Mesure du module IGBT

Qu’est-ce qu’un module IGBT ?

Un module IGBT est un circuit composé d’un ou plusieurs transistors IGBT, souvent intégré à des diodes de protection et à des systèmes de protection contre les surcharges thermiques et électriques. Le module peut être utilisé comme unité autonome pour contrôler des courants et des tensions importants dans une variété d’applications industrielles et automobiles, ainsi que dans le service des machines industrielles, où il est utilisé pour la réparation des onduleurs.

Principe de fonctionnement de l’IGBT

L’IGBT agit comme un interrupteur : il laisse passer le courant entre le collecteur et l’émetteur lorsqu’une tension est appliquée à la grille. Sa caractéristique est d’avoir une grille isolée, ce qui signifie qu’il faut très peu d’énergie pour le contrôler. À l’état passant, l’IGBT peut conduire des courants élevés avec une faible perte d’énergie, et à l’état bloqué, il bloque les tensions élevées. Il s’agit d’un élément clé dans les systèmes où la réparation de l’onduleur nécessite un contrôle approfondi de l’état du module IGBT.

Préparation de la mesure du module IGBT

Lorsque vous effectuez des diagnostics de base sur des blocs d’alimentation ou des onduleurs, le principal composant que nous vérifions est le module IGBT (transistor bipolaire à grille isolée) ou IPM (Intelligent Power Modules).

Nous allons effectuer des mesures sur un module IGBT d’Infineon, modèle BSM50GD120DN2. Infineon est l’un des principaux fabricants de modules IGBT et IPM. Il est donc courant de les trouver dans les alimentations, les onduleurs, les servomoteurs, etc. La vérification de l’état de ce composant est cruciale, en particulier lors de la réparation d’onduleurs.

Vous trouverez ci-dessous un aperçu de ce que vous devez préparer pour prendre la mesure.

1. multimètre numérique

Mettez le multimètre en position de test de diode ou, si cela n’est pas possible, en mode résistance.

[tryb rezystancji]

[test diody]

2. module IGBT – Infineon BSM50GD120DN2.

3 La documentation technique du module IGBT de la plupart de ces appareils est facile à trouver. Elle est essentielle pour savoir à quoi ressemble le schéma de câblage du module testé et à quoi servent ses différents fils. Lors de la réparation d’un onduleur, il est également essentiel de comprendre la construction de ces modules.

Lorsque tout est prêt, nous pouvons consulter le schéma électrique.

Vous trouverez ci-dessous une légende expliquant la composition du module IGBT :

I. Transistor bipolaire à grille isolée

Introduction du module IGBT :

1 – objectif

2 – émetteur

II. Diode de sécurité/suppression

La diode protège le transistor du courant inverse.

Marques sur le module IGBT

Les repères numériques sur le module nous permettent de déterminer la fonction des fils du module par rapport au schéma.

Numéros pour le BSM50GD120DN2, illustré ci-dessus :

• 13 et 17, ces fils seront toujours associés à la tension continue. Par exemple, dans les axes Siemens Simodrive 611, ces fils seront le bus CC, alors que dans les axes Siemens Simodrive 611, ces fils seront le bus CC :
• 14, 15, 16 – sur ces broches, par exemple, la commande du moteur sera mise en œuvre (référence aux modules d’axe Simodrive 611 de Siemens). Dans ce cas, la tension alternative est mesurée sur ces broches, indépendamment du fait qu’elles agissent en tant que circuit de sortie ou d’entrée.
• 1 à 12 – contrôle d’un module IGBT, plus précisément des fils de grille et d’émetteur d’un transistor bipolaire à grille isolée

Revenons aux mesures. L’évaluation de l’état initial du module IGBT à l’aide d’un multimètre ne permet d’évaluer que l’état des diodes de protection. Ceci est particulièrement important pour savoir si le module IGBT a explosé et est complètement carbonisé.

Le reste du texte décrivant les étapes exactes de la mesure et de l’évaluation des résultats sera crucial dans le processus d’entretien des machines industrielles et de réparation des onduleurs, où le contrôle des composants tels que les diodes de protection et les transistors IGBT est une procédure standard.

