半导体器件故障检测的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术揭示了一种半导体器件故障检测的装置及方法，所述装置包括主功率模块、电压处理模块和判断模块，所述主功率模块包括串联的至少一个半导体器件和桥臂电感，所述电压处理模块与所述桥臂电感并联，所述判断模块与所述电压处理模块连接；所述电压处理模块，用于采集所述桥臂电感的电压，并将采集的电压转换为低电压；所述判断模块，用于将所述转换后的低电压与预设的第一比较阀值、第二比较阀值进行比较，根据比较结果和判断模块中的预设条件来判断所述半导体器件是否发生故障；所述第一比较阀值小于或等于第二比较阀值。本发明专利技术提供的装置及方法可以实时检测半导体器件的过流、短路、直通情况。

Device and method for detecting fault of semiconductor device

The invention discloses a device and a method for detecting fault of semiconductor devices, the device comprises a main power module, voltage processing module and a judging module, the main power module includes at least one semiconductor device and arm inductor in series, the voltage processing module and the bridge arm inductance in parallel, the judgment the voltage connection module and processing module; the voltage processing module, voltage acquisition for the bridge arm inductance, and the sampled voltage into low voltage; the judgment module, for the first second low voltage threshold, comparing the converted with a preset threshold comparison comparison, according to the comparison the judging module in preset conditions to determine whether the failure of the semiconductor device; the first threshold is less than or equal to second compared to the threshold. The device and the method provided by the invention can detect the overcurrent, the short circuit and the through condition of the semiconductor device in real time.

【技术实现步骤摘要】
半导体器件故障检测的装置及方法
本专利技术涉及到电子
，特别是涉及到半导体器件故障检测的装置及方法。
技术介绍
半导体器件对导通时的电流上升率敏感，尤其是GTO、GCT、IGCT等器件对导通时的电流上升率更加敏感。为了限制半导体器件导通时的电流上升率，公知的做法是在半导体回路中串联电流上升率限制电抗器。当半导体器件过流、短路、直通情况发生时，需要迅速将过流、短路、直通情况进行检测和判断，进而控制能量有序泄放，有效防止故障扩大。快速、准确的检测和判断半导体过流、短路、直通情况是进行产品整体保护的关键点。现在通用的检测方法具有很大局限性：(1)不具有实时性，检测通道都需要经过滤波、记忆和复位环节，导致桥臂发生直通故障后无法第一时间检测出来，在实际应用中检测不及时将导致不能快速启动保护，从而导致次生故障。(2)不具有普遍适用性，半导体器件的电流上升率耐受值、桥臂电流上升率限制电抗器数值、检测通道滤波数值之间息息相关。实际应用中各个参数配合设计的复杂度很高。
技术实现思路
