功率模块IGBT、IPM、PIM 区别及应用
功率模块IGBT、IPM、PIM 区别及应用
2012-10-12 12:29:37|  分类：工作方面|举报|字号订阅
区别：
1，IGBT单管：分立IGBT，封装较模块小，电流通常在50A以下，常见有TO247 TO3P等封装。
2，IGBT模块：即模块化封装的IGBT芯片，块化封装就是将多个IGBT集成封装在一起，常见的有1in1,2in1,6in1等。
3，PIM模块：集成整流桥+制动单元（PFC）+三相逆变（IGBT桥）
4，IPM模块：即智能功率模块，集成门级驱动及众多保护功能（过热保护，过压，过流，欠压保护等）的IGBT模块。
AW控制柜报E0072  对应轴为：东芝PIM  型号：MIG100J7CSA0A  AW放大器型号：RFX1100-03 (此型号只有1~6轴控制）
随后整理1：AMP拆卸步骤
2：功率模块检查方法及接线定义
功率模块的检修方法和注意事项
功率模块输入的直流电压（P、N之间）一般为260V-310V左右，而输出的交流电压为一般不应高于220V。如果功率模块的输入端无310V直流电压，则表明该机的整流滤波电路有问题，而与功率模块无关；如果有310V直流电压输入，而U、V、W三相间无低于220V均等的交流电压输出或U、V、W三相输出的电压不均等，则可初步判断功率模块有故障
但有时也会因电脑板输出的控制信号有故障，导致功率模块无输出电压，维修时应注意仔细判断。（可使用部件替换法）
在未连机的情况下，也可用测量U、V、W三相与P、N二相之间的阻值来判断功率模块的好坏。测量方法如下：
1、用指针万用表的红表笔对P端，用黑表笔分别对U、V、W端，其正向阻值应为相同。如其中任何一相阻值与其它两相阻值不同，则可判定该功率模块损坏；用黑表笔对N端，红表笔分别对U、V、W三端，其每项阻值也应相等。如不相等，也可判断功率模块损坏。应更换。
2、用电子万用表时方法与指针万用表正好相反，用电子万用表红表笔对N端，黑表笔对U、V、
W，其阻值应相同。黑表笔对P端，红表笔对U、V、W，其阻值应相同。（此方法由合肥技术服务中心王永见老师提供）
3、功率模块的连接线序问题：无论何种型号，普通功率模块基本上具有七个连接点“P、N、U、V、W、10芯连接排、11芯连接排（部分机型可能没有）”芯(功率模块带电源开关的没有），维修人员在更换模块前，务必用纸笔记下不同线对应于哪一个名称的连接点，以便再次连接时可以一一对应不会出现错误，特别提醒，不同的模块七个连接点位置会有很大的差异，切不可只记连线位置！七个点中：“P”用来连接直流电正极，在有些模块中也可能标识为“＋”；“N”用来连接直流电负极，在有些模块中也可能标识为“-”；“U、V、W”为压机线，多数按照“UVW--黑白红”的顺序进行连接，但也有很多例外（如变频一拖二），建议按照外机原理图进行连接；“10芯连接排”是模块的控制信号线，该线有反正之分，已经通过端子的形状进行限定，安装时应确保插接牢固；“11芯连接排”是模块驱动电源，有的机型可能没有，该线也分反正，已经通过端子的形状进行限定，
安装时确保插接牢固，请维修人员注意，“P、N、U、V、W”任意两条线连错，只需要一次开机上电就会造成无法预料的模块损坏。
注意：更换模块时，切不可将新模块接近有磁体，或用带静电的物体接触模块，特别是信号端子的插口，否则极易引起模块内部击穿。
当确认模块需要更换时，请注意检查室外电脑板是否已经放电完成，因为故障机往往耗电回路已经烧断，放电速度相对缓慢。可通过目测外板指示灯是否完全熄灭，也可
以直接用万用表直流档检测P-N之间的电压是否已经低于36V。确认放电完成后才可以拆卸模块。该要点关系到人身安全，同时也可避免新更换的模块，在安装时被高压打坏。