Comment mesurer un module IGBT ?

La mesure est effectuée comme celle d’une diode ordinaire. Il faut donc garder à l’esprit qu’il s’agit d’une mesure très superficielle et que les résultats obtenus ne sont pas suffisants pour déterminer si le module est opérationnel. En effet, nous n’avons pas vérifié l’état des transistors bipolaires et leur contrôle. Nous pouvons toutefois, dans une phase préliminaire, éliminer les modules qui sont complètement explosés, afin de ne pas perdre de temps avec eux et de nous concentrer sur les autres.

À l’aide d’un schéma électrique, nous évaluons où se trouvent l’anode (+) et la cathode (-).

Prenez un multimètre universel réglé sur le test de diode ou la mesure de résistance. Appliquez la sonde de mesure (couleur rouge de la sonde) au fil de l’anode du module IGBT (par exemple 16) et appliquez la sonde de terre – COM (couleur noire de la sonde) à la cathode.

Exemple :

Sonde rouge -> fils avec 16 ou 15 ou 14

Sonde noire -> fils avec le numéro 13

Le résultat sera le suivant :

• Dans le cas d’un test de diode, le compteur doit indiquer 0,3 V – 0,7 V.
• Dans le cas des mesures de résistance, on obtient des valeurs en centaines de kOhm

Lorsque nous inversons les sondes :

Sonde rouge -> fil avec numéro 13

Sonde noire -> fil avec le numéro 16 ou 15 ou 14

La diode étant orientée vers l’intérieur, le compteur affiche OL (Over limit), ce qui est l’indication correcte.

Notre objectif est de vérifier chaque diode. Nous devons donc exécuter la séquence suivante :

Par rapport au fil 13, nous vérifions si nous avons une chute sur la diode par rapport aux fils 14, 15, 16. Nous effectuons le test dans le sens de la conduction et dans le sens de la résistance de la diode.

La séquence suivante consiste à mesurer le fil 17 et les fils 14, 15 et 16. Comme précédemment, nous effectuons le test dans le sens de la conduction et dans le sens de la résistance de la diode.

Comment évaluer les résultats de la mesure ?

La chute de tension doit être comprise entre 0,3 V et 0,7 V.

Nous devons avoir une symétrie à chaque fil, c’est-à-dire que la chute de tension ou la mesure de résistance sur la diode doit être la même dans chaque cas. Vous trouverez ci-dessous un exemple de mesure lorsqu’un module IGBT est défectueux :

Des mesures correctes constituent la première étape permettant d’évaluer de manière générale que le module IGBT n’a pas explosé.

Une mesure supplémentaire consiste à vérifier que le test de la diode ou la mesure de la résistance donne des indications sur les commandes du module IGBT (grille – émetteur). On ne peut pas obtenir une valeur dans les deux sens, c’est-à-dire que le multimètre doit indiquer OL (Over limit).

Il faut savoir que cette mesure ne permet pas d’exclure un module IGBT défectueux. Elle permet cependant de séparer les modules déjà complètement endommagés de ceux qui ont passé les premiers tests et qui nécessitent une vérification supplémentaire.

Matériel d’appui pour la mesure des modules IGBT

Vous trouverez ci-dessous quelques liens utiles qui peuvent vous aider à préparer et à effectuer la mesure du module.

• Infineon support material – IGBT basic know how (infineon.com)
• Documentation sur les modules IGBT – fiche technique eupec (tme.eu)

IMPORTANT !

Les informations et les conseils sont informatifs et ont été compilés au mieux de nos connaissances et sur la base de l’expérience technique des spécialistes de RGB Electronics. Toutes les réparations et modifications de l’appareil doivent toujours faire l’objet d’une consultation auprès du fabricant ou d’un centre de service spécialisé, et les travaux de réparation doivent être effectués par du personnel qualifié disposant d’une autorisation. RGB Elektronika n’est pas responsable des dommages éventuels.