本专利技术的主要目的为提供一种半导体器件故障检测的装置及方法，解决了现有半导体器件过流、短路、直通情况检测不具有实时性和普通适用性的问题。本专利技术提出一种半导体器件故障检测的装置，所述装置包括主功率模块、电压处理模块和判断模块，所述主功率模块包括串联的至少一个半导体器件和桥臂电感，所述电压处理模块与所述桥臂电感并联，所述判断模块与所述电压处理模块连接；所述电压处理模块，用于采集所述桥臂电感的电压，并将采集的电压转换为低电压；所述判断模块，用于将所述转换后的低电压与预设的第一比较阀值、第二比较阀值进行比较，根据比较结果和判断模块中的预设条件来判断所述半导体器件是否发生故障；所述第一比较阀值小于或等于第二比较阀值。进一步地，所述判断模块包括启动计时单元、停止计时单元和确定单元，其中：所述启动计时单元用于当所述转换后的低电压的绝对值大于第二比较阀值时，启动计时；所述停止计时单元用于当所述转换后的低电压的绝对值小于第一比较阀值时，停止计时；所述确定单元，用于根据所述计时的时长，确定所述半导体器件是否发生过流、短路或直通。进一步地，所述确定单元包括：判断子单元，用于判断所述时长是否超过预设的时间阀值；第一判定子单元，用于当所述时长超过预设的时间阀值时，判定所述半导体器件发生过流、短路或直通。进一步地，所述确定单元包括：计算子单元，用于根据所述时长计算所述半导体器件的电流；比较子单元，用于比较所述半导体器件的电流与预设的电流阀值；第二判定子单元，用于当所述半导体器件的电流大于所述电流阀值时，判定所述半导体器件发生过流、短路或直通。进一步地，所述电压处理模块包括：检测单元，用于检测所述桥臂电感的实时电压；转换单元，用于将所述检测到的实时电压进行处理，转换为与实时电压同相或者反相的低电压后，作为所述桥臂电感的电压输出至所述判断模块。进一步地，所述判断模块包括启动充放电单元、储能单元、确定单元，其中：所述启动充放电单元，用于当所述转换后的低电压的绝对值大于第二比较阀值时，对储能单元进行能量储能；当所述转换后的低电压的绝对值小于第一比较阀值时，对储能单元进行能量泄放；所述储能单元，用于当启动充放电单元充电时，储存充电能量；当启动充放电单元放电时，通过启动充放电单元泄放储存的能量；所述确定单元，还用于根据储能单元储存中能量的大小，确定所述半导体器件是否发生过流、短路或直通。本专利技术还提出一种半导体器件故障检测的方法，用于上述装置；所述方法包括：采集桥臂电感的电压，并将采集的电压转换为低电压；将所述转换后的低电压与预设的第一比较阀值、第二比较阀值进行比较，根据比较结果和判断模块中的预设条件来判断所述半导体器件是否发生故障；所述第一比较阀值小于或等于第二比较阀值。进一步地，所述根据比较结果和判断模块中的预设条件来判断所述半导体器件是否发生故障包括：当比较结果满足预设条件时触发计时，并根据所述计时的时长判断所述半导体器件是否发生故障；其具体包括：当所述转换后的低电压的绝对值大于第二比较阀值时，启动计时；当所述转换后的低电压的绝对值小于第一比较阀值时，停止计时；根据所述计时的时长，确定所述半导体器件是否发生过流、短路或直通。进一步地，所述根据计时的时长，确定所述半导体器件是否发生过流、短路或直通具体为：判断所述时长是否超过预设的时间阀值；当所述时长超过预设的时间阀值时，判定所述半导体器件发生过流、短路或直通。进一步地，所述根据计时的时长，确定所述半导体器件是否发生过流、短路或直通具体为：根据所述时长计算所述半导体器件的电流；比较所述半导体器件的电流与预设的电流阀值；当所述半导体器件的电流大于所述电流阀值时，判定所述半导体器件发生过流、短路或直通。进一步地，所述电压处理模块采集所述桥臂电感的电压包括：检测所述桥臂电感的实时电压；将所述检测到的实时电压进行处理，转换为与实时电压同相或者反相的低电压后，作为所述桥臂电感的电压输出。进一步地，所述根据比较结果和判断模块中的预设条件来判断所述半导体器件是否发生故障包括：当转换后的低电压的绝对值大于第二比较阀值时，对储能单元启动充电；当转换后的低电压的绝对值小于第一比较阀值时，对储能单元进行放电；根据储能单元中能量的大小，确定所述半导体器件是否发生过流、短路或直通。本专利技术实施例通过实时检测与半导体器件串联的桥臂电感的电压，通过对桥臂电感电压的分析比较，当比较的结果满足触发条件时则触发计时或储能单元的充放电，并根据计时的时长或储能单元能量的大小实时监控半导体器件是否发生过流、短路、直通情况。本专利技术实施例的装置及方法适用于各种半导体器件和拓扑结构，具有普通适用性。