器件應力降額總規范

艾默生網絡能源有限公司

修訂信息表

版本修訂人修訂時間修訂內容

V2.0劉海濤、劉善中、王2002-11-301、產品保修期等級及I、n工作區定義；

樹明、姚天寶、凌太2、器件應力考核點定義及考核系數調整；

華、朱勇、楊愛泉、3、增加,器件考核點的測試或計算”說明；

朱吉新、胡全年、胡4、器件應力降額查檢表修改和調整；

楠、黎曉東、艾項5、增加器件關鍵用法查檢；

德、王文建、陳憲6、增加杳檢器件種類；

濤、陳亞秋、羅眉、

易序馥

V2.1劉海濤、劉善中、王2005-10-301、新增"產品額定工作點"定義；

樹明、姚天寶、朱2、對7類器件在產品額定工作點下的關鍵應

勇、楊愛泉、朱吉力降額系數進行了規定，這些器件包括：

新、胡全年、胡楠、MOSFET、IGBT、晶閘管、整流橋、功率二極

王文建、陳憲濤、陳管、三極管、鋁電解電容器；

亞秋、羅眉、易序馥3、除上述器件外，也對部分其它器件,如IC

器件、鋰電解、保險管等的kII區降額系數根

據實際使用情況作了適當的修訂；

4、在保險管規范中,新增了"半導體保護用熔

斷器''降額規定；

5、對應降額規范的修訂，上述器件的"器件工

作應力與降額查檢表"作了相應的調整。

目錄

前言.....................................................................................4

1目的....................................................................................5

2適用范圍...............................................................................5

3關鍵詞.................................................................................6

4引用/參考標準或資料...................................................................6

5規范內容...............................................................................6

5.0產品保修期等級、產品I、HJL作區、產品額定_1_作點定義.............................7

5.1功率MOSFET降硼范.............................................................9

5.2IGBT降額規范.....................................................................19

5.3晶閘管降額規范...................................................................25

5.4整流橋降額規范...................................................................31

5.5功率二極管降額規范..............................................................36

5.6信號二極管降額規范..............................................................42

5.7穩壓二極管降額規范..............................................................46

5.8TVS器件降額規范.................................................................50

5.9發光二極管、數碼管降額規范.....................................................57

5.10三極管降額規范.................................................................60

5.11百口等額規范....................................................................67

參考材料

5.12脈寬調制器降額規范.............................................................71

5.13數字集成電路降額規范...........................................................76

5.14運放比較器降額規范.............................................................79

5.15電壓調整器類降額規范...........................................................81

5.16二次電源模塊(BMP)降額規范......................................................85

5.17液晶顯示模塊降額規范...........................................................89

5.18晶體諧振器降額規范..............................................................93

5.19晶體振蕩器降額規范..............................................................96

5.20非固體鋁電解電容降額規范......................................................100

5.21固體鋰電解電容器降額規范......................................................114

5.22薄膜電容器降額規范............................................................119

5.23陶瓷電容器降額規范............................................................123

5.24固定金膜、厚膜、網絡、線繞電阻器降額規范.....................................126

5.25電位器降額規范.................................................................131

5.26陶瓷NTC熱敏電阻器降額規范...................................................134

5.27高分子PTC熱敏電阻器降額規范.................................................137

5.28電磁元件降額規范...............................................................140

5.29霍爾傳感器降額規范............................................................144

5.30溫度繼電器降額規范............................................................147

參考材料

5.31電磁繼電器降額規范............................................................150

5.32接觸器降額規范.................................................................158

5.33斷路器降額規范.................................................................162

5.34隔離器、刀開關和熔斷器組合電器降額規范.......................................165

5.35電源小開關降額規范............................................................168

5.36信號小開關降額規范............................................................171

5.37保險管降額規范.................................................................174

5.38電連接器降額規范...............................................................178

5.39風扇降額規范...................................................................181

5.40蜂鳴器降額規范.................................................................184

5.41壓敏電阻降額規范...............................................................187

6附錄.................................................................................192

6.1低壓電器有關降額要求說明.......................................................192

6.2偏離降額的處理流程.............................................................195

6.3器件工作應力與降額查檢表（V2.1）填寫使用說明..................................149

參考材料

?????

