非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统与方法技术方案

本申请涉及一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统与方法，其中系统包括第一采集电路、第二采集电路以及信号处理电路；信号处理电路分别连接第一采集电路、第二采集电路；其中，第一采集电路用于非接触采集印刷电路板上功率器件的电流信号，并将电流信号传输给信号处理电路；第二采集电路用于非接触采集功率器件的电压信号，并将电压信号传输给信号处理电路；信号处理电路用于对电流信号和电压信号进行处理得到阻抗值，并对阻抗值特征提取得到特征数据，并根据特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果，通过分析处理采集到的电流信号和电压信号，对功率器件的可靠性进行实时预测，从而实现对功率器件的可靠性进行实时监控。

【技术实现步骤摘要】
非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统与方法
本申请涉及故障预测与健康管理
，特别是涉及一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统与方法。
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检测主要有两种途径：(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：传统功率器件可靠性检测技术无法实时对功率器件的可靠性进行实时预测。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统功率器件可靠性检测技术无法实时对功率器件的可靠性进行实时预测的问题，提供一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统与方法。为了实现上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，包括第一采集电路、第二采集电路以及信号处理电路；信号处理电路分别连接第一采集电路、第二采集电路；其中，第一采集电路用于非接触式采集印刷电路板上功率器件的电流信号，并将电流信号传输给信号处理电路；第二采集电路用于非接触式采集功率器件的电压信号，并将电压信号传输给信号处理电路；信号处理电路用于对电流信号和电压信号进行处理得到阻抗值，并对阻抗值特征提取得到特征数据，并根据特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果。在其中一个实施例中，还包括预警输出电路；信号处理电路连接预警输出电路；信号处理电路还用于处理电流信号和电压信号，得到功率器件的阻抗值，并在阻抗值超过预设阈值时控制预警输出电路发出告警。在其中一个实施例中，信号处理电路包括印刷电路板上的系统级芯片；系统级芯片分别连接第一采集电路、第二采集电路以及预警输出电路；其中，系统级芯片用于对接收到的电流信号和电压信号进行特征提取得到特征数据，并根据特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果。在其中一个实施例中，还包括信号放大电路；信号放大电路分别连接第一采集电路、第二采集电路以及系统级芯片。在其中一个实施例中，信号处理电路包括预警判断电路；预警判断电路分别连接系统级芯片、预警输出电路；其中，预警判断电路接收系统级芯片传输的阻抗值；预警判断电路在阻抗值超过预设阈值时控制预警输出电路发出告警。在其中一个实施例中，预警判断电路包括比较电路以及阈值调节电路；比较电路通过阈值调节电路连接系统级芯片，且连接预警输出电路。在其中一个实施例中，第一采集电路包括磁感应传感器；第二采集电路包括耦合电容传感器；磁感应传感器、耦合电容传感器分别连接信号处理电路；磁感应传感器、耦合电容传感器均布置在连接功率器件源极的导线的一侧。在其中一个实施例中，还包括计算机设备；计算机设备连接信号处理电路；其中，计算机设备通过信号处理电路接收第一采集电路传输的电流信号和第二采集电路传输的电压信号，并对电路信号和电压信号进行统计分析。另一方面，本申请实施例还提供了一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警方法，应用于如上所述的非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，包括以下步骤：接收第一采集电路传输的电流信号和第二采集电路传输的电压信号；根据电压信号和电流信号的比值，得到阻抗值；对阻抗值特征提取得到特征数据；根据特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果。在其中一个实施例中，包括：信号接收模块，用于接收第一采集电路传输的电流信号和第二采集电路传输的电压信号；信号处理模块，用于根据电压信号和电流信号的比值，得到阻抗值；特征提取模块，用于对阻抗值特征提取得到特征数据；预测模块，用于根据特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果。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：采用第一采集电路、第二采集电路预以及信号处理电路构建非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，其中，信号处理电路分别连接第一采集电路和第二采集电路，第一采集电路用于采集印刷电路板上功率器件的电流信号，并将电流信号传输给信号处理电路；第二采集电路用于采集功率器件的电压信号，并将电压信号传输给信号处理电路；信号处理电路用于对电流信号和电压信号进行处理得到阻抗值，并对阻抗值特征提取得到特征数据，并根据特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果，非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统通过分析处理采集到的电流信号和电压信号，对功率器件的可靠性进行实时预测，从而实现对功率器件的可靠性进行实时监控，进而有利于及时对印刷电路板进行检修，并有利于对印刷电路板进行改进以增强其可靠性。附图说明图1为一个实施例中非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统的第一结构示意图；图2为一个实施例中非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统的采集电路的结构示意图；图3为一个实施例中平面型磁感应传感器的结构示意图；图4为一个实施例中立体型磁感应传感器的结构示意图；图5为一个实施例中平面型耦合电容传感器的结构示意图；图6为一个实施例中非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统的预警输出电流的结构示意图；图7为一个实施例中非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统的第二结构示意图；图8为一个实施例中非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统的第三结构示意图；图9为一个实施例中非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统的预警判断电路的结构示意图；图10为一个实施例中非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警方法步骤的流程图；图11为一个实施例中非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警装置的结构示意图。具体实施方式为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“布置”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本专利技术非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统、方法以及装置的一具体应用场景：传统的功率器件可靠性监测主要有两种途径：(a)对功率器件开展可靠性寿命试验，预计产品的可靠性寿命；(b)对已发生失效的功率器件进行失效分析，确定其失效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，其特征在于，包括第一采集电路、第二采集电路以及信号处理电路；所述信号处理电路分别连接所述第一采集电路、所述第二采集电路；其中，所述第一采集电路用于非接触式采集印刷电路板上功率器件的电流信号，并将所述电流信号传输给所述信号处理电路；所述第二采集电路用于非接触式采集所述功率器件的电压信号，并将所述电压信号传输给所述信号处理电路；所述信号处理电路用于对所述电流信号和所述电压信号进行处理得到阻抗值，并对所述阻抗值特征提取得到特征数据，根据所述特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果。

