大的层。因此结果看起来像一个指数函数(图2)。或者是我喜欢称之为,“I-hope-my-device-didn 't-get-too-hot-curve,”

图2

通过假设每个材料内部形成一个热阻和电容层的一个系统,一个等价RC-Network可以形成。

鉴于每一层都有不同的属性,整体时间常数τ表现不同的热传播通过系统。这种瞬态后转换为结构功能和能代表我们整个系统的热。

图3:RC网络

图4 -结构函数显示热阻和电容从最小的最大(左)(右)层

有趣的方面是,我们现在有收集信息热流实际上是如何影响旅行时通过系统。这甚至可以耦合到几何信息:

现在,数学家可能会说,我们可以让地区“A”无限大,我们不会有这个问题。然而,普通工程师通常是快乐的理解它是如何工作的应用程序。我也不愿看到汽车将是什么样子的大铜盘。

图5 -概念图面积趋于无穷

measurement-aficionados,结构的使用功能提出了两个(或更多)的问题。这有利于我们在功率自行车是怎么做的?为什么我们想要的结构功能?Surpisingly这是一个简单的答案。在功率自行车的黑暗时代,2000年以前,它就足以知道总热阻。随着发展越来越复杂,甚至小层优化,这是完全不够的。死连接失败?键合线吗?或者是一个糟糕的热界面造成问题?你可以把你的头发。 We do not want that. We like your metaphorical hair. Ultimately we want to have a look into the system and find out why it is failing, before it actually fails. Before you comment and say that you have a solution, or a crystal ball, I want to provide a concrete example.

Vce (collector-emitter电压)可以增加设备开始时失败。然而,有两种方法Vce可以失败:

1。bondwires裂纹,导致更高的电阻提高电压。更高的电压也意味着更高的权力。稍微改变了臭名昭著的B.I.G.的话密苏里州,密苏里州的权力的热量。

图6 -键合线分离操作期间

2。热阻路径增加,导致设备越来越热。随着设备越变越热,电压上升,导致更高的功率。再一次,莫热,密苏里州的权力。

图7 -死附加变性在多个周期在操作期间

从本质上讲,这些影响是很难分开的,除非我们有一个不同的方法。我听起来像一个坏了的唱片,但是…。结构功能!用结构函数我们可以确定热路径增加。如果没有,那么它就是一个键合线的问题,反之亦然。是的,是的,我需要的是总热阻的增加。错了!我知道怎么解决?在哪里我看到实际的变化在整个生命周期中,如果我不把热特性和功率自行车吗?你可能想要删除设备,做一些S.A.米测量,或有不同的测试站…来吧。 Why go through all the trouble if all the information could be directly at your fingertips?

其实我想说什么呢?总之观点不仅是重要的单一的对系统的影响,特别是在热阻有直接影响。此外,有些人可能认为,新材料是强大的足以被忽视,但看到很多例子,这不是唯一的区域是热重要。与新发展,不同的设置和现场应用,所有的因素可以改变从应用程序到应用程序。这种变化应该是一个可衡量的价值,而不仅仅是一个表达式,如果设备持续了一百或一百万小时。

如果你想知道更多关于我们做什么,看看我们的解决方案可以解决上述问题,然后随时查看我的意图片和视频。

图8 -花哨的图片(1500电力测试仪)