刖后

本規范由艾默生網絡能源有限公司研發部發布實施，適用于本公司的產品設計開發及相關活

動。本規范為《器件應力降額總規范》V2.1版，該版本自發布之日起,其前一版本（V2.0版）作

廢；

《器件應力降額總規范》V2.1版主要對V2.0版的以下內容進行了修改：

1、在V2.0版規范kII工作區定義的基礎上，增加了產品"額定工作點”的定義，使規范更

全面地覆蓋產品應用實際情況；

2、對7類器件在產品額定工作點下的關鍵應力降額系數進行了規定，這些器件包括：

MOSFET、IGBT、晶閘管、整流橋、功率二極管、三極管、鋁電解電容器；

3、上述器件和部分其它器件（如鋰電解、保險管等）的I、n區降額系數根據實際使用情

參考材料

況作了適當的修訂，兼顧可靠性與成本，使之更趨合理；

4、在保險管規范中，增加了"半導體保護用熔斷器”降額規定；

5、對應降額規范的修訂，上述器件的"器件工作應力與降額查檢表"作了相應的調整。

本規范由本公司各產品設計開發部門遵照執行；

本規范擬制部門：中試物料品質試驗部；

本規范擬制人：劉海濤、劉善中、王樹明、姚天寶、朱勇、楊愛泉、朱吉新、胡全年、胡

楠、王文建、陳憲濤、陳亞秋、羅眉、易序馥、凌太華、艾相德、黎曉東

本規范批準人：研發管理辦；返回目錄

1目的

《器件應力降額總規范》是本公司產品可靠性設計所必須依據的重要的基礎規范之一，通過

對器件應力（電應力、熱應力）的降額標準的規定和在產品中的實際應用，從而達到降低器件失

效率、提高器件使用壽命、增強對供方來料質量的適應性，以及對產品設計容差的適應性，進而

最終達到提高產品可靠性水平的目的。適當的器件應力降額不僅可以提高產品的可靠性，同時還

有助于使產品壽命周期費用最｛氐,返回目錄

2適用范圍

本規范適用于艾默生網絡能源有限公司所有新產品的設計、開發，以及在產產品的優化。

參考材料

3關鍵詞

降額，冗余設計,可靠性,額定工作點；Derating,DesignMargin,Reliablity,RatedPoint;

4引用/參考標準或資料

《華為電氣器件降額規范》V2.0;

(GJB/Z35-93元器件降額準則》；

《軍用電子元器件應用可靠性》；

《元器件生產廠家技術資料和手冊》；返回目錄

5規范內容

參考材料

5.0產品保修期等級、產品I.II工作區、產品額定工作

點定義

5.0.1產品保修期等級的定義

A級：保修期為2~3年。

B級：保修期為1~2年,

502關于I、II工作區、產品額定工作點的定義

產品I工作區：

當電源類產品在正常工作時，應滿足產品手冊規定的如下條件：

(a)按產品手冊規定進行裝配。

(b)輸出電壓在產品手冊規定變化范圍內，輸出功率在額定最小值到最大值間。

(c)輸入在產品手冊規定的電壓和頻率范圍內。

(d)各種環境條件如溫度和濕度等，在產品手冊規定的范圍內;

下圖為電源的輸入輸出示意圖，圖中的陰影部分，即為電源的“穩態”工作區(包含極限工作條

件)，我們將該區稱之為電源的I工作區。電源在此區域任何點要求能夠長時間工作，因此在此區

參考材料

域下，器件的降額使用要求也匕匕較嚴格。（可以這樣理解I區里面的任何點對應的均是器件可

能遭受到的長時間工作的點。）

輸出電壓（V/VD）

在I區中，針對某項應力（如電壓）來說，存在某一點（區域），在該點（區域）上器件所承

受的此項應力最大，我們將此點（區域）的情況稱為該項應力的II作區最壞情況。

產品額定工作點：

是指我司產品規格書中所規定的產品標稱典型工作條件的組合（主要是輸入電壓、負載、工

作環境溫度等）°

若產品規格書未指明典型工作條件，則以標稱工作范圍的最大值代替.

