T∕ZZB 3936-2025 中高压绝缘栅双极型晶体管（IGBT）驱动器

CCSK81T/ZZB3936━20252025-12-20发布浙江省质量协会发布T/ZZB3936—2025I 12规范性引用文件 3术语和定义 14缩略语 35工作条件 36基本要求 37技术要求 48试验方法 89检验规则 13 15T/ZZB3936—2025本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由浙江省质量协会归口。本文件主要起草单位：杭州飞仕得科技股份有限公司。本文件参与起草单位：杭州飞仕得半导体科技有限公司、杭州飞仕得芯动科技有限公司、浙江省质量科学研究院。本文件主要起草人：李军、王文广、陈哲、钱方平、刘晓明、洪磊、张杰、江丰裕。本文件评审专家组长：陈萍。T/ZZB3936—20251中高压绝缘栅双极型晶体管（IGBT）驱动器本文件规定了中高压绝缘栅双极型晶体管（IGBT）驱动器的工作条件、基本要求、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存及质量承诺。本文件适用于新能源、工业控制等领域应用的1200V、1700V、3300V、4500V和6500V电压等级绝缘栅双极型晶体管驱动器（以下简称“驱动器”）。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T191包装储运图示标志GB/T2423.1—2008电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验A:低温GB/T2423.2—2008电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验B:高温GB/T2423.17电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Ka:盐雾GB/T12668.501—2013调速电气传动系统第5-1部分：安全要求电气、热和能量GB/T15651—1995半导体器件分立器件和集成电路第5部分:光电子器件GB/T16439—2024交流伺服系统通用技术规范GB/T17574—1998半导体器件集成电路第2部分:数字集成电路GB/T17626.2—2018电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T17626.3—2023电磁兼容试验和测量技术第3部分：射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T17626.4—2018电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T17626.5—2019电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验GB/T17626.6—2017电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度GB/T17626.8—2006电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验GB/T17626.9—2011电磁兼容试验和测量技术脉冲磁场抗扰度试验GB/T26572电子电气产品中限用物质的限量要求GB/T29332半导体器件分立器件第9部分:绝缘栅双极晶体管（IGBT）GB/T39392—2020家用电器专用智能功率模块技术规范GB/T44802—2024柔性直流输电用绝缘栅双极晶体管（IGBT）驱动器技术规范SJ3212电子产品运输包装总技术条件UL94-2023设备和器具零件用塑料材料的可燃性测试（ULStandardforsafetytestsforflammabilityofplasticmaterialsforpartsindevicesandappliances）3术语和定义T/ZZB3936—20252GB/T29332、GB/T44802—2024界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1开通延时turn-ondelay驱动器输入PWM信号上升沿10%传输至驱动器输出信号上升沿10%所需的时间。