IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷追Q電力電子裝置的“心臟”,其能夠根據(jù)裝置中的信號(hào)指令來調(diào)節(jié)電路中的電壓、電流、頻率、相位等,以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控的目的。作為國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),其在電動(dòng)汽車與新能源裝備、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用極廣。
IGBT模塊在工作過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量,這些熱量主要來源于IGBT芯片的功率損耗。為防止芯片溫度過高而損壞,就需要將IGBT芯片上產(chǎn)生的熱量有效地傳導(dǎo)出去,良好的散熱性直接影響到IGBT模塊的壽命及穩(wěn)定性。
01 項(xiàng)目背景
某大型芯片廠商主要生產(chǎn)IGBT模塊產(chǎn)品,其產(chǎn)品應(yīng)用十分廣泛,且從研發(fā)、設(shè)計(jì)、組裝、生產(chǎn)都是完全自主。該客戶需要在生產(chǎn)研發(fā)環(huán)節(jié)中測(cè)量IGBT在不同功率下各子模塊和整機(jī)工作溫度曲線,最高溫度及穩(wěn)定運(yùn)行溫度;銀導(dǎo)線在不同功率驅(qū)動(dòng)下溫度是否正常;產(chǎn)品零部件耐熱情況,以及整個(gè)模塊散熱走勢(shì)圖,并收集測(cè)試數(shù)據(jù),進(jìn)行后續(xù)模塊改進(jìn)工作。
02 項(xiàng)目痛點(diǎn)
?傳統(tǒng)檢測(cè)有誤差
傳統(tǒng)熱電偶檢測(cè)方式以熱電偶測(cè)量為主,該客戶用熱電偶傳感器靠近散熱器(硅膠材質(zhì))接觸點(diǎn)做溫度數(shù)據(jù)采集時(shí),采集溫度和真實(shí)溫度有一定誤差。
由于銀導(dǎo)線比較脆,布線也比較密集,雜亂的熱電偶布線也影響現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試,且高溫就會(huì)融化損壞產(chǎn)品,對(duì)于測(cè)試流程,非接觸式測(cè)溫是更好的選擇。
采用熱電偶來測(cè)溫,只能做單點(diǎn)測(cè)試和對(duì)散熱器做測(cè)試,測(cè)試結(jié)果對(duì)IGBT正常運(yùn)行過程中有幫助,對(duì)于生產(chǎn)研發(fā)IGBT廠家來說,沒有參考價(jià)值,傳統(tǒng)方式所得到的數(shù)據(jù)真實(shí)性也需要多次反復(fù)認(rèn)證。
03 需求分析
針對(duì)上述訴求,要滿足用戶準(zhǔn)確的溫度采集、非接觸式測(cè)溫、針對(duì)“面”的溫度分析需求,采用熱成像技術(shù)無疑是最佳方案。
熱成像技術(shù)不僅能直觀地看清楚IGBT在工作時(shí)的發(fā)熱情況及發(fā)熱是否正常,對(duì)于子模塊散熱不正常的問題可以提前監(jiān)測(cè)做排查處理,避免因子模塊銀導(dǎo)線太近或大電流引起導(dǎo)線過熱而出現(xiàn)故障,從而影響產(chǎn)品正常工作穩(wěn)定性。同時(shí),熱成像檢測(cè)的溫度數(shù)據(jù)都是及時(shí)顯示和存儲(chǔ)的,方便用戶進(jìn)行報(bào)表分析和數(shù)據(jù)對(duì)比。
04 產(chǎn)品推薦
該客戶選用了高德智感的PS600+廣角鏡頭的配置進(jìn)行研發(fā)測(cè)試,該款熱像儀紅外分辨率高達(dá)640×480,搭配內(nèi)置的超分算法可以達(dá)到1280×960紅外分辨率,畫質(zhì)表現(xiàn)優(yōu)異,其測(cè)溫范圍覆蓋-40℃~2000℃,且同時(shí)支持20個(gè)點(diǎn)/線/區(qū)域全面溫度分析。
實(shí)際測(cè)試過程中,在針對(duì)散熱模塊進(jìn)行測(cè)溫時(shí),需要貼敷高溫膠帶,以免被反射紅外影響真實(shí)數(shù)值,影響測(cè)量結(jié)果。
結(jié)合PS600的智能測(cè)算目標(biāo)區(qū)域面積、分區(qū)域靈活設(shè)置發(fā)射率、激光測(cè)距等功能,以及0.4s的超快對(duì)焦速度和多項(xiàng)專業(yè)功能,讓這款產(chǎn)品足以應(yīng)對(duì)各類紛繁復(fù)雜的測(cè)溫場(chǎng)景。
05 項(xiàng)目?jī)r(jià)值
代替熱電偶檢測(cè),提升效率和精準(zhǔn)度
現(xiàn)場(chǎng)可以看出IGBT整體的發(fā)熱情況,產(chǎn)品在工作時(shí)的溫度及散熱分布,觀測(cè)線路溫度是否在正常溫度范圍內(nèi),正常工作的溫度范圍以及溫度曲線分布,都可以很直觀的顯示。
溫度響應(yīng)靈敏,溫升態(tài)勢(shì)全面掌握
測(cè)試環(huán)節(jié),銀導(dǎo)線的溫升非常快,從最初的室溫上升到最高的60℃時(shí)間曲線也很短。針對(duì)快速溫升,PS600可以詳細(xì)記錄溫升態(tài)勢(shì)分布圖,方便數(shù)據(jù)分析和整理。
非接觸式檢測(cè),各模塊測(cè)溫全覆蓋
紅外熱像儀是采用非接觸式測(cè)溫,不會(huì)對(duì)設(shè)備本身產(chǎn)生靜電或者其他干擾,且紅外熱像儀相比較熱電偶可以做任意點(diǎn)全局測(cè)量。