智能功率模块IPM的结温评估( 二 ) IPM模块是电机驱动变频器的最

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图4.英飞凌IPM仿真工具
结温的检测方法
通常我们能想到两种最直接的办法，一种红外测温仪直接检测，一种是预埋热电藕测试。
如图5第一种方法是将模块在最热的晶圆处开口，露出晶圆并将其涂黑，用红外测温仪测量晶圆温度。这种方法通常在工程研究上做参考评估用，实际产品测试时因空间结构所限往往并不可取。

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图5.红外测温仪测试结温
第二种方法需要IPM厂家提供预埋热电偶的样品，在最热晶圆处开孔至晶圆外露，预埋热电藕于晶圆上方足够近但又不接触到晶圆的地方，样机测试时可以通过数据采集仪读取芯片温度。
预埋热电偶的测量方法建议通过测量IPM的直流非开关工作状态来模拟等损耗条件的实际工作状况；直接进行动态负载测试建议采用手持式测温仪减小干扰，并对测量引线及设备的布放进行优化，实际操作时难度还是非常大的。
利用结壳热阻法测量模块结温是比较常见并且有效的一种方法：先测试壳温Tc ，通过结壳热阻Rthj-c ，然后利用我们上述计算出来的Ptotal功耗来计算得到结温
（Tj=Tc+Ptotal*Rthj-c）。
Tc壳温指的是最高结温晶圆正对散热器的壳的温度，要测得此点温度需要在散热器钻孔或者开槽布防热电藕，如图6的两种开槽方式：

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图6.Tc测试热电偶安装的开槽方式
结温标定
在实际的项目开发时，我们只需要在开发前期测试各种不同极限条件下的Tc和Tntc温度，拟合出Ta 、Vs、Tntc、Vs、Tj的对应曲线关系。
实现利用开发样机测试结果对实际产品进行结温估算标定，必须满足下面的条件：
二者的负载功率以及控制方法完全相同。
二者的系统热阻参数必须相同，包括散热器，散热器与模块接触热阻，散热风扇的风量等。
二者的IPM必须相同。
实际产品的上述任何参数发生了改变，理论上都要通过样机测试进行重新标定，图7为例我们先标定散热器尺寸和风速模型。

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图7.散热器热阻模型标定
然后需要实测散热器的热阻，下图以风冷散热器为例，取几个典型的风速点，待热平衡后，测量散热器表面温度和进风口温度，并计算散热器热阻。

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图8.散热器热阻Vs风速曲线
在相同条件下，通过读取Tntc的温度值，同时考虑到风速对散热器热阻的影响，我们可以得到图9的Tj、VS、Tntc的拟合关系如下：

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最低风速中等风速最高风速
图9.Tj VS Tntc在不同风速下的拟合曲线
同时结合系统负载，可以得到如图10对应不同Ta条件下的受限于Tjmax的输出功率值（或者负载相电流值），以及Po-limit（Io-limit）vs.Tntc的曲线。