功率元件失效判断方法及其电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术是提供一种功率元件失效判断方法，用于一电子装置，其中该电子装置包括一功率元件及一检测电路，该方法包括：取得该功率元件的一温度计算模型，并取得该功率元件的一功率元件参数与一参数化温度的一参数化温度计算模型；利用该检测电路检测该功率元件的一负载信息及该功率元件参数；依据该负载信息及该温度计算模型以计算该功率元件的一模型化温度，并依据该功率元件参数及该参数化温度计算模型计算该功率元件的该参数化温度；判断该模型化温度及该参数化温度的一误差是否超过一允许范围；以及若该误差超过该允许范围，判断该功率元件失效。

The method of power component failure judgment and its electronic device

【技术实现步骤摘要】
功率元件失效判断方法及其电子装置
本专利技术涉及功率元件方法及装置，特别涉及一种功率元件失效判断方法及其电子装置。
技术介绍
功率元件的破坏除了超过功率元件的耐受强度外，其他常見的失效來自于疲勞(Fatigue)。疲勞是指功率元件的结构受到动态应力反复施加时，造成材料性质改变，进而造成功率元件的破坏。相对于功率元件结构的耐受强度与应力，对应到温度即是功率元件的极限温度以及温度变化所产生的热应力。对于功率元件模块來說，会有兩个极限的规格，第一个是晶片操作的极限温度，另一个则是晶片温度的疲勞曲线，例如表示热应力强度(温度差)与应力循环次數的关系。因此，功率元件破坏的主要原因有兩个：一是晶片操作温度超过晶片极限温度，另外就是热应力的累积超过功率元件的疲勞强度。传统评估功率元件模块寿命的方法是利用热网络模型(ThermalNetworkModel)计算实时温度以及温度的变異，接着通过功率元件模块的疲勞曲线计算或定义损伤，当累积损伤到达元件极限时，即判定功率元件模块寿命结束(End-of-Life)，并显示警告，通知客户更换功率元件。此做法通过损伤的累积來计算寿命，有几项缺点：首先，寿命计算的不确定性：由于功率元件模块的疲勞曲线是一个在特定工况试验的结果，并且经过多组实验數据统计而得；实际运转中，工况与运转时间与实际状况有差異，会使用转换比例计算，这之间会有转换上的误差。而且，功率元件模块的疲勞曲线是一个统计结果，但每个功率元件模块因批次或制程的差异，在实际上会有不同的表现差異。若依此方法计算，只能得到一个大致的寿命结果故不准确。再者，无法考虑功率元件模块温度变化的真实过程：功率元件模块会因为老化而造成热阻或损耗上表现的差異，若使用固定的热阻、热容去计算功率元件模块温度，在经过长时间的运转后，功率元件模块会因老化而变异。故若使用固定的热网络參數，会造成功率元件模块温度的低估，进而造成损伤低估、寿命高估等问题。因此，需要一种功率元件失效判断方法及其电子装置以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术是提供一种功率元件失效判断方法，用于一电子装置，其中该电子装置包括一功率元件及一检测电路，该方法包括：取得该功率元件的一温度计算模型，并取得该功率元件的一功率元件参数与一参数化温度的一参数化温度计算模型；利用该检测电路检测该功率元件的一负载信息及一功率元件参数；依据该负载信息及该温度计算模型以计算该功率元件的一模型化温度，并依据该功率元件参数及该参数化温度计算模型计算该功率元件的该参数化温度；判断该模型化温度及该参数化温度的一误差是否超过一允许范围；以及若该误差超过该允许范围，判断该功率元件失效。本专利技术另提供一种功率元件失效判断方法，用于一电子装置，其中该电子装置包括一功率元件及一检测电路，该方法包括：取得该功率元件的一温度计算模型，并取得该功率元件的一功率元件参数与一参数化温度的一第一关系式；建立该温度计算模型所输出的一模型化温度及相应的一模型化功率元件参数的一第二关系式；利用该检测电路检测该功率元件的一温度；依据该温度及该第二关系式以计算该功率元件的该模型化功率元件参数，并依据该温度及该第一关系式计算该功率元件的一功率元件参数；判断该模型化功率元件参数及该功率元件参数的一误差是否超过一允许范围；以及若该误差超过该允许范围，判断该功率元件失效。本专利技术更提供一种功率元件失效判断方法，用于一电子装置，其中该电子装置包括一功率元件及一检测电路，该方法包括：取得该功率元件的一温度计算模型；建立该温度计算模型及该功率元件的功率元件参数与一参数化温度的一关系式；利用该检测电路检测该功率元件的一负载信息及一功率元件参数；依据该负载信息及该温度计算模型以计算该功率元件的一模型化温度，并依据该功率元件参数及该温度计算模型由该关系式以计算该功率元件的该参数化温度；判断该模型化温度及该参数化温度的一误差是否超过一允许范围；以及若该误差超过该允许范围，判断该功率元件失效。本专利技术更提供一种电子装置，包括：一功率元件；一检测电路，用以检测该功率元件的一负载信息及一功率元件参数；以及一控制器，用取得该功率元件的一温度计算模型，并取得该功率元件的一功率元件参数与一参数化温度的一参数化温度计算模型，其中该控制器是依据该负载信息及该温度计算模型以计算该功率元件的一模型化温度，并依据该功率元件参数及该参数化温度计算模型计算该功率元件的该参数化温度，其中该控制器判断该模型化温度及该参数化温度的一误差是否超过一允许范围；若该误差超过该允许范围，该控制器是判断该功率元件失效；以及若该误差未超过该允许范围，该控制器是控制该电子装置正常运转。本专利技术更提供一种电子装置，包括：一功率元件；一检测电路，用以检测该功率元件的一负载信息及一功率元件参数；以及一控制器，用以取得该功率元件的一温度计算模型，并建立该温度计算模型及该功率元件的功率元件参数与一参数化温度的一关系式，其中该控制器是依据该负载信息及该温度计算模型以计算该功率元件的一模型化温度，并依据该功率元件参数及该温度计算模型由该关系式以计算该功率元件的该参数化温度，其中该控制器更判断该模型化温度及该参数化温度的一误差是否超过一允许范围，若该误差超过该允许范围，该控制器是判断该功率元件失效；以及若该误差未超过该允许范围，该控制器是控制该电子装置正常运转。附图说明图1是显示依据本专利技术一实施例中的一电子装置的功能方块图。图2A是显示依据本专利技术第一态样的实施例中的负载信息与温度的关系图。图2B是显示依据本专利技术第一态样的实施例中的功率元件参数与温度的关系图。图3A是显示依据本专利技术第一态样的一实施例中的功率元件失效判断方法的流程图。图3B是显示依据本专利技术第一态样的另一实施例中的功率元件失效判断方法的流程图。图4A是显示依据本专利技术第二态样的实施例中的负载信息与温度的关系图。图4B是显示依据本专利技术第二态样的实施例中的功率元件参数与温度的关系图。图5是显示依据本专利技术第二态样的实施例中的功率元件失效判断方法的流程图。图6A是显示依据本专利技术第三态样的一实施例中的负载信息与温度的关系图。图6B是显示依据本专利技术第三态样的一实施例中的功率元件参数与温度的关系图。图7A是显示依据本专利技术第三态样的另一实施例中的负载信息与温度的关系图。图7B是显示依据本专利技术第三态样的另一实施例中的功率元件参数与温度的关系图。图7C是显示依据本专利技术第三态样的又一实施例中的负载信息与温度的关系图。图7D是显示依据本专利技术第三态样的又一实施例中的功率元件参数与温度的关系图。图8是显示依据本专利技术第三态样的一实施例中的功率元件失效判断方法的流程图。图9是显示依据本专利技术第三态样的另一实施例中的功率元件失效判断方法的流程图。图10A是显示依据本专利技术第四态样的一实施例中的两个功率元件参数及温度的关系图。图10B是显示依据本专利技术第四态样的另一实施例中的两个功率元件参数及温度的关系图。附图标记说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率元件失效判断方法，用于一电子装置，其中该电子装置包括一功率元件及一检测电路，该方法包括：/n取得该功率元件的一温度计算模型，并取得该功率元件的一功率元件参数与一参数化温度的一参数化温度计算模型；/n利用该检测电路检测该功率元件的一负载信息及该功率元件参数；/n依据该负载信息及该温度计算模型以计算该功率元件的一模型化温度，并依据该功率元件参数及该参数化温度计算模型计算该功率元件的该参数化温度；/n判断该模型化温度及该参数化温度的一误差是否超过一允许范围；以及/n当该误差超过该允许范围，判断该功率元件失效。/n