產品額定工作點屬于產品的I工作區,產品額定工作點基本上代表了產品在市場上的典型運行

情況，因此在產品額定工作點下，對于某些器件來講，為了保證其低失效率，在該點下的降額比"I

工作區最壞情況”的降額要求更加嚴格。

產品n工作區：

如圖中陰影之外的部分均表示電源工作在n工作區（"暫態”工作區），II工作區是產品短時間

過渡工作的區域，例如開機啟動、輸入欠壓、OCP過流保護、OVP過壓保護、電源負載跳變（如空

載到滿載，空載到短路，半載到滿載等等）、輸入跳變等。

參考材料

電源風扇停轉之后，如有器件仍在工作，則也必須對器件應力考核點加以考慮測試（尤其是

發熱元件可能出現的最高溫度）,該情況亦規定為電源工作在II區。

（可以這樣理解：II區雖然是電源工作時也將碰到的情況，但n區里面的點對應的則是器件短

暫時間工作的點“）

同樣在II區中，針對某項應力來說，器件可能遭受到的最壞情況我們稱為該項應力的u工作區

最壞情況。

由于電源工作在II區的時間一般來說很短，因此在此情況下器件的降額百分比不如I區嚴

格。但必須注意，實際情況中n區的器件應力往往比I區大得多，如果實際設計時疏忽了此區域

的降額，則很有可能導致損壞（例如在開機、輸出短路等情況下的損壞，等等）。

n工作區最壞情況代表器件在n區最惡劣的情況，它往往是多種條件的組合，例如功率管最高

的結溫可能發生在"最｛氐壓輸入；最高工作環境溫度；滿載輸出到短路的瞬間"等多種條件組合。因

此在實際的測試過程中這種最惡劣的點往往需要依靠我們耐心地尋找以及依靠經驗的積累.

另：在具體的設計應用時,器件的應力應該滿足本規范所規定的降額百分比,若因某些特殊

原因超過降額規定時，則必須嚴格按照本降額總規范中第43節的《偏離降額的處理流程》來進行操

作。

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5.1功率MOSFET降額規范

器件應力考核點：漏源電壓Vds,柵源電壓Vgs,漏極電流Id;結溫Tj

5.1.1產品保修期等級及產品I、n工作區、產品額定工作點簡要說明

參考材料

產品保修期等級：分為A、B兩個等級，A級指保修期為2?3年，B級指保修期為1?2年。

I、II工作區：產品的I工作區指產品"正常”工作區域，即產品手冊所規定的輸入崎出（環境溫

度/電壓/電流/功率等）所允許變化的區域，是器件長期工作的區域。該區中的存在某一點（或區

域），對應器件某項參數的最大應力，稱為I區該項應力的最壞情況；H工作區指產品“異常”工作區

域，即在開/關機、輸入過/欠壓保護、輸出過壓/過流保護、輸入/負載跳變、風扇故障停轉等"異

常”工作情況器件短時間工作區域。在該區域中的某一點對應器件某項參數的最大應力，稱為口區該

項應力最壞情況。

產品額定工作點是指我司產品規格書中所規定的產品標稱典型工作條件的組合（主要是輸入

電壓、負載、工作環境溫度等）。若產品規格書未指明典型工作條件，則以標稱工作范圍的最大

值代替。

詳細情況可以參見本降額總規范第5.0節《產品保修期等級與產品I、n工作區、產品額定工作點

的定義九

5.1.2器件應力限制

5.1.2.1漏源電壓Vds（平臺電壓和尖峰電壓）

在最壞的情況下，漏源電壓Vds的平臺電壓部分必須滿足下表：

應力考核點產品工作區域器件規格B級產品A級產品

額定值小于等于<83%額定擊穿電壓<75%額定擊穿電

產品額定工作500V的MOSFET壓

Vds平臺電壓

點額定值大于500V的<75%額定擊穿電壓<70%額定擊穿電

MOSFET壓

參考材料

額定值小于等于<93%額定擊穿電壓<85%額定擊穿電

I工作區最壞情500V的MOSFET壓

況注1額定值大于500V的<85%額定擊穿電壓<80%額定擊穿電

MOSFET壓

在最壞的情況下，漏源電壓的尖峰電壓高度必須滿足下表:

應力考核點產品工作區域B級產品A級產品

產品額定工作點注1<95%額定擊穿電壓<90%額定擊穿電壓

Vds尖峰電壓I工作區最壞情況注2<100%額定擊穿電壓<95%額定擊穿電壓

II工作區最壞情況注2滿足《功率MOSFET雪崩降額規定》注2

注1:對于額定工作點和I工作區，電壓尖峰底部的時間寬度必須小于工作周期的1/50,當不滿

足此條件時，那么對于尖峰中大于工作周期1/50寬度的部分必須按平臺降額的要求進行考核。對

于n工作區（瞬態情況）電壓尖峰寬度不作此要求，只要求電壓最大值（不論平臺和尖峰）不超過

額定電壓即可。

注2：對于n工作區（瞬態情況），對于當電壓尖峰超過額定擊穿電壓時，可以參照本節附錄

《功率MOSFET雪崩降額規定》處理，如果滿足該規范,就不再通過《偏離降額的處理流程》進行處

理。

5.1.2.2柵源電壓Vgs

在最壞的情況下，柵源電壓Vgs（包含負柵源負偏壓）必須滿足下表：

參考材料

應力考核點產品工作區域B級產品A級產品

I工作區最壞情況<85%額定擊穿電壓

柵源電壓Vgs（含產品額定工作點）

II工作區最壞情況<100%額定擊穿電壓

在保證Vgs降額的同時，還應盡量避免柵極電壓波形出現振蕩和毛刺，如果設計中無法避免

時，必須仔細檢查這種振蕩和毛刺是否會引起MOSFET誤導通（通過對比檢查Vds和Id波形）。

另外，要求采取相應的措施，保證開機時柵極電位沒有"懸浮起來不為零（例如，在GS間

并聯一個10K。以上的電阻可以有效防止柵極電位因靜電等原因而懸浮。）

5.1.23結溫Tj

在最壞的情況下，MOSFET最高結溫Tj必須滿足下表:

應力考核點產品工作區域B級產品A級產品

產品額定工作點<80%最高允許結溫<70%最高允許結溫

取導?穩態結溫

I工作區最壞情況<85%最高允許結溫<75%最局允許結溫

最高瞬態結溫II工作區最壞情況<95%最高允許結溫

注：I區中最高穩態結溫Tj通常發生在最高環境溫度和最大負載條件下。II區中最高瞬態結溫日

通常發生在開機、短路瞬時大電流尖峰等異常情況下。

5.1.2.4漏極電流Id

在最壞的情況下，漏極電流Id必須滿足下表：

參考材料

應力考核點產品工作區域B級產品A級產品

<70%相應殼溫下的額定<60%相應殼溫下的額定

產品額定工作點

漏極電流均方根電流值電流值

有效值<80%相應殼溫下的額定<70%相應殼溫下的額定

I工作區最壞情況

電流值電流值

漏極瞬態電流最

II工作區最壞情況<70%額定峰值電流1dm

大值

注：隨著殼溫升高，MOSFET的額定電流將下降，廠家資料通常給出了Tc=25（下的額定電

流值以及額定電流Id~Tc的變化關系曲線。

5.13降額考核點的測試或估算

5.1.3.1漏源電壓Vds

在實際測量時，可以采月100MHz存貯示波器測試結果作為是否超出降額規定的判定數據。

但需要注意的是，必須要盡其所能地尋找到真正最壞的應力條件。例如，在"正常”的I工作區

中,最高Vds平臺電壓，通常出現在輸入電壓最高或其他條件組合的時候。在"異常"工作區II中，最

惡劣的Vds尖峰電壓，可能發生在短路瞬間，也可能發生在開機瞬間，或者發生在負載跳變等其他

時刻。

5.1.3.2柵源電壓的測量

同上可以采用100MHz存貯示波器的測試結果作為判定數據。

參考材料

5.13.3器件殼溫Tc的測量與結溫Tj的估算

可以采用點溫計測試器件的殼溫，要注意必須測試該器件在最壞情況下的殼溫。例如當整機

工作在最高的環境溫度下，同時又處于滿載輸出、整機機韓封時，該器件的殼溫可能為最高。

殼溫測試點原則上必須是器件本身殼體的散熱片上對應內部芯片中部的點，在實際測試過程

中如果器件散熱片緊貼外部散熱器而無法進行測試時，也可以測試器件殼體上離散熱片最近點的

溫度來近似作為器件殼溫。

如果器件本身外部殼體無散熱片，則以器件外部殼體上最熱點作為器件的殼溫。

結溫的估算公式為：Tj=Tc+P*Rthjc（P為MOSFET的功耗，Rthjc為MOSFET結到殼的

熱阻。）

5.1.3.4漏極電流的測量

采用電流槍串入電路中進行直接測試。必要時可以加長電路引線以保證電流槍的串入，但引

線應該盡可能地短。

在某些情況下，為了方便，也可以測試MOSFET附近回路元件的應力參數（如電流互感器、

電流取樣電阻等），來近似計算流過MOSFET的漏極電流。

5.1.4器件應力降額檢查表及詳細填寫要求

見下面所附文件：

e

01功率msmI作

應力。降穩自不去

參考材料

5.1.5附錄:

《功率MOSFET雪崩降額規定》

1.目的

因為當MOSFET的D、S端被電壓尖峰雪崩擊穿后，MOSFET有可能不受到損壞。本規范的目

的在于：規定我司產品中MOSFET可以被雪崩擊穿程度的界限,以便于產品測試過程中進行操作控

制。

2.適用范圍

適用于公司內所有電源產品。

3.引用/參考標準或資料

《電力半導體器件應用指南》——IR（西安電子技術研究所編譯）

《HEXFETUI:ANEWGenerationofPowerMOSFETs-------International

RectifierApplicationNoteAN966）

<CoolMOS-theultimatepowerMOSFET>-.......Infineon

《IR、IXYS、FSC.Toshiba.ST等廠家產品手冊》

《產品保修期等級與I、II工作區、額定工作點的定義》-----Avansys:《元器件降額規

范》

4.內容

參考材料

4.1MOSFET在產品額定工作點以及產品I工作區的雪崩降額：

在該種情況下，不允許MOSFET出現雪崩擊穿狀態。即在產品上不允許出現MOSFET長

期的、周期性的電壓尖峰超過器件額定電壓值的使用情況，

4.2MOSFET在產品II工作區的雪崩降額：

由于在II工作區都是一種時間很短的狀態（如開關機；輸入、負載跳變等），產品實際運

行發生該情況的幾率很小，同時即使發生了，時間也非常短暫，加上器件本身具有一定的耐雪崩

能力，因此，在該情況，可以允許MOSFET發生一定的電壓尖峰超標（雪崩擊穿），但必須滿

足下列條件：

4.2.1除二次電源外其他電源產品的MOSFET在H工作區的雪崩降額：

一旦MOSFET發生電壓尖峰超標（雪崩擊穿），則必須要求實際計算雪崩能量（l/2x擊穿

電壓x雪崩電流x雪崩時間）小于廠家器件資料對應溫度下的雪崩額定值參數，同時必須進行以

下實驗，即在48小時內，在模塊可能出現的最壞工作條件下（如模塊最高工作溫度、電壓最

高、尖峰寬度最大等情況），不少于2Pcs樣機的MOSFET承受6000次以上的相同的雪崩擊穿

沖擊（例如負載跳變沖擊），各樣機仍然符合測試要求，各MOSFET仍然保持完好.達到此條

件，方可認為合格。

4.2.2二次電源產品MOSFET在II工作區的雪崩降額：

因為目前我司的二次電源在工作時，其輸入電壓比較穩定，同時依據目前市場上二次模塊

的實際運行情況，適當放寬二次電源模塊II工作區下的雪崩降額。

⑴當產品在II工作區MOSFET電壓尖峰超標（雪崩擊穿），同時又滿足下列條件時，可

參考材料

以直接通過.