3.2关断延时turn-offdelay驱动器输入PWM信号下降沿90%传输至驱动器输出信号下降沿90%所需的时间。3.3上升时间risetime驱动器输出信号的门极关断电压（-15V/-8V）的10%至门极开通电压（+15V)的90%的时间量。3.4下降时间falltime驱动器输出信号的门极开通电压（+15V）的90%至门极关断电压（-15V/-8V）的10%的时间量。3.5空载电流no-loadcurrent在额定电源电压且每路驱动输出在空载条件下的电源电流。3.6工作电流operatingcurrent在额定电源电压且每路驱动输出达到满载条件下的电源电流。3.7开通峰值电流peakturn-oncurrent控制绝缘栅双极晶体管开通的过程中，驱动器输出到其栅极的正极性电流峰值。3.8关断峰值电流peakturn-offcurrent控制绝缘栅双极晶体管关断的过程中，驱动器输出到其栅极的负极性电流峰值。3.9VCE短路保护响应时间VCEshort-circuitprotectionresponsetime功率器件绝缘栅双极型晶体管短路发生到驱动器执行关断的时间。4缩略语下列缩略语适用于本文件：IGBT：绝缘栅双极型晶体管(insulated-gatebipolartransistor)PWM：脉冲宽度调制（pulsewidthmodulation）T/ZZB3936—20253LCR：测试电感、电阻、电容的数字电桥（inductancecapacitanceresistancemeter）VCE：集电极-发射极电压（collector-emittervoltage）VGE：栅极-发射极电压（gate-emittervoltage）SOx：故障状态输出端口（statusoutputchannelx）CPK:过程能力指数（processcapabilityindex）5工作条件环境条件应符合以下要求：——工作温度：-40℃~85℃;——相对湿度：0%RH～95%RH，无凝露；——气压：56kPa～106kPa。6基本要求6.1设计研发6.1.1应具备计算机仿真软件对产品安全、高效以及可靠性等关键指标进行设计优化的能力。6.1.2应具备对电气性能、电磁兼容性进行设计和验证的能力。6.2原材料6.2.1印制电路板与电子元器件应符合GB/T26572的规定。6.2.2线路板应符合UL94-2023中V-0级阻燃要求。6.3工艺装备6.3.1驱动器制造时采用高速贴片机、泛用贴片机和3D锡膏测厚仪等设备。6.3.2驱动器应采用自动涂覆机，采用一次性厚膜涂覆工艺。6.3.3采用3DX-RAY检查机，探测焊料空洞和焊料填充高度。6.3.4具备变频式温控老化装备，老化环境温度可达100℃,可实时监控驱动器老化状态。6.4检验检测6.4.1具备开展原材料和元器件的性能和可靠性以及驱动器的电气性能、电气安全、可靠性等指标的检验检测能力。6.4.2具备功率器件分析仪、浪涌发生器、群脉冲发生器、电磁兼容诊断设备、数字电桥、绝缘耐压仪等测试设备。7技术要求7.1基本参数驱动器低压侧与高压侧的基本参数应符合表1的要求。7.2结构外观驱动器的外观应符合GB/T16439—2024中5.2的规定。4T/ZZB3936—20257.3电气安全7.3.1隔离耐受电压驱动器的输入端与输出端之间需设置电气隔离单元,应符合GB/T12668.501—2013中海拔4km以下污染等级2的绝缘要求。3750V5000V8000V7.3.2欠电压保护驱动器应检测门极供电压值,该电压用于控制IGBT开通和关断。当被检测的电压值低于保护设定值时,驱动器应及时关断IGBT,并回报故障信息。驱动器门极供电欠压阈值为12.5V±0.5V，低于该阈值驱动器应保持IGBT可靠关闭，并回报故障信7.4电气特征7.4.1电源输入电流空载电流应符合表2的要求。表2空载电流A注：在输入电压为15V条件测试。工作电流应符合表3的要求。