板级电路中功率器件退化监测方法、装置和系统制造方法及图纸

本申请涉及一种板级电路中功率器件退化监测方法、装置和系统。所述方法包括：接收功率器件的电场感应电动势以及磁场感应电动势；根据电场感应电动势和磁场感应电动势，得到功率器件的开关损耗；基于开关损耗，确认功率器件的退化状况，从而，本申请板级电路中功率器件退化监测方法根据采集到的功率器件的电场感应电动势和磁场感应电动势，得到开关损耗，并根据开关损耗诊断板极电路中的功率器件的故障状况，进而实现对功率器件的性能进行监测，在发现功率器件出现可能的故障时及时对功率器件修复，避免导致更严重的后果。

Degradation monitoring methods, devices and systems for power devices in board-level circuits

This application relates to a method, device and system for monitoring degradation of power devices in board level circuits. The method includes: receiving electric field induction electromotive force and magnetic field induction electromotive force of power device; obtaining switching loss of power device according to electric field induction electromotive force and magnetic field induction electromotive force; confirming degradation status of power device based on switching loss, thereby, the method of monitoring degradation of power device in board level circuit of this application is induced by electric field of power device collected. The switching loss can be obtained by EMF and magnetic field induction EMF, and the fault status of power devices in plate circuit can be diagnosed according to switching loss. Then the performance of power devices can be monitored. When possible faults of power devices are found, the power devices can be repaired in time to avoid more serious consequences.

【技术实现步骤摘要】
板级电路中功率器件退化监测方法、装置和系统
本申请涉及故障预测与健康管理
，特别是涉及一种板级电路中功率器件退化监测方法、装置和系统。
技术介绍
电力电子器件又称为功率半导体器件，主要用于电能变换和控制电路方面大功率的电子器件，被喻为电子装备的“心脏”，通常电流为数十至数千安，电压为数百伏至数千伏以上，在航空航天、轨道交通、新能源、家电等等领域得到广泛应用。由于装备系统运行工况的复杂性，使得电力电子器件承受不均衡的电热应力，容易引起老化失效等可靠性问题。一旦电力电子器件发生失效，轻则造成装备系统停机，带来经济损失，重则如在电网、航空等需要高可靠性的应用场合中，可能会引发重大安全事故。因此，电力电子器件在实际应用中的可靠性保障至关重要。传统的电力电子器件可靠性监测主要有两种途径：(a)对电力电子器件开展可靠性寿命试验，预计产品的可靠性寿命；(b)对已发生失效的电力电子器件进行失效分析，确定其失效模式和失效机理，在此基础上提出对电力电子器件进行改进措施。但是，在实现过程中，专利技术人发现传统技术中至少存在如下问题：传统技术无法准确地对功率器件的可靠性进行实时监测。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种板级电路中功率器件退化监测方法、装置和系统。为了实现上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种板级电路中功率器件退化监测方法，包括以下步骤：接收功率器件的电场感应电动势以及磁场感应电动势；根据电场感应电动势和磁场感应电动势，得到功率器件的开关损耗；基于开关损耗，确认功率器件的退化状况。在其中一个实施例中，根据电场感应电动势和磁场感应电动势，得到功率器件的开关损耗的步骤包括；将电场感应电动势和磁场感应电动势的乘积的时间积分，确认为功率器件的开关损耗。在其中一个实施例中，基于开关损耗，确认功率器件的退化状况的步骤包括：在开关损耗与标准开关损耗的比值大于预设阈值时，确认功率器件出现性能退化；标准开关损耗为功率器件处于健康状态时的开关损耗。在其中一个实施例中，基于以下公式获取开关损耗与标准开关损耗的比值：其中，D表示表示比值；p(t)表示功率；p0(t)表示标准功率；V1(t)表示电场感应电动势；V2(t)表示磁场感应电动势；V′1(t)表示功率器件处于健康状态时的电场感应电动势；V′2(t)表示功率器件处于健康状态时的磁场感应电动势。在其中一个实施例中，基于开关损耗，确认功率器件的退化状况的步骤包括：在开关损耗大于预设损耗阈值时，确认功率器件出现性能退化。另一方面，本申请实施例还提供了一种板级电路中功率器件退化监测装置，包括：电动势接收模块，用于接收功率器件的电场感应电动势以及磁场感应电动势；开关损耗获取模块，用于根据电场感应电动势和磁场感应电动势，得到功率器件的开关损耗；退化状况确认模块，用于基于开关损耗，确认功率器件的退化状况。再一方面，本申请实施例还提供了一种板级电路中功率器件退化监测系统，包括第一采集电路、第二采集电路以及信号处理电路；第一采集电路连接信号处理电路，且布置在连接功率器件的漏极的导线的一侧；第二采集电路连接信号处理电路，且布置在连接功率器件的漏极的导线的一侧；其中，第一采集电路用于采集电场感应电动势；第二采集电路用于采集磁场感应电动势；信号处理电路用于实现如上所述的板级电路中功率器件退化监测方法。在其中一个实施例中，第一采集电路为耦合电容传感器；第二采集电路为电磁电压互感传感器；信号处理电路为板级电路的系统级芯片。在其中一个实施例中，还包括告警电路；告警电路连接信号处理电路。还一方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：通过接收功率器件的电场感应电动势以及磁场感应电动势；根据电场感应电动势和磁场感应电动势，得到功率器件的开关损耗；基于开关损耗，确认功率器件的退化状况，从而，本申请板级电路中功率器件退化监测方法根据采集到的功率器件的电场感应电动势和磁场感应电动势，得到开关损耗，并根据开关损耗诊断板极电路中的功率器件的故障状况，进而实现对功率器件的性能进行监测，在发现功率器件出现可能的故障时及时对功率器件修复，避免导致更严重的后果。附图说明图1为一个实施例中本申请板级电路中功率器件退化监测方法的第一流程示意图；图2为一个实施例中本申请板级电路中功率器件退化监测方法的第二流程示意图；图3为一个实施例中本申请板级电路中功率器件退化监测装置的结构框图；图4为一个实施例中退化状况确认模块的结构框图；图5为一个实施例中本申请板级电路中功率器件退化监测系统的结构框图；图6为一个实施例中平面型耦合电容传感器的结构示意图；图7为一个实施例中平面型电磁电压互感传感器的结构示意图；图8为一个实施例中立体型电磁电压互感传感器的结构示意图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。为了解决传统技术无法准确地对功率器件的可靠性进行实时监测的问题，在一个实施例中，如图1所示，提供了一种板级电路中功率器件退化监测方法，包括以下步骤：步骤S110，接收功率器件的电场感应电动势以及磁场感应电动势。其中，功率器件为板极电路上的功率器件，例如，为印刷电路板上的功率器件。在板极电路工作过程中，功率器件在导通和截止之间不断切换过程状态，从而，会导致功率器件与其漏极之间的导线上的电流和电压不断变换，变化的电流会在导线周围产生变化的磁场，变化的电压引起导线周围的电场变化。电场感应电动势为利用可感应电场变化的第一采集电路采集得到，即电场感应电动势为感应变化的电场产生的电动势。磁场感应电动势为利用可感应磁场变化的第二采集电路采集得到，即磁场感应电动势为感应变化的磁场产生的电动势。步骤S120，根据电场感应电动势和磁场感应电动势，得到功率器件的开关损耗。在一个具体的实施例中，根据电场感应电动势和磁场感应电动势，得到功率器件的开关损耗的步骤中；将电场感应电动势和磁场感应电动势的乘积的时间积分，确认为功率器件的开关损耗。需要说明的是，在功率器件在导通和截止之间不断切换的过程中，第一采集电路采集的电场感应电动势正比于功率器件连接其漏极导线上的电压的v0(t)；第二采集电路采集的磁场感应电动势正比于功率器件连接其漏极导线上的电流的i0(t)。具体的，基于以下公式获取开关损耗：其中，表示开关功率。因此，通过该公式可获取的开关损耗的正比于功率器件的真实开关损耗。通过该公式获取到的开关损耗正比于功率器件连接其漏极导线上的真实开关损耗。步骤S130，基于开关损耗，确认功率器件的退化状况。需要说明的是，随着功率器件的退化，功率器件的开关损耗逐渐增大。因此可根据通过本申请方法获取到的开关损耗，来判断功率器件的退化状况，开关损耗越大，则说明功率器件损耗越严重。在一个具体的实施例中，基于开关损耗，确认功率器件的退化状况的步骤包括：在开关损耗大于预设损耗阈值时，确认功率器件出现性能退化。其中，预设损耗阈值为对功率器件的真实损耗功率进行合适比例缩小获得。本申请板级电路中功率器件退化监测方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种板级电路中功率器件退化监测方法，其特征在于，包括以下步骤：接收功率器件的电场感应电动势以及磁场感应电动势；根据所述电场感应电动势和所述磁场感应电动势，得到所述功率器件的开关损耗；基于所述开关损耗，确认所述功率器件的退化状况。