【技术特征摘要】
1.一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，其特征在于，包括第一采集电路、第二采集电路以及信号处理电路；所述信号处理电路分别连接所述第一采集电路、所述第二采集电路；其中，所述第一采集电路用于非接触式采集印刷电路板上功率器件的电流信号，并将所述电流信号传输给所述信号处理电路；所述第二采集电路用于非接触式采集所述功率器件的电压信号，并将所述电压信号传输给所述信号处理电路；所述信号处理电路用于对所述电流信号和所述电压信号进行处理得到阻抗值，并对所述阻抗值特征提取得到特征数据，根据所述特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果。2.根据权利要求1所述的非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，其特征在于，还包括预警输出电路；所述信号处理电路连接所述预警输出电路；所述信号处理电路还用于处理所述电流信号和所述电压信号，得到所述功率器件的阻抗值，并在所述阻抗值超过预设阈值时控制所述预警输出电路发出告警。3.根据权利要求2所述的非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，其特征在于，所述信号处理电路包括印刷电路板上的系统级芯片；所述系统级芯片分别连接所述第一采集电路、所述第二采集电路以及所述预警输出电路。4.根据权利要求3所述的非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，其特征在于，还包括信号放大电路；所述信号放大电路分别连接所述第一采集电路、所述第二采集电路以及所述系统级芯片。5.根据权利要求3所述的非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，其特征在于，所述信号处理电路包括预警判断电路；所述预警判断电路分别连接所述系统级芯片、所述预警输出电路；其中，所述预警判断电路接收所述系统级芯片传输的所述阻抗值；所述预警判断电路在所述阻抗值超过预设阈值时控制所述预警输出电路发...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈义强，恩云飞，黄云，贺致远，王蕴辉，候波，
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