表3工作电流AW5T/ZZB3936—2025表3工作电流（续）AW7.4.2输入输出特性驱动器的接口驱动器的接口要求应符合GB/T44802-20247.2的要求驱动器的输入输出特性在输入电压为15V条件下，驱动器的输入输出应符合表4、表5、表6、表7的要求。表4输入输出（开通阈值、开通光强、关断阈值、关断光强）VV--------------表5输入输出（SOx输出电压、SOx光强）V----------6T/ZZB3936—2025表5输入输出（SOx输出电压、SOx光强）(续)V--表6输入输出（开通峰值电流、关断峰值电流）AA表7输入输出（耦合电容）7.4.3时间特征驱动器应可靠、稳定地控制IGBT的开通和关断，开通过程中，驱动器输出到IGBT栅极的开通电压高于IGBT的驱动器门极供电欠压阈值，电压波形正常，关断过程中，关断电压波形正常，在空载条件下的时间特征应符合表8的要求。表8时间特征7.5VCE短路保护7T/ZZB3936—2025IGBT开通后,驱动器应检测IGBT集电极-发射极电压。当被检测电压值超过短路保护阈值电压时,驱动器应可靠关断IGBT,并回报故障信息。VCE短路保护响应时间应在IGBT最大短路耐受时间内完成，VCE短路保护应符合表9的要求。表9VCE短路保护7.6环境可靠性要求7.6.1低温试验要求低温存储试验要求产品不通电，试验温度为（-40±2）℃（驱动器技术条件另有规定除外试验时间推荐值为：72h。试验后，驱动器应符合7.1、7.3、7.4和7.5要求，低温运行试验要求.1产品施加电源和驱动输入信号，试验温度为（-40±2）℃（IGBT驱动器技术条件另有规定除外），试验时间推荐值为：24h，试验中，驱动器正常工作，未出现误开通和误关断的现象，无异常故障触发和上报。.2产品施加电源和驱动输入信号，试验温度为（-40±2）℃（IGBT驱动器技术条件另有规定除外），试验时间推荐值为：24h，试验后，驱动器应符合7.1、7.3、7.4和7.5要求。7.6.2高温试验要求应符合GB/T44802-2024中7.3的要求。7.6.3交变湿热试验要求应符合GB/T44802-2024中7.3的要求。7.6.4振动试验要求应符合GB/T44802-2024中7.3的要求。7.6.5自由跌落试验要求应符合GB/T44802-2024中7.3的要求。7.6.6盐雾试验要求测试环境应符合以下要求：——盐溶液浓度5±1）%质量比；——pH值：6.5～7.2（25℃时）；——盐雾沉降量：（1～2）ml/80cm2/h；——相对湿度90～95）%RH；——试验温度40±2）℃;T/ZZB3936—20258——样品放置与垂直面成（15～30）°;——试验周期：48h。试验后，不应产生可见腐蚀，驱动器应符合7.1、7.3、7.4和7.5要求。7.7电磁兼容要求7.7.1静电放电抗扰度要求试验后，驱动器应符合7.1、7.3、7.4和7.5要求。7.7.2电快速瞬变脉冲群抗扰度要求试验中，驱动器正常工作，未出现误开通和误关断的现象，无异常故障触发和上报。试验后，驱动器应符合7.1、7.3、7.4和7.5要求。7.7.3浪涌抗扰度要求试验中，驱动器正常工作，未出现误开通和误关断的现象，无异常故障触发和上报。试验后，驱动器应符合7.1、7.3、7.4和7.5要求。7.7.4射频电磁场辐射抗扰度要求试验中，驱动器正常工作，未出现误开通和误关断的现象，无异常故障触发和上报。试验后，驱动器应符合7.1、7.3、7.4和7.5要求。7.7.5射频场感应传导抗扰度要求试验中，驱动器正常工作，未出现误开通和误关断的现象，无异常故障触发和上报。试验后，驱动器应符合7.1、7.3、7.4和7.5要求。7.7.6工频磁场抗扰度要求试验中，驱动器正常工作，未出现误开通和误关断的现象，无异常故障触发和上报。试验后，驱动器应符合7.1、7.3、7.4和7.5要求。7.7.7脉冲磁场抗扰度要求试验中，驱动器正常工作，未出现误开通和误关断的现象，无异常故障触发和上报。试验后，驱动器应符合7.1、7.3、7.4和7.5要求。8试验方法8.1试验环境条件除另有规定外，应在如下的环境条件下进行试验：——环境温度：15℃~35℃;——相对湿度：45%RH～75%RH；——气压：86kPa～106kPa。