【技术特征摘要】
1.一种功率元件失效判断方法，用于一电子装置，其中该电子装置包括一功率元件及一检测电路，该方法包括：
取得该功率元件的一温度计算模型，并取得该功率元件的一功率元件参数与一参数化温度的一参数化温度计算模型；
利用该检测电路检测该功率元件的一负载信息及该功率元件参数；
依据该负载信息及该温度计算模型以计算该功率元件的一模型化温度，并依据该功率元件参数及该参数化温度计算模型计算该功率元件的该参数化温度；
判断该模型化温度及该参数化温度的一误差是否超过一允许范围；以及
当该误差超过该允许范围，判断该功率元件失效。


2.如权利要求1所述的功率元件失效判断方法，其中该功率元件参数为一非老化参数。


3.如权利要求1所述的功率元件失效判断方法，还包括：
当该误差超过该允许范围，依据该参数化温度修正该温度计算模型。


4.如权利要求1所述的功率元件失效判断方法，其中该参数化温度计算模型所输出的该参数化温度是由该功率元件参数及另一功率元件参数所决定。


5.如权利要求2所述的功率元件失效判断方法，其中当该功率元件为一绝缘栅双极晶体管模块，该负载信息包括该绝缘栅双极晶体管模块的一环境温度、一操作电压、一操作电流、一输出频率、一切换频率、或其组合，且该功率元件参数为该绝缘栅双极晶体管模块的一栅极电流。


6.如权利要求2所述的功率元件失效判断方法，其中当该功率元件为一电容模块，该负载信息包括该电容模块的一环境温度、一工作电压、一涟波电压、一输入电流、一输入功因、一频率、或其组合。


7.一种功率元件失效判断方法，用于一电子装置，其中该电子装置包括一功率元件及一检测电路，该方法包括：
取得该功率元件的一温度计算模型，并取得该功率元件的一功率元件参数与一参数化温度的一第一关系式；
建立该温度计算模型所输出的一模型化温度及相应的一模型化功率元件参数的一第二关系式；
利用该检测电路检测该功率元件的一温度；
依据该温度及该第二关系式以计算该功率元件的该模型化功率元件参数，并依据该温度及该第一关系式计算该功率元件的该功率元件参数；
判断该模型化功率元件参数及该功率元件参数的一误差是否超过一允许范围；以及
当该误差超过该允许范围，判断该功率元件失效。


8.一种功率元件失效判断方法，用于一电子装置，其中该电子装置包括一功率元件及一检测电路，该方法包括：
取得该功率元件的一温度计算模型；
建立该温度计算模型及该功率元件的一功率元件参数与一参数化温度的一关系式；
利用该检测电路检测该功率元件的一负载信息及该功率元件参数；
依据该负载信息及该温度计算模型以计算该功率元件的一模型化温度，并依据该功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢雷锺，欧咸志，黄俊菖，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71