IGBT模塊有哪些常見故障

一、過溫故障

• 散熱不良：模塊和散熱器之間安裝不夠緊密、散熱器表面平整度差、導(dǎo)熱硅脂不足或過量、風(fēng)扇老化轉(zhuǎn)速減小或停轉(zhuǎn)、散熱器體積過小等，均會(huì)導(dǎo)致散熱效率下降，IGBT模塊溫度升高。
• 電流過大：模塊開關(guān)頻率過大、過電流（過載等）、短路等，會(huì)使IGBT模塊功耗增加，產(chǎn)生大量熱量，若散熱系統(tǒng)無法及時(shí)散發(fā)，會(huì)導(dǎo)致模塊溫度升高。
• 溫度管理失效：驅(qū)動(dòng)電壓不足導(dǎo)致飽和壓降增加，或模塊余量不足導(dǎo)致電源電壓超過模塊的最大承受電壓，也可能引發(fā)過溫故障。

二、過電壓故障

• 關(guān)斷過電壓：IGBT關(guān)斷時(shí)，電路中的電感產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，導(dǎo)致集電極與發(fā)射極之間電壓急劇升高，若超過IGBT的耐壓極限，會(huì)造成器件擊穿損壞。
• 浪涌電壓：電網(wǎng)波動(dòng)、雷擊等外部因素引入的浪涌電壓，高幅值的電壓脈沖施加到IGBT模塊上，易導(dǎo)致絕緣層擊穿。
• 電壓管理失效：制動(dòng)單元設(shè)計(jì)無法匹配或失效導(dǎo)致總線直流電壓異常攀升、母線寄生電感過大、控制信號(hào)異常、開通速度過快等，也可能引發(fā)過電壓故障。

三、過電流故障

• 短路故障：負(fù)載短路、線路短路等導(dǎo)致IGBT模塊瞬間承受遠(yuǎn)超額定電流的大電流，產(chǎn)生大量熱量，使器件過熱損壞。
• 瞬態(tài)過電流沖擊：續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流、緩沖電容器的放電電流等瞬態(tài)電流，雖然持續(xù)時(shí)間短，但峰值高，超出IGBT承受能力時(shí)也會(huì)造成損害。
• 電流管理失效：驅(qū)動(dòng)信號(hào)誤動(dòng)作、死區(qū)時(shí)間不足等，也可能導(dǎo)致過電流故障。

四、驅(qū)動(dòng)電路異常

• 驅(qū)動(dòng)信號(hào)異常：驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅值、頻率、上升沿和下降沿等參數(shù)不符合要求，可能導(dǎo)致IGBT無法正常開關(guān)，出現(xiàn)誤導(dǎo)通、誤關(guān)斷等問題。
• 驅(qū)動(dòng)電源故障：驅(qū)動(dòng)電源電壓波動(dòng)、短路等，會(huì)影響驅(qū)動(dòng)電路的正常工作，進(jìn)而導(dǎo)致IGBT模塊失效。
• 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)缺陷：如門極驅(qū)動(dòng)電阻過大導(dǎo)致開關(guān)損耗增加，也可能引發(fā)故障。

五、機(jī)械損傷

• 安裝不當(dāng)：模塊主端子使用的螺栓過長、主端子與外接器件之間的瞬間扭力過大、模塊和散熱器之間的緊固扭力過大或不平衡等，可能導(dǎo)致模塊結(jié)構(gòu)損壞。
• 焊接問題：焊接溫度太高且時(shí)間太長，導(dǎo)致IGBT模塊內(nèi)部焊接點(diǎn)上的焊錫融化，影響器件性能。
• 振動(dòng)與沖擊：外部振動(dòng)或沖擊可能導(dǎo)致模塊內(nèi)部元件松動(dòng)或損壞。

六、器件老化

• 制造工藝缺陷：IGBT芯片制造缺陷、模塊制造缺陷等，可能導(dǎo)致模塊在使用過程中出現(xiàn)早期失效。
• 長期運(yùn)行磨損：長期運(yùn)行過程中，鍵合線老化、金屬化層重構(gòu)、焊接層退化等物理變化，會(huì)導(dǎo)致模塊性能下降，最終引發(fā)失效。
• 環(huán)境因素：高溫、高濕、強(qiáng)電磁干擾等惡劣環(huán)境，會(huì)加速IGBT模塊的老化過程。