?在這種超標雖然發生在產品規定輸入電壓范圍內，但不能發生在標準輸入Vin±10%以

內。例如，當輸入電壓為53V±10%以內時，不允許發生雪崩擊穿。

?發生電壓尖峰超標（雪崩擊穿）時，MOSFET的器件外殼最熱點溫度不能超過105。＜：（包

含可能出現的最惡劣條件）。

?發生電壓尖峰超標（雪崩擊穿）時，MOSFET電壓尖峰對應的起始雪崩電流不能超過器

件額定值IDO

?超過Vds額定值部分其波頭的最大寬度不能超過100nSo

?如果在該短暫時間內有連續多個波頭Vds超標，則波頭數目不能超過30個。

（2）當產品在II工作區MOSFET電壓尖峰超標（雪崩擊穿）不滿足⑴中的各條件時，則必

須要求實際計算雪崩能量（l/2x擊穿電壓x雪崩電流x雪崩時間）小于廠家器件資料對應溫度下

的雪崩額定值參數，同時必須在24小時內，在模塊可能出現的最壞工作條件下（如模塊最高工

作溫度、電壓最高、尖峰寬度最大等情況）,不少于5Pcs模塊的MOSFET連續承受3000次以

上的相同的雪崩擊穿沖擊（例如負載跳變沖擊），各模塊仍然符合測試要求，各MOSFET仍然

保持完好。達到此條件，方可認為合格。

5.說明

木規定的解釋權為物料品質試驗部。該規范將由物料品質試瞼部根據對MOSFET研究的不

斷深入，電源在市場上的實際運行情況，以及依據MOSFET本身技術的不斷發展而進行及時更

新。

參考材料

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參考材料

5.2IGBT降額規范

器件應力考核點：正向電壓VCE,反向電壓VEC,集電極平均電流Ic,

集電極脈沖電流ICM,結溫Tj,柵極電壓VGE。

5.2.1產品保修期等級及產品I、n工作區、產品額定工作點簡要說明

產品保修期等級：分為A、B兩個等級，A級指保修期為2~3年,B級指保修期為1~2年。

I、II工作區：產品的I工作區指產品"正常”工作區域,即產品手冊所規定的輸入雨出（環境溫

度/電壓/電流/功率等）所允許變化的區域，是器件長期工作的區域。該區中的存在某一點（或區

域），對應器件某項參數的最大應力，稱為I區該項應力的最壞情況；n工作區指產品"異常，工作區

域，即在開/關機、輸入過/欠壓保護、輸出過壓/過流保護.輸入/負載跳變、風扇故障停轉等"異

常”工作情況器件短時間工作區域。在該區域中的某一點對應器件某項參數的最大應力，稱為II區該

項應力最壞情況。

產品額定工作點是指我司產品規格書中所規定的產品標稱典型工作條件的組合（主要是輸入

電壓、負載、工作環境溫度等）。若產品規格書未指明典型工作條件，則以標稱工作范圍的最大

值代替0

詳細情況可以參見本降額總規范第5.0節《產品保修期等級與產品I、II工作區、產品額定工作點

的定義》。

5.2.2器件應力限制

5.2.2.1正向電壓VCE和反向電壓VEC

IGBT工作時主要承受正向電壓VCE,在不帶反并二極管應用時應考核反向電壓VEC的降額。

參考材料

取最大峰值電壓值計算降額，最壞情況下，允許電壓降額系數為:

應力考核點產品工作區B級產品A級產品

產品額定工作點<80%額定電壓<75%額定電壓

最高正向(C-E)峰值電壓VCEI工作區最壞情況<90%額定電壓<85%額定電壓

n工作區最壞情況<100%額定電壓

最高反向(E-C)峰值電壓VECI、口工作區最壞情況<90%額定電壓

注：產品過載工作時的電壓應力按I工作區最壞情況要求進行考核。

5.2.2.2集電極平均電流人集電極脈沖電流ICM

集電極電流的降額考核分平均電流和脈沖電流兩項，但脈沖電流的考核只在電流波形同時

滿足以下三條件時有考核要求：①、工作頻率小于lOKHz,②、電流波形的峰值大于對應溫度

下的平均電流額定值，③電流峰值高出平均值部分的寬度大于O.lmS。在換算成同一殼溫條件

進行比較時，允許的電流降額系數為：

應力考核點產品工作區域B級產品A級產品

產品額定工作點<60%同等殼溫額定值<50%同等殼溫額定值

最大平均電流1c

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注：產品過載工作時的電流應力按I工作區最壞情況要求進行考核.