8.2试验前准备试验前应做以下准备：9T/ZZB3936—2025——按图1搭建试验电路；——根据试验项目确认驱动器是否接IGBT模块；——给驱动器供电，并接上PWM信号输入。驱动器开通时，门极电压应为+15V，驱动器关断时，门极电压应满足规格书要求。 34电源电源输入PWM信号输入SOx故障输出34电源电源输入PWM信号输入SOx故障输出输出V5CGEAVA图1驱动器测试基本原理图8.3基本参数试验8.3.1按照GB/T12668.501—2013中的规定，对电气间隙进行检测。8.3.2按照GB/T12668.501—2013中的规定，对爬电距离进行检测。8.4结构外观试验采用目测方法检查。8.5电气安全试验8.5.1隔离耐受电压按GB/T12668.501—2013中海拔4km以下污染等级2的绝缘要求规定，按以下步骤进行：a)应将驱动器上所有隔离器件的低压侧以及高压侧分别短接；b)用耐压测试仪测试驱动器的低压侧与高压侧耐压；c)测试仪测得的漏电流不应超过规定值。8.5.2欠电压保护按GB/T39392—2020中6.4.6的规定，按以下步骤进行：a)按图1安装试验电路，驱动器不接IGBT模块；b)电源电压调整到额定值；c)按步长0.1V逐渐降低电源电压，用示波器观察驱动器的SOx故障输出信号；T/ZZB3936—2025d)当SOx故障输出信号由高电平翻转为低电平时，记录此时的电源电压，即供电欠压阈值。8.6电气特征试验8.6.1电源输入电流空载电流试验按GB/T17574—1998第IV篇第2节4的规定，并按以下步骤进行：a)按图1接好试验电路，驱动器不接IGBT模块；b)电源电压调整到额定值；c)测量驱动器在每路输出通道均达到空载条件下的供电电流。工作电流试验按GB/T17574—1998第IV篇第3节1的规定，并按以下步骤进行：a)按图1接好试验电路，驱动器接IGBT模块；b)电源电压调整到额定值；c)测量驱动器在每路输出通道均达到满载条件下的供电电流。单路输出功率驱动器单路输出功率可通过以下步骤进行：a)按图1接好试验电路，驱动器接IGBT模块；b)电源电压调整到额定值；c)按应用需求设置信号发生器PWM频率；d)单路输出功率按公式(1)计算：P=U×IP——驱动器单路输出功率，单位瓦特（W）；U——驱动器门极电压有效值，单位伏特（V）；I——驱动器门极电流有效值，单位安倍（A）。8.6.2输入输出特性开通阈值及关断阈值试验按GB/T17574—1998第IV篇第2节5的规定，按以下步骤进行：a)按图1接好试验电路，驱动器不接IGBT模块；b)电源电压调整到额定值；c)直流电压源输出电压调为0V，并将其接入驱动器的PWM信号输入端；d)缓慢调高直流电压源的输出电压，当驱动器的输出信号VGE正好翻转至高电平时，测试直流电压源的输出电压，即驱动器的开通阈值；e)直流电压源输出电压调为15V，保证驱动器的输出信号VGE为高电平，然后缓慢降低直流电压源的输出电压，当驱动器的输出信号VGE正好翻转至低电平时，测试直流电压源的输出电压，即驱动器的关断阈值。开通光强及关断光强试验T/ZZB3936—2025按GB/T17574—1998第IV篇第2节5的规定，按以下步骤进行：a)按图1接好试验电路，驱动器不接IGBT模块；b)电源电压调整到额定值；c)调整信号发生器光纤限流电阻以调整信号发生器输出光强，当驱动器的的输出信号VGE正好翻转至高电平时，用光强度测试仪测试此时信号发生器光纤输出光强，即驱动器的开通光强；d)调整信号发生器保证驱动器的输出信号VGE为高电平，然后调整信号发生器光纤限流电阻，当驱动器的输出信号VGE正好翻转至低电平时，用光强度测试仪测试此时信号发生器光纤输出光强，即驱动器的关断光强。SOx输出电压试验按GB/T17574—1998第IV篇第2节1的规定，按以下步骤进行：a)按图1接好试验电路，驱动器接IGBT模块；b)电源电压调整到额定值；c)外部为驱动器的PWM信号输入端口提供PWM信号，使其正常运行；d)用示波器电压探头观察SOx输出电压；e)外部为驱动器的PWM信号输入端口提供PWM信号，同时模拟IGBT进入短路故障状态；f)用示波器电压探头观察SOx输出电压。