交流变频机停机故障现象对照（大致判断，供参考）
在采取以下判断步骤前，请务必开机让空调运行一段时间（10分钟以上），通常内机会报出故障代码，根据故障代码可以帮助维修人员，最快速的到问题根源，而不需要耗费精力。如果一段时间后仍没有故障代码的输出，或仍无法确定具体故障部件，则可以结合以下现象推测故障部位
戚薇资料将变频机外机壳打开，内机开机后注意外机运行时的状态
最热门的专业序号外机运行状态推断故障原因进一步确认建议
1 外机电脑板上任何指示灯都不亮，风机不启，压机不启可能是外机主回路有问题，可能有问题的对象是整流桥击穿，保险丝烧，电抗器烧，端子接触不良直接检测一下康乃馨的养殖方法
端子排上的黑白线间电压，是否有220V左右，如没有；且内机电源和运行灯都亮则是内机故障
2 外机电脑板上仅显示高压的红灯亮，其他指示灯都不亮，风机不启，压机不启可以怀疑外电脑板（主控板）坏，可确认一下P-N之间是否有310V直流电，如果有，
则基本就是电脑板问题，需要更换
3 外机电脑板上所有指示灯都亮，风机不启，压机不启此种情况可能为外机传感器故障，或可能为，电脑板故障将外传感器拔下，逐个测量传感器是否有开短路现象，如
果传感器正常，可重点怀疑电脑板
4 外电脑板所有指示灯亮，压机不启或启动后马上停机，风机启动不久即停机多因为压机不良或功率模块不良引起，也可能是外电脑板不良。将10芯排线从模块上拔掉，如果情况依旧出现，可基本判断是电脑板问题，如果该故障现象消失，则应该是功率模块或压机问题。
5 外电脑板所有指示灯亮，压机运转，风机不转或运转缓慢。多为电机损坏，或者电脑板风机驱动部分出问题将风机拔下，压机运转后，测试电脑板上风机端子靠两边的
接头，看有无220V电压。如果没有，则电脑板坏，否则风机坏
引用：
正确贴退热贴位置图片
IGBT是先进的第三代功率模块，工作频率1-20KHZ，主要应用在变频器的主回路逆变器及一切逆变电路，即DC/AC变换中。例电动汽车、伺服控制器、UPS、开关电源、斩波电源、无轨电车等。问世迄今有十年多历史，几乎已替代一切其它功率器件，例SCR、GTO、GTR、MOSFET，双极型达林顿管等，目今功率可高达1MW的低频应用中，单个元件电压可达4.0KV（PT结构）— 6.5KV（NPT 结构），电流可达1.5KA，是较为理想的功率模块。
追其原因是第三代IGBT模块，它是电压型控制，输入阻抗大，驱动功率小，控制电路简单，开关损耗小，通断速度快，工作频率高，元件容量大等优点。实质是个复合功率器件，它集双极型功率晶体管和功率MOSFET的优点于一体化。
又因先进的加工技术使它通态饱和电压低，开关频率高（可达20KHZ），这两点非常显著的特性，最近西门子公司又推出低饱和压降（2.2V）的NPT—IGBT 性能更佳，相继东芝、富士、IR、摩托罗拉亦已在开发研制新品种。
IGBT发展趋向是高耐压、大电流、高速度、低压降、高可靠、低成本为目标的，特别是发展高压变频器的应用，简化其主电路，减少使用器件，提高可靠性，降低制造成本，简化调试工作等，都与IGBT有密切的内在联系，所以世界各大器件公司都在奋力研究、开发，予估近2-3年内，会有突破性的进展。目今已有适用于高压变频器的有电压型HV-IGBT，IGCT，电流型SGCT等。
2 关断浪涌电压
在关断瞬时流过IGBT的电流，被切断时而产生的瞬时电压。它是因带电动机感性负载（L）及电路中漏电感（Lp），其总值L＊p = L + Lp则Vp＊= Vce + Vp 而Vp = L＊p di/dt在极端情况下将产生Vp＊Vces（额定电压）导致器件的损坏发生，为此要采取尽可能减小电感（L），电路中的漏电感（Lp）—由器件制造结构而定，例合理分布，缩短到线长度，适当加宽减厚等。
