如何检测智能功率模块故障?IPM内部功能机制阐述

智能功率模块将是下述内容的主要介绍对象，通过这篇文章，小编希望大家可以对智能功率模块的相关情况以及信息有所认识和了解，详细内容如下。

一、智能功率模块内部功能机制

智能功率模块内置的驱动和保护电路使系统硬件电路简单、可靠，缩短了系统开发时间，也提高了故障下的自保护能力。与普通的IGBT模块相比，智能功率模块在系统性能及可靠性方面都有进一步的提高。

保护电路可以实现控制电压欠压保护、过热保护、过流保护和短路保护。如果智能功率模块中有一种保护电路动作，IGBT栅极驱动单元就会关断门极电流并输出一个故障信号(FO)。各种保护功能具体如下:

(1)控制电压欠压保护(UV):智能功率模块使用单一的+15V供电，若供电电压低于12.5V，且时间超过toff=10ms，发生欠压保护，封锁门极驱动电路，输出故障信号。

(2)过温保护(OT):在靠近IGBT芯片的绝缘基板上安装了一个温度传感器，当智能功率模块温度传感器测出其基板的温度超过温度值时，发生过温保护，封锁门极驱动电路，输出故障信号。

(3)过流保护(OC):若流过IGBT的电流值超过过流动作电流，且时间超过toff，则发生过流保护，封锁门极驱动电路，输出故障信号。为避免发生过大的di/dt，大多数智能功率模块采用两级关断模式。其中，VG为内部门极驱动电压，ISC为短路电流值，IOC为过流电流值，IC为集电极电流，IFO为故障输出电流。

(4)短路保护(SC):若负载发生短路或控制系统故障导致短路，流过IGBT的电流值超过短路动作电流，则立刻发生短路保护，封锁门极驱动电路，输出故障信号。跟过流保护一样，为避免发生过大的di/dt，大多数智能功率模块采用两级关断模式。为缩短过流保护的电流检测和故障动作间的响应时间，智能功率模块内部使用实时电流控制电路(RTC)，使响应时间小于100ns，从而有效抑制了电流和功率峰值，提高了保护效果。

当智能功率模块发生UV、OC、OT、SC中任一故障时，其故障输出信号持续时间tFO为1.8ms(SC持续时间会长一些)，此时间内智能功率模块会封锁门极驱动，关断智能功率模块;故障输出信号持续时间结束后，智能功率模块内部自动复位，门极驱动通道开放。

可以看出，器件自身产生的故障信号是非保持性的，如果tFO结束后故障源仍旧没有排除，智能功率模块就会重复自动保护的过程，反复动作。过流、短路、过热保护动作都是非常恶劣的运行状况，应避免其反复动作，因此仅靠智能功率模块内部保护电路还不能完全实现器件的自我保护。要使系统真正安全、可靠运行，需要辅助的外围保护电路。

二、智能功率模块IPM故障检测

IPM检测的主要方法有直观检查法、电压测量法、电阻测量法和代换法4种。若采用示波器测量它的输出端信号波形效果会更好。因IPM最常见的故障现象是功率管损坏。

首先，将数字万用表置于二极管挡(PN结压降测量挡)，测量300V供电端子与地间的正向导通压降为0.403V，反向导通压降为无穷大(显示的数字为1)。

然后，将数字万用表置于二极管挡，测量U、V、W3个输出端子与300V供电端子P+间的正向导通压降为0.448V，反向导通压降为无穷大(显示的数字为1)。

接下来，将数字万用表置于二极管挡，测量U、V、W3个输出端子与接地端子P−间的正向导通压降为0.448V，反向导通压降为无穷大(显示的数字为1)。

若以上测量的导通压降为0或过小，说明功率管击穿或漏电;若正、反向都为无穷大，说明功率管开路或内部线路开路。

最后，小编诚心感谢大家的阅读。你们的每一次阅读，对小编来说都是莫大的鼓励和鼓舞。最后的最后，祝大家有个精彩的一天。