【技术特征摘要】
1.一种板级电路中功率器件退化监测方法，其特征在于，包括以下步骤：接收功率器件的电场感应电动势以及磁场感应电动势；根据所述电场感应电动势和所述磁场感应电动势，得到所述功率器件的开关损耗；基于所述开关损耗，确认所述功率器件的退化状况。2.根据权利要求1所述的板级电路中功率器件退化监测方法，其特征在于，根据所述电场感应电动势和所述磁场感应电动势，得到所述功率器件的开关损耗的步骤中；将所述电场感应电动势和所述磁场感应电动势的乘积的时间积分，确认为所述功率器件的开关损耗。3.根据权利要求1或2所述的板级电路中功率器件退化监测方法，其特征在于，基于所述开关损耗，确认所述功率器件的退化状况的步骤包括：在所述开关损耗与标准开关损耗的比值大于预设阈值时，确认所述功率器件出现性能退化；所述标准开关损耗为所述功率器件处于健康状态时的开关损耗。4.根据权利要求3所述的板级电路中功率器件退化监测方法，其特征在于，在所述开关损耗与标准开关损耗的比值大于预设阈值时，确认所述功率器件出现性能退化的步骤中，基于以下公式获取所述开关损耗与标准开关损耗的比值：其中，D表示所述比值；p(t)表示功率；p0(t)表示标准功率；V1(t)表示所述电场感应电动势；V2(t)表示所述磁场感应电动势；V’1(t)表示所述功率器件处于健康状态时的电场感应电动势；V’2(t)表示所述功率器件处于健康状态时的磁场感应电动势。5.根据权利要求1或2所述的板级电路中功率器件退化监测方法，其特征在于，基于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈义强，陈媛，贺致远，恩云飞，黄云，刘昌，侯波，
申请(专利权)人：中国电子产品可靠性与环境试验研究所工业和信息化部电子第五研究所中国赛宝实验室，
类型：发明
国别省市：广东,44