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的半导体器件故障检测的装置的结构图；图2是本专利技术实施例一提供的半导体器件故障检测的装置中电压处理模块的结构图；图3是本专利技术实施例一提供的半导体器件故障检测的装置中半导体器件的电流上升率的示意图；图4是本专利技术实施例一提供的半导体器件故障检测的装置中判断模块的结构图；图5是本专利技术实施例一提供的半导体器件故障检测的装置中确定单元的结构图；图6是本专利技术实施例一提供的半导体器件故障检测的装置的另一结构图；图7是本专利技术实施例二提供的半导体器件故障检测的装置中判断模块的结构图；图8是本专利技术实施例三提供的半导体器件故障检测的方法的流程图；图9是本专利技术实施例三提供的半导体器件故障检测的方法中采集步骤的流程图；图10是本专利技术实施例三提供的半导体器件故障检测的方法中判断步骤的流程图；图11是本专利技术实施例四提供的半导体器件故障检测的方法中判断步骤的流程图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一本专利技术实施例一提出一种半导体器件故障检测的装置。如图1所示，本专利技术实施例一的装置包括主功率模块10、电压处理模块20和判断模块30，主功率模块10包括串联的至少一个半导体器件11和桥臂电感12(图1以一个半导体器件11、一桥臂电感12为例，实际设计中可为两个或两个以上的桥臂电感12，但采集电压时仅需采集其中一个桥臂电感12的电压)，电压处理模块20与桥臂电感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件故障检测的装置，所述装置包括主功率模块、电压处理模块和判断模块，所述主功率模块包括串联的至少一个半导体器件和桥臂电感，所述电压处理模块与所述桥臂电感并联，所述判断模块与所述电压处理模块连接；其特征在于，所述电压处理模块，用于采集所述桥臂电感的电压，并将采集的电压转换为低电压；所述判断模块，用于将所述转换后的低电压与预设的第一比较阀值、第二比较阀值进行比较，根据比较结果和判断模块中的预设条件来判断所述半导体器件是否发生故障；所述第一比较阀值小于或等于第二比较阀值。

【技术特征摘要】
2016.09.18 CN 20161083142601.一种半导体器件故障检测的装置，所述装置包括主功率模块、电压处理模块和判断模块，所述主功率模块包括串联的至少一个半导体器件和桥臂电感，所述电压处理模块与所述桥臂电感并联，所述判断模块与所述电压处理模块连接；其特征在于，所述电压处理模块，用于采集所述桥臂电感的电压，并将采集的电压转换为低电压；所述判断模块，用于将所述转换后的低电压与预设的第一比较阀值、第二比较阀值进行比较，根据比较结果和判断模块中的预设条件来判断所述半导体器件是否发生故障；所述第一比较阀值小于或等于第二比较阀值。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述判断模块包括启动计时单元、停止计时单元和确定单元，其中：所述启动计时单元用于当所述转换后的低电压的绝对值大于第二比较阀值时，启动计时；所述停止计时单元用于当所述转换后的低电压的绝对值小于第一比较阀值时，停止计时；所述确定单元，用于根据所述计时的时长，确定所述半导体器件是否发生过流、短路或直通。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述确定单元包括：判断子单元，用于判断所述时长是否超过预设的时间阀值；第一判定子单元，用于当所述时长超过预设的时间阀值时，判定所述半导体器件发生过流、短路或直通。4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述确定单元包括：计算子单元，用于根据所述时长计算所述半导体器件的电流；比较子单元，用于比较所述半导体器件的电流与预设的电流阀值；第二判定子单元，用于当所述半导体器件的电流大于所述电流阀值时，判定所述半导体器件发生过流、短路或直通。5.如权利要求1至4任一所述的装置，其特征在于，所述电压处理模块包括：检测单元，用于检测所述桥臂电感的实时电压；转换单元，用于将所述检测到的实时电压进行处理，转换为与实时电压同相或者反相的低电压后，作为所述桥臂电感的电压输出至所述判断模块。6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述判断模块包括启动充放电单元、储能单元、确定单元，其中：所述启动充放电单元，用于当所述转换后的低电压的绝对值大于第二比较阀值时，对储能单元进行能量储能；当所述转换后的低电压的绝对值小于第一比较阀值时，对储能单元进行能量泄放；所述储能单元，用于当启...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海龙，王武华，郑大鹏，周党生，廖荣辉，
申请(专利权)人：深圳市禾望电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44