NTC溫度傳感器測量IGBT模塊溫度

在IGBT模塊變流器裝置中，最關(guān)鍵的參數(shù)之一是IGBT芯片的溫度。直接測量的辦法是將溫度傳感器安裝在芯片上或者成為芯片的一部分。如此做將會減少承載芯片電流能力的有效區(qū)域。一個可行的替代方案用來確定芯片的溫度，從測量基板的溫度作為一個已知點開始，使用熱模型計算IGBT溫度。在許多英飛凌的電力電子模塊中，通常集成了熱敏電阻，也稱之為NTC，作為一個溫度傳感器以簡化精確的溫度測量的設(shè)計。文章來源：http://www.oldschoolsausage.com/sr/169.html
IGBT一些新封裝結(jié)構(gòu)的模塊中，內(nèi)部封裝有溫度傳感器(NTC)。如功率集成模塊(PIM)；六單元(EconoPACK)FS系列；三相整流橋(Econobridge)；EasyPIM；EasyPACK；Easybridge；四單元H-橋(Econo-FourPACk)；增強型半橋(Econodual+)等模塊內(nèi)均封裝有NTC溫度傳感器。NTC是負溫度系數(shù)熱敏電阻，它可以有效地檢測功率模塊的穩(wěn)態(tài)殼溫(Tc)。模塊內(nèi)封裝的NTC參數(shù)完全相同。NTC是安裝在硅片的附近以實現(xiàn)緊密的熱耦合，根據(jù)不同的模塊，可將用于測量模塊殼溫的溫度傳感器與芯片直接封裝在同一個陶瓷基板(DCB)上，也可以將NTC安裝在一個單獨的基板上，大大簡化模塊殼溫的測量過程，如下圖所示。轉(zhuǎn)載請注明出處：http://www.oldschoolsausage.com/ 圖3所示，NTC與IGB或二極管芯片位于同一陶瓷基板上，模塊內(nèi)使用隔離用硅膠填充，在正常運行條件下，它是滿足隔離電壓的要求。EUPEC在IGBT模塊最終測試中，對NTC進行2.5KV交流，1分鐘100%的隔離能力測試。但根據(jù)EN50178的要求，必須滿足可能出現(xiàn)的任何故障期間保持安全隔離。由于IBGT模塊內(nèi)NTC可能暴露在高壓下(例如：短路期間或模塊燒毀后)，用戶還須從外部進行安全隔離。
如圖4所示，當模塊內(nèi)部短路過流，或燒毀的過程中連線會熔化，并產(chǎn)生高能量的等離子區(qū)，而所有連線的等離子區(qū)的擴展方向都無法預(yù)期，如等離子區(qū)接觸到NTC，NTC就會暴露在高壓下，這就是用戶需在外部進行安全隔離的必要性。 1可靠隔離的措施
要實現(xiàn)可靠隔離，可以采用多種不同的方法，在某些應(yīng)用中，NTC傳感器本身的隔離能力已經(jīng)足夠。由于每個應(yīng)用情況不同，而且用戶內(nèi)部設(shè)計標準也各不相同，因此，應(yīng)根據(jù)各自的用途，設(shè)計符合要求的隔離。最常用的外部隔離方法是：將NTC與比較電路，通過光耦與控制邏輯隔離開，如圖5所示。 在隔離失效的情況下，可能會在高壓與NTC之間產(chǎn)生一個通路，如下圖所示： 該通路可能是在失效事件中移動的鍵合線改變位置造成，或者失效事件中電弧放電產(chǎn)生的等離子體通道。因此，內(nèi)部NTC的隔離只能滿足功能隔離。如果需要加強隔離，需要在外部添加額外的隔離層。在最近幾年中，以下幾種方法已被證明是可行的選擇，其中：