DIPIPM™结温Tj是DIPIPM™整机评价中最基本也是最重要的指标。由于大部分DIPIPM™本质上是一种基于硅材料的IGBT功率半导体器件，其所能承载的电流受到最高结温Tj的限制，通常Tj工作时不应超过150℃，如下表5的规格所示。如果超过，则会导致IGBT芯片因过热发生不可逆转的损坏，因此需要对DIPIPM™的结温Tj温升进行评价测试。

表5 SLIMDIP-L为例的DIPIPM™最大额定参数

DIPIPM™结温Tj测试需要DIPIPM™厂家专门制作带热电偶的样品来测试。普通的DIPIPM™产品无法完成结温Tj的直接测试。图6是以SLIMDIP-L为例的带热电偶的样品，热电偶被直接安装在V相N侧的IGBT铜框架附近，该点温度近似等于模块结温Tj。将该模块安装到整机系统当中，就可以采用温度测试仪进行测试了。需要提醒的是，由于热电偶连接在模块的V相N侧的IGBT铜框架上，该点的电位与PCB线路板的母线电容N端子是等电位的，其与整机的机壳存在电位差，因此热电偶的引出裸露部分不能与整机机壳接触，否则会有损坏DIPIPM™模块的风险。图7是在实际空调系统中，对DIPIPM™采用带热电偶的样品进行测试的实际图片及温度显示图片。需要注意的是在实际测试过程中，一定要保证整机在最大负荷下（环境温度最高､输出电流最大､输入电源电压最低等）进行测试，对温度表进行读数时，温度显示稳定后，读取最高的温度作为DIPIPM™的结温Tj。为了保证DIPIPM™的温度在实际工作中处于可控范围，并考虑一定的裕量，通常建议Tj≤125℃。如果测试结果Tj过低（如Tj≤100℃），说明DIPIPM™模块裕量偏大，模块可以选用更小规格的散热器，如果Tj过高（如Tj≥140℃），则说明模块裕量不足，需要加大DIPIPM™散热或限制DIPIPM™工作电流。

图6 SLIMDIP-L为例的带热电偶样品

图7 温度测试仪及温度显示图片

短路是整机运行过程中较容易发生的故障，也是造成DIPIPM™市场损坏的主要原因之一。DIPIPM™本身是可以承受一定时间短路的，这个可以承受的短路时间和短路电流可以用短路安全工作区（SCSOA）来描述。下图8是以15A/600V SLIMDIP-L为例的短路安全工作区。短路安全工作区的横坐标是时间，即允许DIPIPM™短路的时间，纵坐标是电流，即发生短路时，DIPIPM™上流过的短路电流，实际工作中发生短路时，只要其短路时间和短路电流在短路安全工作区矩形框内，DIPIPM™可以承受，不会发生损坏。需要注意的是，DIPIPM™对短路承受的次数是有限的，频繁的短路可能会造成DIPIPM™损坏。

图8 SLIMDIP-L短路安全工作区

在装入整机后，需要对整机的短路进行测试评价，以保证整机运行过程中即使发生短路，DIPIPM™短路保护可以有效地动作，保证DIPIPM™承受的电流和短路时间在其安全工作区内。下图9是一种常见整机短路的测试示意图。测试过程中，首先在整机上电开机前把PCB板U､V､W采用短路线进行短接，再用示波器监控输出电流I_O和DIPIPM™输入PWM信号和DIPIPM™故障输出信号F_O，整机开机运行，示波器设置F_O信号作为触发源捕捉短路保护过程中的电流､控制信号及故障输出信号F_O波形。看电流波形及其持续时间是否符合DIPIPM™的短路安全工作区（SCSOA）要求。如图10测试波形所示。

图9 SLIMDIP-L短路测试示意图

图10 SLIMDIP-L短路测试波形例

短路测试评价过程中需要注意，短接采用的短路线长短不同，其短路电流波形不同，由于短路线存在寄生电感，寄生电感会影响短路电流的上升率。在DIPIPM™工厂的短路测试中，采用的短路线是2m。另外对短路电流的时间进行测量时，需要确定测量的起始点和截止点，如果测量的是相电流I_O，则可从电流开始上升时算起，到电流开始下降截止的时间作为短路电流动作时间，这个时间需要在DIPIPM™的短路安全工作区内。如下图11所示。这样测试的原因是由于相电流的测试波形中，也包含了IGBT短路保护动作后的续流电流，这个续流电流不需要计算在短路电流之内。

图11 短路保护时间测试波形例

DIPIPM™所能承受的电压是有一定限度的。例如对于应用于单相220V_AC供电的DIPIPM™通常耐压为600V，对于三相供电的变频装置来说，选择的是1200V耐压的DIPIPM™模块。在整机测试评价过程中，需要测试评价DIPIPM™在短路和正常运行过程中，其浪涌电压不超过规格值。下表6是以SLIMDIP-L为例的DIPIPM™耐电压规格，其中V_CES是SLIMDIP-L内部IGBT所能承受的耐压；考虑到SLIMDIP-L内部走线的寄生电感，在模块P-NU､NV､NW间最大电压V_CC(浪涌)为500V；考虑到PCB走线的寄生电感，母线供电电压V_CC最大为450V；考虑到发生短路的情况下，SLIMDIP-L能够安全关断，母线供电电压V_CC(保护)最大为400V。图12是相关耐压的定义。

