可先用萬用表的電阻檔(數(shù)字式萬用表的二極管檔、指針式萬用表R*100或R*1檔),分別測(cè)量R、S、T 3個(gè)電源端子對(duì)+、—端子之間的電阻值,其他驅(qū)動(dòng)器直流回路正、負(fù)端標(biāo)注為P、N,打開機(jī)器外殼后在主電路或電路板上可找到測(cè)量點(diǎn)。另外,直流回路的儲(chǔ)能電容是個(gè)比較顯眼的元件,由R、S、T端子直接搭接儲(chǔ)能電容的正、負(fù)極進(jìn)行電阻測(cè)量,也比較方便。
R、S、T 3個(gè)電源端子對(duì)+、-端子之間的電阻值,反映了三相整流電路的好壞,而U、V、W 3個(gè)輸出端子對(duì)+、—端子之前的電阻值,則能基本上反映IGBT模塊的好壞。將整流和逆變輸出電路簡(jiǎn)化一下,輸入、輸出端子與直流回路之間的測(cè)量結(jié)果便會(huì)一目了然。
VD1~VD6為輸入三相整流電路,R為充電電阻,KM為充電接觸器。C1、C2為串聯(lián)儲(chǔ)能電容。VD7~VD12為三相逆變電路中6只二極管。IGBT除非在漏電和短路狀態(tài)能沒出電阻變化,對(duì)逆變輸出電路我們能實(shí)際測(cè)出的只是6只二極管的正、反電阻值。這樣一來,整個(gè)驅(qū)動(dòng)器主電路的輸入整流和輸出逆變電路,相當(dāng)于兩個(gè)三相橋式整流電路。
用數(shù)字式萬用表測(cè)量二極管,將R、S、T搭接紅表筆,P(+)端搭接黑表筆,測(cè)得的是整流二極管VD1、VD3、VD5的正向壓降,為0.5V左右,數(shù)值顯示為540;如將表筆反接,則所測(cè)壓降為無窮大。如用指針式萬用表,黑表筆搭接R、S、T端,紅表筆搭接P(+)端,則顯示7KR正向電阻;表筆反接,則顯示數(shù)百KR。因充電電阻的阻值一般很小,如圖3-1所示電路,僅為幾歐,小功率機(jī)型為幾十歐,測(cè)量中可將其忽略不計(jì)。但測(cè)其R、P1正向電阻正常,而R、P(+)之間正向電阻無窮大(或直接測(cè)量KM常開觸頭之間電阻為無窮大),則為充電電阻已經(jīng)開路了。
整流電路中VD2、VD4、VD6及U、V、W端子對(duì)P(+)、N(-)端子之間的測(cè)量,也只能通過測(cè)量?jī)?nèi)部二極管的正反向電阻的情況來大致判定IGBT的好壞。
需要說明的是,橋式整流電路用的是低頻整流二極管模塊,正向壓降和正向電阻較大,同于一般硅整流二極管。而IGBT上反向并聯(lián)的6只二極管是調(diào)整二極管,正向壓降和正向電阻較小,正向壓降為0.35V左右,指針式萬用表測(cè)量正向電阻為4KR左右。
以上說到對(duì)端子電阻的測(cè)量只是大致判定IGBT的好壞,尚不能最后認(rèn)定IGBT就是好的,簡(jiǎn)易測(cè)量后,就對(duì)客戶說,輸出模塊是好的,會(huì)給自己帶來極大的被動(dòng),IGBT的好壞還需進(jìn)一步測(cè)量驗(yàn)證。如何檢測(cè)IGBT的好壞,得首先從IGBT的結(jié)構(gòu)原理入手,找到相應(yīng)有效的測(cè)量方法,如圖所以為IGBT等效電路和單、雙管模塊引腳圖。
場(chǎng)效應(yīng)晶體管有開關(guān)速度快、電壓控制容易的優(yōu)點(diǎn),但也有導(dǎo)通壓降大以電壓與電流容量小的缺點(diǎn)。而雙極型器件恰恰有與其相反的特點(diǎn),如電流控制容易、導(dǎo)通壓降小,功率容量大等,兩者復(fù)合,正所謂優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。IGBT或IGBT模塊的由來,即基于此。從結(jié)構(gòu)上看,類似于我們都早已熟悉的復(fù)合大管,輸出管為一只PNP型晶體管,而激勵(lì)管是一只場(chǎng)效應(yīng)晶體管,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。
單、又管模塊常在功率機(jī)型中得到應(yīng)用。大功率機(jī)型將其并聯(lián)作用,以達(dá)到擴(kuò)流的目的,下圖為單機(jī)模塊,將整流與逆變電路集成于一體。另外,有的一體化(集成式)模塊,將制動(dòng)單元和溫度檢測(cè)電路也集成在內(nèi)。
對(duì)主電路測(cè)量方法有兩種,即在線測(cè)量和脫機(jī)測(cè)量。
1:在線測(cè)量
1)上述測(cè)量方式是僅從輸入、輸出端子對(duì)直流回路之間來進(jìn)行的,是在線測(cè)量方法的一種,對(duì)整流電路的開路與短路故障則較明顯,但對(duì)逆變電路還需進(jìn)一步在線測(cè)量以判斷好壞。