SOx输出光强试验按GB/T17574—1998第IV篇第2节5的规定，按以下步骤进行：a)按图1接好试验电路，驱动器不接IGBT模块；b)电源电压调整到额定值；c)调整驱动到正常工作状态，用光强度测试仪测试驱动输出光纤光强，即驱动器正常工作状态的SOx输出光强。d)调整驱动到保护状态，用光强度测试仪测试驱动输出光纤光强，即驱动器保护状态的SOx输出光强。开通峰值电流及关断峰值电流试验按以下步骤进行：a)按图1接好试验电路，驱动器接IGBT模块；b)驱动器的门极信号输出端接1μF电容，同时将驱动器上的RG电阻改为短路线；c)电源电压调整到额定值；d)外部为驱动器的PWM信号输入端口提供PWM信号，使其正常运行；e)使用电流探头分别测试驱动器的输出信号上升和下降沿时短路线上的峰值电流。耦合电容试验按GB/T15651—1995第IV章3.2的规定，并按以下步骤进行：a)将驱动器的原边接口的各端口及副边接口的各端口分别短接；b)使用LCR电桥在1MHz频率（除非另有规定）测试驱动器原边接口与副边接口之间的电容。8.6.3时间特征试验按GB/T17574—1998第IV篇第3节4.2的规定，按以下步骤进行：a)按图1接好试验电路，驱动器不接IGBT模块；T/ZZB3936—2025b)电源电压调整到额定值，驱动器屏蔽VCE短路保护功能；c)外部为驱动器的PWM信号输入端口提供PWM信号，用示波器分别测试开通延时、关断延时、上升时间、下降时间；d)开启VCE短路保护功能用示波器测试故障保持时间。8.7VCE短路保护试验按以下步骤进行：a)按图1接好试验电路，驱动器接IGBT模块；b)电源电压调整到额定值，同时模拟IGBT进入短路故障状态；c)外部为驱动器的PWM信号输入端口提供单个PWM脉冲信号，输入脉宽应大于短路保护响应时间，测量门极电压上升到开始下降的时间即为VCE短路保护响应时间；d)外部为驱动器的PWM信号输入端口提供常高PWM脉冲信号，测量门极电压开始下降到再次上升的时间即为阻断时间。8.8环境性能试验8.8.1低温试验低温存储试验按GB/T2423.1—2008中“试验Ad”的规定进行。试验后，继续按8.3、8.5、8.6、8.7进行试验。低温运行试验按GB/T2423.1—2008中“试验Ae”的规定进行。试验后，继续按8.3、8.5、8.6、8.7进行试验。8.8.2高温试验高温存储试验按GB/T2423.2—2008中“试验Bd”的规定进行。试验后，继续按8.3、8.5、8.6、8.7进行试验。高温运行试验按GB/T2423.2—2008中“试验Be”的规定进行。试验后，继续按8.3、8.5、8.6、8.7进行试验。8.8.3交变湿热试验按GB/T44802—2024中的规定进行。试验后，继续按8.3、8.5、8.6、8.7进行试验。8.8.4振动试验按GB/T44802—2024中的规定进行。试验后，继续按8.3、8.5、8.6、8.7进行试验。8.8.5自由跌落试验按GB/T44802—2024中的规定进行。试验后，继续按8.3、8.5、8.6、8.7进行试验。8.8.6盐雾试验按GB/T2423.17的规定进行。试验后，继续按8.3、8.4、8.5、8.6、8.7试验。8.9电磁兼容试验T/ZZB3936—20258.9.1静电放电抗扰度试验按GB/T17626.2—2018中试验等级3及第8章的规定进行。试验后，继续按8.3、8.5、8.6、8.7进行试验。8.9.2电快速瞬变脉冲群抗扰度试验按GB/T17626.4—2018中试验等级4及第8章的规定进行。试验后，继续按8.3、8.5、8.6、8.7进行试验。8.9.3浪涌抗扰度试验按GB/T17626.5—2019中试验等级3及第8章的规定进行。试验后，继续按8.3、8.5、8.6、8.7进行试验。8.9.4射频电磁场辐射抗扰度试验按GB/T17626.3—2023中试验等级3及第8章的规定进行。试验后，继续按8.3、8.5、8.6、8.7进行试验。8.9.5射频场感应传导抗扰度试验按GB/T17626.6—2017中试验等级3及第8章的规定进行。试验后，继续按8.3、8.5、8.6、8.7进行试验。8.9.6工频磁场抗扰度试验按GB/T17626.8—2006中试验等级3及的规定进行。试验后，继续按8.3、8.5、8.6、8.7