表6 SLIMDIP-L耐压规格

图12 SLIMDIP-L耐电压规格定义

在整机评价过程中，一般不对V_CES参数评价，这个参数主要在单体评价中进行。由于V_CC(浪涌)与整机PCB设计密切相关，因此需要进行重点评价。其他耐压参数的测试评价与V_CC(浪涌)评价过程基本类似，接下来以V_CC(浪涌)测试评价为例对评价方法进行介绍。

测量需要通过示波器进行，把示波器电压探头的测试端子与PCB上模块端子P相连接，把电压探头地端子与模块N端子相连接，采用最小地环原则以尽可能地降低噪声干扰。采用捕捉模式来对母线浪涌电压进行测试。测试接线及波形示意图见下图13。通常不同的应用当中，其浪涌电压不同，主要取决于母线电容与功率模块DIPIPM™的P､N端子的连线寄生电感量。对于诸如母线电容与DIPIPM™在同一PCB控制板的应用（例如家电），通常其浪涌电压不会超过规格值。但对于母线电容与DIPIPM™在不同的PCB控制板，需要通过导线连接的应用（如汽车空调等），其浪涌电压会因连线长度增加而增加，这种情况下，可能会导致浪涌电压超标，需要对浪涌电压进行详细评估。

图13 V_CC(浪涌)测试接线及波形示意图

噪声测试评价是DIPIPM™评价中的一个重点评价项目，由于DIPIPM™本身工作在高压大电流的快速开关状态，不可避免的在PCB板上产生噪声，同时PCB板上还可能存在其他高速开关的元器件，例如用于PFC电路的IGBT､用于开关电源的MOSFET等，都有可能产生噪声。噪声水平与工作中整机电流大小成正比，电流越大，噪声越高，噪声的大小与元器件的开关速度成正比，开关速度越快，噪声越大。另外噪声水平和PCB的布线密切相关。如果噪声高于DIPIPM™的允许规格值，可能导致DIPIPM™运行故障，因此需要对DIPIPM™工作中的噪声进行评价，特别是需要在整机上带载情况下对DIPIPM™噪声进行评价。表7是以SLIMDIP-L为例的DIPIPM™相关噪声要求。

表7 SLIMDIP-L允许噪声规格

噪声测试评价通常采用示波器进行测试。需要评价测试的位置包括DIPIPM™的15V控制电源､3路15V自举电源､6路PWM信号等，测试的噪声波动应小于±1V/μs。V_NC的噪声水平为小于±5V。下图14是一个实际地线噪声测试的波形，实际测试中要尽可能地把测试引入的噪声降低到最低水平（如采用下图14类型的探头），测试中示波器设置为捕捉模式，采用噪声电平作为触发源进行波形捕捉，时间轴尽可能的小，以反映噪声的真实形状。

图14 地线噪声测试例

对于单个PCB上只有1个DIPIPM™的应用来说，噪声测试相对简单，对于复杂系统（如单个PCB上有2个以上的DIPIPM™），其噪声测试会相对复杂，要求评价的位置也更多，下图15给出了一个推荐的DIPIPM™噪声测试点的示意图。实际测试中可以根据PCB上DIPIPM™的数量及应用类型对噪声测试点进行选择，下表8给出了根据不同的应用推荐的噪声测试点。

图15 DIPIPM™噪声测试位置示意图

表8 DIPIPM™噪声测试点推荐

EMC测试主要是用来测试在整机工作状态下，PCB板耐受电磁干扰的能力及对电网产生干扰的水平。整机EMC性能与PCB设计､元器件性能､整体电气布局都息息相关。不同的设备对于EMC的测试标准不同，应用当中通常不对DIPIPM™的EMC进行单独测试，而是按照整机的EMC标准进行整机评价。对于DIPIPM™来说，其耐受电磁干扰的能力是通过下图16的测试电路来进行的。以SLIMDIP-L为例，其具备±2.0kV以上的抗噪声能力。

图16 DIPIPM™耐噪声能力评价电路

尽管本讲讲座对DIPIPM™的评价按照生产流程划分为单体评价､DIPIPM™在PCB上的评价､整机评价，实际应用中，这些评价可以同时进行，例如对于噪声的评价既可以在PCB控制板上进行，也可以在整机进行。关于评价的项目，根据应用的不同，所需要评价的项目也不同，这一点需要根据实际应用的不同进行灵活增减。例如，在汽车应用中，需要进行严格的振动试验及环境试验，而家电应用中，其振动试验及环境试验的要求会降低。在整机评价中，需要重点关注的是测试工况，由于不同应用其负载及环境的情况截然不同，例如评价噪声和温升时，需要在最大电流下进行测试，而如何找到输出电流最大的工况需要工程师对整机系统的工作状态有清晰的了解。

1:DIPIPM™､SLIMDIP™及DIPIPM+™均为三菱电机株式会社注册商标。

2:DIPIPM→双列直插式智能功率模块（Dual-in-line Intelligent Power Module）。

3:PCB→印刷线路板（Printed Circuit Board）。

4:PWM→脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）。

5:DSP→数字信号处理器（Digital Signal Process）。

6:IGBT→绝缘栅场效应晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor）。

7:EMC→电磁兼容（ Electro Magnetic Compatibility）。

[1] Mitsubishi electric, “SLIMDIP Series Application note”

[2] Mitsubishi electric, “Super mini DIPIPM Ver.6 Series Application note”

[3] Mitsubishi electric, “Mini DIPIPM with BSD Series Application note”

[4] Mitsubishi electric, “1200V Large DIPIPM Ver.6 Series Application note”