電動汽車行業(yè)是全球碳化硅功率模塊市場增長的主要驅(qū)動力。2020年至2024年，電動汽車行業(yè)銷售收入的年復(fù)合增長率為65.0%，家用電器、超快速充電器等其他行業(yè)的銷售收入年復(fù)合增長率為68.3%，這表明碳化硅功率模塊的應(yīng)用多樣化且市場覆蓋面廣泛。與碳化硅功率模塊相比，硅基功率模塊的物理極限（例如帶隙能量）限制了其有效處理更高電壓、頻率和溫度的能力。這會導(dǎo)致更大的能量損失和更低的散熱效率，而這些都是電動汽車、光伏儲能和鐵路運(yùn)輸?shù)雀咝阅軕?yīng)用中的關(guān)鍵問題。

       功率模塊的穩(wěn)態(tài)溫升測試是評估其在持續(xù)負(fù)載下散熱性能和安全性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化流程與設(shè)備完成。

一、測試標(biāo)準(zhǔn)與限值

1、?安全規(guī)范要求?

      根據(jù)GB 4943標(biāo)準(zhǔn)，金屬外殼溫升不得超過60℃，塑料外殼不超過75℃；內(nèi)部關(guān)鍵元件（如IGBT、二極管）的溫升需低于材料額定值的80%?，UL 1557進(jìn)一步要求功率模塊通過2000次冷熱循環(huán)測試，驗(yàn)證散熱系統(tǒng)的可靠性。?

2、?熱阻計(jì)算模型?

      通過公式ΔΤ=RthJ-X·Ploss計(jì)算溫升，其中RthJ-X為結(jié)點(diǎn)到X點(diǎn)的熱阻，Ploss為功率損耗。需建立各元器件（如MOSFET、二極管）的損耗模型并修正為真實(shí)值。?

二、測試方法與設(shè)備

1、?接觸式測量?

      使用K型熱電偶直接貼附于關(guān)鍵部位（如接線端子、芯片表面），精度誤差±0.3~1℃，需配合數(shù)據(jù)采集儀實(shí)時(shí)記錄溫度曲線，熱電偶需用高溫膠固定，避免氣流干擾。?

2、?非接觸式測量?

      紅外熱成像儀適用于快速掃描或危險(xiǎn)環(huán)境，誤差±2~5℃，需修正表面發(fā)射率及環(huán)境介質(zhì)影響，測試時(shí)需控制人員走動，減少溫度場擾動?。

3、?自動化測試系統(tǒng)?

      ATE系統(tǒng)可自動采集溫度數(shù)據(jù)并生成溫升曲線，提高效率與準(zhǔn)確性。需校準(zhǔn)變頻電源、回饋式負(fù)載設(shè)備等，確保測試條件符合額定參數(shù)?。

三、測試流程

1、?準(zhǔn)備階段?

      連接大功率電源與高速響應(yīng)負(fù)載，布置熱電偶或紅外探頭，測量初始環(huán)境溫度?，設(shè)備需每年校驗(yàn)并在有效期內(nèi)使用。

2、?穩(wěn)態(tài)判定?

      持續(xù)運(yùn)行至溫度波動≤2℃/小時(shí)（連續(xù)1小時(shí)），視為達(dá)到穩(wěn)態(tài)?，溫升值=實(shí)測溫度-環(huán)境溫度，需低于限值（如多數(shù)電器要求≤30K）。

3、?數(shù)據(jù)分析?

      評估散熱性能是否達(dá)標(biāo)，若溫升異常需檢查損耗分布或散熱設(shè)計(jì)。

四、注意事項(xiàng)

1、?損耗定位?：通過臺式萬用表掃描卡分析各元器件損耗（如開關(guān)損耗、磁芯損耗），針對性優(yōu)化散熱。?

2、?環(huán)境控制?：避免氣流擾動，確保測試環(huán)境溫度穩(wěn)定。?

3、數(shù)據(jù)監(jiān)控：高分辨率八通道示波器搭配柔性電流探頭、光隔離探頭可以檢測元器件的電流、電壓瞬態(tài)變化，如短路、過載等。