測量無問題的IGBT模塊，一定是好模塊嗎？

    本篇文章我們談一談IGBT模塊的原理和測量、判斷。本篇文章本文只是論述由單只IGBT管子或雙管做成的逆變模塊，及其有關測量和判斷好壞的方法。IPM模塊不在本文討論內容之內。

    場效應管子有開關速度快、電壓控制的優點，但也有導通壓降大，電壓與電流容量小的缺點。而雙極型器件恰恰有與其相反的特點，如電流控制、導通壓降小，功率容量大等，二者復合，正所謂優勢互補。IGBT管子，或者IGBT模塊的由來，即基于此。從結構上看，類似于我們都早已熟悉的復合放大管，輸出管為一只PNP型三極管，而激勵管是一只場效應管，后者的漏極電流形成了前者的基極電流。放大能力是兩管之積。

    IGBT管子的等效電路及符號如下圖：

    常用IGBT單、雙管模塊（CM200Y-24NF）的引腳功能圖如下：

    FP24R12KE3 集成式模塊的引腳功能圖：

    在拆機前，可對模塊的好壞進行大致的測量，來進行初步的判斷。以上圖為例：4、5、6端子即為變頻器的U、V、W輸出端，22、24分別為變頻器內部直流主電路的P（+）端和N（-）端。找到這5個端子后，用數字或指針式萬用表都可以測量了。U、V、W三端子都對P、N端子有正、反向電阻。在IGBT管子正常的情況下，管子C、E之間電阻是無窮大的。只能測出管子上并聯的6只二極管的正、反向電阻。如果把4、5、6端子看成三相交流輸入端的話，六只二極管相當于一個三相整流橋電路，用測量和判斷三相整流橋的方法就可以了。

    一、在線測量：

    1、測量這個“三相整流橋”不正常了，則為模塊損壞了；

    2、測量這個“三相整流橋”是正常的，還不能確定模塊就是好的。應打開變頻器的主電路板，進行進一步的測量和驗定。即測量觸發端子及內電路是否正常。因觸發端子上往往并聯了10k（大功率機型并聯3k）左右的電阻，所以觸發端子的正反向在線在阻都應為所并聯電阻的阻值。這6個觸發端子的阻值都應是一樣的。如某一路觸發端子有了正反向電阻的差異，或是有電阻變小的現象，排除驅動電路的故障后，則是此模塊已損壞了。

    3、觸發端子的電阻測量也正常了，一般情況下認為模塊基本上是好的。但此時宣布模塊絕無問題，似乎尚為時過早。見后敘。

    二、脫機測量：

    1、此法常用于大功率單、雙模塊和新購進集成式模塊的的測量。

    將單、雙管模塊脫開電路后（或為新購進的模塊），可采用測量場效應管子（MOSFET） 方法來測試了。MOSFET的柵陰極間有一個結電容的存在，故由此決定了極高的輸入阻抗和電荷保持功能�？衫�用此一特點有效地檢測IGBT管子的好壞。

    方法是：將指針式萬用表打到x10k檔，黑表接C極，紅表筆接E極，此時所測量電阻值近乎無窮大；搭好表筆不動，用手指將C極與G極碰一下并拿開，指示由無窮大阻值降為200k左右；過幾十秒鐘甚至于更長一點的時間，再測一下C、E間電阻（仍是黑表筆接C極），仍能保護200k左右的電阻不變；搭好表筆不動，用手指短接一下G、E極，C、E極之間的電阻又重新變為接近無窮大。

    實際上，用手指碰一下C、G，是給柵、陰結電容充電，拿開手指后，因此電容無放電回路，故電容上的電荷能保持一段時間。此電容上的充電電壓，為正向激勵電壓，使IGBT管子出現微導通，C、E之間的電阻減��；第二次用手指短接G、E時，提供了電容的放電通路，隨著電荷的泄放，IGBT的激勵電壓消失，管子變為截止，C、E之間的電阻又趨于無窮大。

    手指相當于一只阻值為kΩ級的電阻，提供柵陰極結電容充、放電的通路；因IGBT管子的導通需較高的正向激勵電壓（10V以上），所以用萬表的x10k檔，此檔位內部電池供電為9V或12V，以滿足IGBT管子激勵電壓的幅度。

    對觸發端子的測量，還可以配合電容表測其容量，以增加判斷的準確度。往往功率容量大的模塊，兩端子間的電容值也稍大。

    2、下面為雙管模塊CM100DU-24H和SKM75GB128DE，及集成式模塊FP24R12KE3，用MF47C指針式萬用表，×10k檔測量得出的數據：

    CM200Y-24NF模塊：主端子C1，C2E1 E2 觸發端子C1 E1 C2 E2；觸發后為C、E電阻為250k；

    用電容表200nF檔測量為36.7nF，反測（黑筆搭G端子，紅筆搭E端子）為50 nF。

    SKM75GB128DE 主端子同上，觸發后C、E電阻為250k；

    觸發端子電容:正測4.1 nF,反測12.3 nF。

    FP24R12KE3 集成模塊,也可采用此法,觸發后為C、E電阻為200k左右；

    觸發端子電容正測6.9 nF,反測10.1 nF。

    三、在線測量或脫機測量之后的上電測量，才能最后確定模塊的好壞：

    修復一臺37kW東元變頻器，檢查為逆變模塊損壞，型號為CM100DU-24H。購得一塊相同型的模塊，走了一遍脫機測量的所有“程序”，確認模塊無問題后，裝機試驗。三相輸出電壓很不平衡，徹底檢查驅動電路確認無故障后，將三相U、V、W輸出對三相供電的零線測量（用指針式萬用表直流500V檔），U相,W相直流成分為零.而V相約有300V的直流負壓。由此判斷：V相下管導通良好，而上管導通不良，致使V相對零線有負電壓輸出。而V相上管，恰巧就是新換上的模塊。另購一只CM100DU-24H更換后，三相輸出正常。管子的故障，是內部MOSEFT管子正常，因而在線或脫機測量均正常。而內部輸出管C、E極間導通內阻變大。說明了一件事，即使是細致測量后，認為是好的逆變模塊，也不能百分之百斷定就是沒有問題的。萬用表的測量判斷能力畢竟是有限的。對接入電路上電后反映出的問題，不要存有先入之見，認為模塊不可能是壞的，從而造成對故障的誤斷，使檢修走入彎路！