DIPIPM?在實際應(yīng)用中的評價（1）

講座導(dǎo)語

DIPIPM是雙列直插型智能功率模塊的簡稱，由三菱電機(jī)于1997年正式推向市場，迄今已在家電、工業(yè)和汽車空調(diào)等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。本講座主要介紹DIPIPM的基礎(chǔ)、功能、應(yīng)用和失效分析技巧，旨在幫助讀者全面了解并正確使用該產(chǎn)品。

3.5DIPIPM在實際應(yīng)用中的評價

在3.3，3.4的講座中，我們主要介紹了如何為DIPIPM設(shè)計驅(qū)動電路及PCB控制板。DIPIPM作為一種功率器件，需要與外圍的電源電路、驅(qū)動保護(hù)電路、采樣電路等一起相互配合才能完成相應(yīng)的逆變功能。實際產(chǎn)品中承擔(dān)這種逆變功能的是變頻控制PCB板。變頻控制PCB板被裝配到了整機(jī)上，再與其他的結(jié)構(gòu)部件及系統(tǒng)部件組合成整機(jī)。DIPIPM的功能是否能夠良好發(fā)揮與PCB及整機(jī)的設(shè)計是分不開的。圖1是以變頻空調(diào)為例的DIPIPM由部件到產(chǎn)品的基本生產(chǎn)流程。

圖1 DIPIPM典型生產(chǎn)流程

好的產(chǎn)品在整個壽命周期內(nèi)可以可靠工作并維持低故障率，為了達(dá)成這個高可靠性的目標(biāo)，首先需要選擇品質(zhì)良好的零部件，在這個基礎(chǔ)上，良好的PCB設(shè)計是整個變頻電路控制系統(tǒng)能夠可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。DIPIPM作為零部件經(jīng)歷了電路設(shè)計、PCB板設(shè)計、PCB板制作等環(huán)節(jié)后，完成了由單體部件到整體部件的轉(zhuǎn)變，DIPIPM的逆變功能最終得以在PCB線路板上實現(xiàn)。PCB樣板的完成意味著整個產(chǎn)品距離量產(chǎn)已經(jīng)不遠(yuǎn)了。PCB樣板及整機(jī)在正式量產(chǎn)之前需要經(jīng)過一系列的測試與評價，才能正式投入大批量生產(chǎn)。測試與評價對于量產(chǎn)之后產(chǎn)品的可靠性至關(guān)重要，特別是對于諸如變頻家電等大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品來說，完善的測試與評價可以提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷從而降低產(chǎn)品的市場失效率，以減少因為產(chǎn)品質(zhì)量問題導(dǎo)致的損失。

3.5.1DIPIPM測試評價說明

DIPIPM相關(guān)的測試評價按照生產(chǎn)流程可以分為DIPIPM單體評價、DIPIPM在變頻控制PCB上的評價、整機(jī)評價。

其中DIPIPM單體的評價主要是在DIPIPM制造工廠進(jìn)行，評價內(nèi)容包含了從外觀、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品功能（動作時序、溫度輸出、保護(hù)功能等）、產(chǎn)品性能（電磁兼容EMC、溫升、可靠性、壽命等）等方面。單體評價中外圍電源及控制信號采用理想電源及信號發(fā)生裝置，側(cè)重于評價DIPIPM本身；

DIPIPM在變頻控制PCB板上的評價則是在單體評價的基礎(chǔ)上，需要對DIPIPM在實際的控制電源及驅(qū)動信號的狀態(tài)下對其功能、性能進(jìn)行評價，側(cè)重于了解DIPIPM在實際PCB上與周邊電路的兼容情況；

整機(jī)評價是對PCB控制器在整機(jī)帶負(fù)荷狀態(tài)下的評價，側(cè)重于了解DIPIPM在整機(jī)上的功能、性能，評價DIPIPM在實際整機(jī)的環(huán)境下，適應(yīng)環(huán)境變化及負(fù)載變化的能力。