5.2.23結溫Tj

一般情況可以只考核最高穩態結溫降額，以下兩種情況下建議追加對最高瞬態結溫降領的

考核：①、測試中發現有瞬時(O.lmS以上)功率過載(超過最大耗散功率)出現；②、電流容

量400A以上的IGBT模塊。

參考材料

最高穩態結溫Tj-erD-r-/A-上/。八o/白日/~7CO/^^7

T-T"/A-KT曰,ou。/早:日.rr-c/日-

白。0H大任：日T；TT號LlHiF主、口jQCO/日W&比4±\曰___________________________

注：產品過載工作時的溫度應力按I工作區最壞情況要求進行考核

5.2.2.4柵極電壓VGE

這里所指的柵極電壓是實際加到IGBT柵極與發射極兩端的電壓，分正偏壓和負偏壓兩項“

piD4n立口

曰卜主、口匚.日T-力不匕=/古

取晨?柵極正偏壓VGET"T/ArRZ*QQ/

__________TTT/ArRZn.g住、口_____________________________________/口-4--否士/古______________________

5.2.3降額考核點的測試或計算

5.2.3.1正向電壓VCE和反向電壓VEC測算

使用帶寬等于或大于100MHz數字示波器并選擇全帶寬通道（避免頻帶衰減造成的誤差）

測量器件在各工作條件下所實際承受的正反向電壓波形（當項目組自測波形與測試部測試有異

時以兩者最大值為準），取實測電壓的最高峰值進行電壓降額計算。反向電壓的測試只在不帶

反并二極管應用中有要求。

5.23.2集電極平均電流Ic、集電極脈沖電流ICM測算

IGBT工作時的平均電流k和脈沖電流1CM均采用電流槍和帶寬等于或大于100MHz數字示波

器進行測試，測試時示波器選擇全帶寬狀態、以保證測試精度。

平均電流k的意義是對一個周期內的電流取平均值，它的實際值與工作溫度、波形、頻

率、占空比等因素相關，因此必須是在測試的基礎上通過計算得出。對應溫度下的平均電流額

定值可查閱廠家數據表得出，也可采用計算方法得出。

脈沖電流1CM實際值也由測試波形計算得出，方法是對高出對應溫度下的平均電流值部分取

參考材料

O.lmS寬度以內（這一段應包含最大峰值部分）的平均值作為脈沖電流實際值。對應殼溫和脈

寬條件下的脈沖電流額定值可根據廠家數據表給出的特定殼溫（一般給出室溫和高溫兩個埴）

下的額定值并結合脈沖電流與脈沖寬度關系曲線采用線性方法求出。

IGBT并聯應用時盡管采取了均流措施，但其平均電流和峰值電流的額定值均應進行一定的降

額，推薦計算方法為：電流額定值降額系數:[（n-l）（l-x）/n（l+x）+l/n]xlOO%

上式中n為并聯器件個數，x為經驗數據（600V器件取01、1000~1200V器件取0.13,

1500V以上器件取0.15）。

5.23.3結溫TJ測算

測量器件殼溫（測試點規定見附件525.1）,根據測徨的電流及電壓波形，計算出器件的

耗散功率（有反并二極管情形還應考慮二極管的導通損耗和反向恢復損耗），再按下列公式計

算出器件結溫，

Tj=PD*Rthjc+Tc式中L為殼溫、Rthjc為結殼熱阻、PD為總耗散功率

注意：Rthjc分穩態值和瞬態值，廠家一般給出了熱阻與加熱時間的關系曲線。一般當IGBT

器件承受持續時間小于200ms的瞬時功率過載（超出最大耗散功率額定值）時、應考核其瞬態

結溫降額。從關系曲線上查穩態熱阻則取最大值，須查瞬態熱阻時可根據最大浪涌電流的脈寬

和占空比對應曲線查找熱阻值。

523.4柵極電壓VGE測試：

使用帶寬等于或大于100MHz數字示波器并選擇全帶寬通道測試（避免頻帶衰減造成的誤

差），同時應確保將測試線帶來的誤差盡可能的降到最小，如采用雙線線引出的測試方法以及

采用盡可能短的測試線和有效接地或屏蔽（盡量減小大電流對測試線的電磁干擾）等。

參考材料

5.2.4器件應力降額檢查表及詳細填寫要求

02IGBTT作應力，

障■仔檢去.11*

525附錄

525.1殼溫測試的方法及測試點規定

可用單點溫度計或多點溫度計測量殼溫。對非絕緣封裝（插裝式TO220/TO-247等封裝）

的器件測溫時、應注意避免不同電位點通過熱電偶的共地端短路，必要時只能采用單點溫度計

測量。測試殼溫時，應使單板或整機處于使IGBT達到最高溫升的工作狀態。對測溫點位置選取

作如下規定：

就單個IGBT管而言、測試點應選在對應于管芯（封裝在里面的芯片）中心位置的散熱片或

基板（而不是塑料殼）上，就整臺機器而言、測溫點應是綜合風道方向及散熱條件后邏輯上的

最高溫度點。測試由多個芯片組裝而成的模塊殼溫時，應考慮風道的進出方向和芯片在基板上

的相對位置及功耗分布情況，選取邏輯上的最高溫度點作測試點。

應用中因器件固定在散熱器上，測溫探頭無法接觸到散熱片的中間位置，可在器件散熱片

上選取離芯片中心距離最近的點或封裝基板與散熱器交界線上離芯片最近的部位。

525.2IGBT功耗與電流計算的簡化方法

IGBT在任一時間段內總的能量損耗由下式給出：

rt

p

Etot-噎-'cdt

」。..............（1）

總功耗則由（2）式給出，計算時一般將導通損耗Pcond和開關損耗Pswitch先分別求出。

參考材料

Ptot=Etotxf.⑵

Ptot=Pcond+Pswitch.............................................（3）

⑶式中開關損耗Pswitch的計算與實際應用中的驅動電目及工作電流電壓等因素有關；為

方便計算下表給出三種電流波形的ic和Pcond近似計算公式，實際應用中的電流波形（高帶寬

示波器記錄）或為下表其中之一，或為二到三者的組合“通過ic對時間的積分即可計算出平均

電流k的實際值.