2)打開驅(qū)動(dòng)器外殼,將CPU主板和驅(qū)動(dòng)板兩塊電路板取出,直接測(cè)量逆變模塊的G1、E1和G2、E2之間的觸發(fā)端子電阻,都應(yīng)無窮大。如果驅(qū)動(dòng)板未取下,模塊與驅(qū)動(dòng)電路相連接的,則G1、E1觸發(fā)端子之間往往并接有10KR電阻(大功率機(jī)型3KR左右),則正反電阻值均為10KR。有了正反電阻值的偏差,在排除驅(qū)動(dòng)電路的原因后,則證明逆變模塊已經(jīng)損壞。
3)觸發(fā)端子的電阻測(cè)量也正常,一般情況下認(rèn)為逆變模塊基本上是好的,但此時(shí)不能宣布該模塊絕對(duì)沒有問題。
2:脫機(jī)測(cè)量
1)此法常用于大功率單、雙管和新購進(jìn)一體驅(qū)動(dòng)模塊的測(cè)量。
將單、又管模塊脫開電路后,可采用測(cè)量場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOS、FET)的方法來測(cè)試該模塊。MOSFET的柵-陰極間有一個(gè)結(jié)電容存在,由此決定了極高的輸入阻抗和電荷保持功能。對(duì)于IGBT,存在一個(gè)G、E極間的結(jié)電容和C、E極之間的結(jié)構(gòu)電容,利用其G、E極之間的結(jié)電容的充電、電荷保持、放電特性,可有效檢測(cè)IGBT的好壞。
方法是將指針式萬用表撥到R*10K檔,黑表筆接C極,紅表筆接E極,此時(shí)所測(cè)量電阻值近無窮大;搭好表筆不動(dòng),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200KR左右;過一、二十秒鐘后,再測(cè)一下C、E極間電阻,仍能維持200KR左右的電阻不變;搭好表筆不動(dòng),用手指短接一下G、E極,C、E極之間的電阻又重新變?yōu)榻咏鼰o窮大。
實(shí)際上,用手指碰一下C、G極,是經(jīng)人體電阻給柵、陰結(jié)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(shí)間。此電容上的充電電壓,為正向激勵(lì)電壓,使IGBT出現(xiàn)微導(dǎo)通,C、E極之間的電阻減小;第二次用手指G、E極時(shí),提供了電容的放電通路,隨著電荷的泄放,IGBT的激勵(lì)電壓消失,管子變?yōu)榻刂梗珻、E極之間的電阻又趨于無窮大。手指相當(dāng)于一個(gè)阻值為數(shù)KR級(jí)的電阻,提供柵陰極結(jié)電容充、放電的通路;因IGBT的導(dǎo)通需較高的正向激勵(lì)電壓(10V以上),所以使用指針式萬用表R*10K檔(此檔位內(nèi)部電池供電為9V或12V),以滿足IGBT激勵(lì)電壓的幅度。指針式萬用表的電阻檔,黑表筆接內(nèi)部電池的正極,紅表筆接內(nèi)部電池的負(fù)極,因而黑表筆為正,紅表筆為負(fù)。這種測(cè)量方法只能采用指針式萬用表。
對(duì)觸發(fā)端子的測(cè)量,還可以配合電容表測(cè)其容量,以增加判斷的準(zhǔn)確度。往往功率容量大的模塊,兩端子間的電容值的電容值也稍大。
2)下面為雙管模塊CM100DU-24H和SKM75GB128DE及集成式模塊FP25R12KE3,用MF47C指針式萬用表的R*10K檔測(cè)量出的數(shù)據(jù)。
CM200Y-24模塊:主端子C1,C2,E1,E2;觸發(fā)端子G1,E1,G2,E2;觸發(fā)后C、E極間電阻為250KR;用電容表200NF檔測(cè)量觸發(fā)端子電容為36.7NF,反測(cè)為50NF。
SKM75GB128DE模塊:主端子同上,觸發(fā)后C、E極間電阻為250KR;觸發(fā)端子電容:正測(cè)為4.1NF,反測(cè)為12.3NF。
FP25R12KE3集成模塊:也可采用上述方法,觸發(fā)后為C、E極間電阻為200KR左右;觸發(fā)端子電容正測(cè)為6.9NF,反測(cè)為10.1NF.
脫機(jī)測(cè)量得出的結(jié)果,基本上可判定IGBT的好壞,但仍不是絕對(duì)的。
在線測(cè)量或脫機(jī)測(cè)量之后的上電測(cè)量,才能最后確定模塊的好壞。上電后先空載測(cè)量三相輸出電壓,其中不含直流成分,三相電壓平衡后,再帶上一定負(fù)載,一般達(dá)到5A以上負(fù)載電路,逆變模塊導(dǎo)通、內(nèi)阻變大的故障便能暴露出來。