3 恢复浪涌电压
续流二极管是为当IGBT下臂关断，电感性电流就可在上臂续流管提供通路，（这时处正向导通），它将减小di/dt值，防止产生过电压。但又当下臂导通时，续流二极管反向恢复，变为负值而关断，电流将要下降为零值，因Lp存在要产生浪涌电压，阻止电流的下降，尤其当使用硬恢复二极管时，将产生较高的反向恢复di/dt值，可导致很高的瞬时电压出现。
4 缓冲电路形式
用以控制关断浪涌电压和恢复浪涌电压，以减少模块的开关损耗及瞬时过电压值而采用的。虽然IGBT具有强大的开关安全工作区，但需控制瞬时电压值，而缓冲电路在每次开关循环中都可通过IGBT放电，故有一定功耗产生，但能确保使用的安全。
图1 通用IGBT缓冲电路
图1-A仅有一个低电感量的电容器组成，对小功率一单元模块，可接在C 和E之间，对六合一封装模块可接P 和N 之间，对减小瞬变电压有效、简单、成本低、适用小功率器件。
欢乐颂3露西真实身份图1-B使用快速二极管，它可箝住瞬变电压，从而抑制与母线寄生电感，作减幅振荡。RC为时间常数，设为开关周期1/3（即τ= T/3 = 1/3fz），适用中功率器件。
图1-C类似B图，但具有更小的回路电感，它直接于每个IGBT的C极和E极，并使用一个小型RCD（阻容二极管）效果较好，能抑制缓冲电路的寄生振荡，适用大功率器件具体推荐值见表1。
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5 减小功率电路的电感
浪涌电压的能量与1/2LpI 成正比，因此减小Lp是主要的，可选用多层正负交叉，宽偏形迭层母线，包括IGBT间联接，与大电容器的联接等，例大功率变频器的母排等，都采用上述方法，例罗克韦尔A-B公司等变频器就是这样的方法来减小功率电路的电感。
6 接地回路形式
当栅极G驱动或控制信号与主电流共用一个电流路径时，会导致接地回路，这可能出现本应地电位，而实际有几伏的电位值，使本来偏置截止的器件，就可能发生导通，而造成误动作。因此在大功率IGBT应用中，或di/dt很高时，就难发生上述现象的发生，故对不用容量的器件，有下述三种电路见图2。
图2 避免接地回路噪声
图2-A存在共地回路电位问题的，它的栅极电路地线与主电路（一）母线相通，适用于＜100A六合一封装器件，但仍要高反偏置电压5-15V。
图2-B对下半臂器件选用独立栅极电源供电，采用辅助发射极和就近驱动电源介耦电容的方法，能使接地回路噪声得到最好抑制，适用200A以下模块。
图2-C对下半臂每一个栅极驱动电路，都采用了分离绝缘电源，以消除接地回路的噪音问题，效果更好，适用≥300A的模块。
7 IGBT的损耗
是指IGBT在开通或关断过渡过程期间的功率损耗。当PWM信号频率＞5KHZ 时开关损耗会非常显著，因此在变频器使用时，必须正确的选择载波频率值的大小，是件重要的问题。具体如何选值，请参见2001年七期“变频器世界”期刊。此文由张选正撰写的，题目“变频器载波频率值正确选择的依据”一文。
总之载波频率的大小与器件的开关损耗，器件的发热，电流的波形，干扰的大小，电动机噪音和振动等有关的，因此不等功率的电动机和现场条件来正确选择载波频率值大小，亦是属变频器调试中一个
主要环节。
8 关于结温的大小
IGBT模块的芯片最大额定结温是150℃，在任何工作条件下，都不允许超过，否则要发生热击穿而造成损坏，一般要留余地，在最恶劣条件下，结温限定在125℃以下，但芯片内结温监测有难度，所以变频器的IGBT模块，都在散热器

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