DIPIPM在開發(fā)設(shè)計、制造過程中，會進(jìn)行詳細(xì)的功能及性能評價，量產(chǎn)后其性能基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，因此在應(yīng)用過程中通常不再對DIPIPM單體進(jìn)行詳盡的評價，本講技術(shù)講座不對DIPIPM單體評價進(jìn)行重點介紹，而側(cè)重于介紹應(yīng)用過程中的測試評價：DIPIPM在變頻控制PCB上的評價（3.5.2）和DIPIPM在整機(jī)上的評價（3.5.3）。

3.5.2DIPIPM在PCB控制板上的評價

DIPIPM工作時其電源通常為15V，由于采用了自舉電路，其上橋臂的三路15V電源可以通過自舉電路來實現(xiàn)。電源的穩(wěn)定性對于DIPIPM的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。因此需要對PCB上15V電源的穩(wěn)定性進(jìn)行評價。除了需要穩(wěn)定的15V電源外，PCB還要為DIPIPM提供穩(wěn)定的PWM驅(qū)動信號，PWM驅(qū)動信號的質(zhì)量也會直接影響DIPIPM的工作，PWM驅(qū)動信號的評價也是評價的重點之一。下表1是以SLIMDIP-L為例的DIPIPM有關(guān)15V電源和PWM控制信號的規(guī)格要求。在實際PCB上SLIMDIP-L的電源和PWM驅(qū)動信號應(yīng)滿足表1的規(guī)格要求。

表1 SLIMDIP-L電源及PWM信號規(guī)格

DIPIPM 15V電源測試評價

下圖2是以SLIMDIP-L為例的電路結(jié)構(gòu)圖，其中位置①、②、③是DIPIPM上橋臂的15V電源，位置④為下橋臂15V電源。測試評價時，需要采用示波器對4路15V電源分別進(jìn)行測試評價。下表2是以變頻空調(diào)應(yīng)用為例對SLIMDIP-L DIPIPM電源進(jìn)行評價的評價方法和標(biāo)準(zhǔn)。圖3是在系統(tǒng)啟動過程中的自舉15V電源測試波形的例子。

圖2 SLIMDIP-L電源結(jié)構(gòu)圖

表2 SLIMDIP-L電源評價方法及標(biāo)準(zhǔn)

圖3 SLIMDIP-L自舉電源評價波形例

DIPIPM PWM驅(qū)動信號測試評價

下圖4是以SLIMDIP-L為例的電路結(jié)構(gòu)圖，其中位置①、②、③是DIPIPM上橋臂PWM驅(qū)動信號的測量評價位置，④、⑤、⑥是DIPIPM下橋臂PWM驅(qū)動信號的測量評價位置，下表3是以變頻空調(diào)應(yīng)用為例對SLIMDIP-L PWM驅(qū)動信號進(jìn)行評價的評價方法和評價標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 SLIMDIP-L PWM驅(qū)動測量位置

表3 SLIMDIP-L PWM驅(qū)動評價方法及標(biāo)準(zhǔn)

DIPIPM欠壓保護(hù)功能測試評價

欠壓保護(hù)是用來防止在低電源電壓下DIPIPM發(fā)生意外損壞的一種自保護(hù)功能。P側(cè)和N側(cè)都有欠壓保護(hù)功能，但是故障信號(Fo)僅對N側(cè)的欠壓保護(hù)才有輸出，且在欠壓狀態(tài)下會持續(xù)有Fo輸出。另外，欠壓保護(hù)電路內(nèi)置了一個噪聲濾波器(典型值10μs)以防止瞬間欠壓導(dǎo)致的誤觸發(fā)。因此，在發(fā)生欠壓后的最初10μs內(nèi)控制信號依然有效。下圖5是以SLIMDIP-L為例的DIPIPM欠壓保護(hù)時序圖。下表4是欠壓保護(hù)評價方法及標(biāo)準(zhǔn)。

圖5 SLIMDIP-L欠壓保護(hù)動作時序（N側(cè)）

表4 SLIMDIP-L 欠壓保護(hù)功能評價方法及標(biāo)準(zhǔn)

審核編輯：湯梓紅