電流波1形_或描_述1^ictt?算公式

ic=Ic

方波。％

Pcond=Icx（Rcexlc+VTo）xDx0.96

%

ic=Iqi）+（Ic⑵?/tp

梯型波。p

Pcond=[Rcex（Ic（i）+（Ic（2））+2+VTOUC（I）XIC（I）+k（i）xlc（2）+Ic（2）xIc（2）]-r3xDx0.96

4

三角波//

ic=Icxt/tp

1

Pcond=Icx（2xReexIc+3XVTO）+6XDX0.96

參考材料

53晶閘管降額規范

器件應力考核點：正向峰值電壓VDRM,反向峰值電壓VRRM,平均電流IFAV,

浪涌電流IFMAX,結溫Tj,電壓上升率dv/dt,電流上升率di/dt,門極功率PG

5.3.1產品保修期等級及產品I、II工作區、產品額定工作點簡要說明

產品保修期等級：分為A、B兩個等級，A級指保修期為2~3年,B級指保修期為1~2年。

I、II工作區：產品的I工作區指產品"正常”工作區域,即產品手冊所規定的輸入雨出（環境溫

度/電壓/電流/功率等）所允許變化的區域，是器件長期工作的區域。該區中的存在某一點（或區

域），對應器件某項參數的最大應力，稱為I區該項應力的最壞情況；n工作區指產品“異常”工作區

域，即在開/關機、輸入過/欠壓保護、輸出過壓/過流保護.輸入/負載跳變、風扇故障停轉等"異

常”工作情況器件短時間工作區域。在該區域中的某一點對應器件某項參數的最大應力，稱為II區該

項應力最壞情況。

產品額定工作點是指我司產品規格書中所規定的產品標稱典型工作條件的組合（主要是輸入

電壓、負載、工作環境溫度等）。若產品規格書未指明典型工作條件，則以標稱工作范圍的最大

值代替。

詳細情況可以參見本降額總規范第5.0節《產品保修期等級與產品I、II工作區、產品額定工作點

的定義》。

5.3.2器件應力限制

5.3.2.1正向峰值電壓VDRM和反向峰值電壓VRRM

晶閘管的電壓降額從兩個方面考慮：最高正向峰值電壓VDRM和最高反向峰值電壓VRRM，I、

參考材料

口工作區最壞情況下允許使用電壓的降額系數為：

應力考核點產品工作區域B級產品A級產品

產品額定工作點<75%對應額定值<70%對應額定值

最高正向峰值電壓VDRM

I工作區最壞情況<85%對應額定值<80%對應額定值

最演）反向峰值電壓VRRM

口工作區最壞情況<100%對應額定值

5.322平均電流IFAV和浪涌電流IFMAX

晶閘管的電流降額分最大平均電流和最大浪涌電流兩項，一般情況下只需考核平均電流降

額，浪涌電流降額只在其值大于對應額定值50%時有考核要求（此時應在降額表中填寫12t值，計算

方法參見整流橋降額規范5.432）。在對應的溫度條件下，平均電流或浪涌電流的降額系數為：

應力考核點產品工作區域B級產品A級產品

產品額定工作點<70%同等殼溫額定值<60%同等殼溫額定值

最大平均電流IFAV

I工作區最壞情況<85%同等殼溫額定值<75%同等殼溫額定值

I、口工作區最壞情

最大浪涌電流IFMAX<75%同等殼溫額定值

況

注：過載工作時的電流應力按I工作區最壞情況要求進行考核

5.323穩態結溫Tj和瞬態結溫Tj

結溫考核分穩態結溫和瞬態結溫兩項，一般情況只須考核穩態結溫的降額，當有浪涌電流考

核要求時必須考核瞬態結溫降額。最壞情況下允許的降額系數為：

應力考核點產品工作區域B級產品A級產品

最高穩態結溫Tj產品額定工作點<80%最高允許結溫<70%最高允許結溫

參考材料

I工作區最壞情況<85%最高允許結溫<乃％最高允許結溫

最高瞬態結溫TjI、口工作區最壞情況<95%最高允許結溫

注：過載工作時的溫度應力按I工作區最壞情況要求進行考核。

5.324電壓上了|率dv/dt和電流上升率di/dt

晶閘管在阻斷狀態下承受的電壓上升率dv/d怵口開通過程中承受的電流上升率di/dt均應針對額

定值降額使用（雷擊或浪涌條件下di/dt可全額使用）。最壞情況下允許的dv/dt和di/dt降額系數

為：