一种SiC MOSFET模块的寿命预测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种SiC MOSFET模块的寿命预测方法，包括以下步骤：步骤1，采集NTC热敏电阻上电流为3mA～5mA时的电压信号；步骤2，将电压信号转换为频率信号；步骤3，将步骤2的频率信号转化为数字信号，即为SiC MOSFET模块的当前时刻温度T

A life prediction method and system for SiC MOSFET modules

【技术实现步骤摘要】
一种SiCMOSFET模块的寿命预测方法及系统
本专利技术属于电子
，涉及一种SiCMOSFET模块的寿命预测方法，具体还涉及一种SiCMOSFET模块的寿命的预测系统。
技术介绍
SiCMOSFET模块是由SiCMOSFET器件、续流二极管或者还有肖特基二极管通过特定的电路桥接封装而成的半导体模块，封装后的SiCMOSFET模块直接应用于电机驱动、逆变器、转换器等设备上；SiCMOSFET模块的运行温度是非常重要的参数，关乎设备的正常运行。SiCMOSFET模块通常由半桥连接的两个SiCMOSFET器件和一个NTC热敏电阻构成，通过NTC热敏电阻可实时监测SiCMOSFET模块的运行温度。目前市面上SiCMOSFET驱动板都没有设计过热保护和寿命预测功能，只是在靠近SiCMOSFET模块的散热器上安装一个温度传感器，把温度信号采集到处理器中，通过采样值算出散热器表面温度来估算SiCMOSFET内部的温度；用这种方法由于温度传感器在散热器上的安装位置、热阻等因素对采样值影响很大，导致所测温度准确度不高，无法对模块进行精确的过温保护以及寿命预测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种SiCMOSFET模块的寿命预测方法，解决了现有技术中存在的SiCMOSFET模块的寿命预测不准确的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种SiCMOSFET模块的寿命预测方法，待测的SiCMOSFET模块包括两个半桥连接的SiCMOSFET器件和一个NTC热敏电阻，将NTC热敏电阻与电压采集电路连接，驱动结构与SiCMOSFET模块连接，具体包括以下步骤：步骤1，利用电压采集电路采集NTC热敏电阻上电流为3mA～5mA时热敏电阻的电压信号；步骤2，将步骤1的电压信号转换为频率信号Fj；步骤3，将步骤2的频率信号Fj转化为数字信号，数字信号即为SiCMOSFET模块的当前时刻温度Tj；步骤4，将当前时刻温度Tj与设定的结温最高值Tmax进行比较，在温度Tj高于结温最高值Tmax时，对SiCMOSFET模块进行过温保护，Tmax为SiCMOSFET模块能正常工作的最高温度；步骤5，根据Tj记录SiCMOSFET模块工作时的结温波动的次数，Tj完成一次从Tjmin至Tjmax的变化算作一次结温波动，其中Tjmax是SiCMOSFET模块一次工作时的最高温度，Tjmin是SiCMOSFET模块一次工作时的最低温度；步骤6，记录SiCMOSFET模块结温波动ΔTj大于预设结温波动ΔT的总次数，待总次数达到预设的结温波动次数最高值Nfmax时，驱动结构提示SiCMOSFET模块已达预期使用寿命。步骤1中采用电阻串联分压使SiCMOSFET模块中NTC热敏电阻上电流为3mA～5mA。步骤2的具体方法包括：步骤2.1，将电压信号通过V-F转换单元转化为频率信号Fj；步骤2.2，将步骤2的频率信号Fj通过发送单元转换为光信号；步骤2.3，将光信号通过接收单元还原为频率信号Fj；步骤2中，V-F转换单元将电压信号按1V∶1KHz的比例转换为频率信号Fj。步骤4的具体步骤为：接收单元将频率信号Fj传送至主控单元FPGA，主控单元FPGA将频率信号Fj转化为数字信号，数字信号即为SiCMOSFET模块的当前时刻温度Tj，其中j＝1，2，3，……，n表示不同时刻；步骤4中，在温度Tj高于结温最高值Tmax时，主控单元FPGA通过驱动结构进行过温保护。步骤6中，SiCMOSFET模块达预期使用寿命时，主控单元FPGA将信号传送至驱动结构，驱动结构发出警报，提醒使用者该SiCMOSFET模块达预期使用寿命。结温波动次数最高值Nfmax通过SiCMOSFET模块老化试验获得。本专利技术的另一目的是提供一种SiCMOSFET模块的寿命的预测系统。一种SiCMOSFET模块的寿命预测系统，其特征在于，包括主控单元FPGA，主控单元FPGA依次信号连接有接收单元、发送单元、V-F转换单元、电压采集单元。主控单元FPGA还连接有驱动结构。本专利技术的有益效果是一、通过电阻串联分压使通过NTC热敏电阻的电流3mA～5mA，使电压采集电路只需采集NTC热敏电阻上的电压信号，能够准确得到SiCMOSFET模块的运行温度；通过记录每次的温度波动ΔTj当波动次数大于等于预设的最高值Nfmax，从而驱动结构提示SiCMOSFET模块已到预期使用寿命，进行更换新的SiCMOSFET模块从而能够确保SiCMOSFET模块设备的正常运行。二、克服了传统SiCMOSFET模块过温保护的缺陷，从而实现更准确的SiCMOSFET模块过温保护和SiCMOSFET模块寿命预测功能，确保带SiCMOSFET模块的设备能安全稳定运行。附图说明图1是本专利技术一种SiCMOSFET模块的寿命预测方法及系统中系统的电路结构示意图；图2是本专利技术一种SiCMOSFET模块的寿命预测方法及系统中SiCMOSFET模块的半桥电路拓扑示意图。图中，1.SiCMOSFET模块，2.电压采集电路，3.V-F转换单元，4.发送单元，5.接收单元，6.主控单元FPGA，7.驱动结构，8.SiCMOSFET器件，9.NTC热敏电阻。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供一种SiCMOSFET模块的寿命预测系统，如图1和图2，用于预测两个半桥连接的SiCMOSFET器件8和一个NTC热敏电阻9组成的SiCMOSFET模块；一种SiCMOSFET模块的寿命预测系统，包括主控单元FPGA6，主控单元FPGA6依次信号连接有接收单元5、发送单元4、V-F转换单元3、电压采集单元2，主控单元FPGA6还连接有驱动结构7。本专利技术还提供一种SiCMOSFET模块的寿命预测方法，其特征在于，将上述NTC热敏电阻9与电压采集电路2连接，驱动结构7与SiCMOSFET模块1连接，具体包括以下步骤：步骤1，利用电压采集电路2采集NTC热敏电阻9上电流为3mA～5mA时热敏电阻9的电压信号；步骤2，将步骤1的电压信号转换为频率信号Fj；步骤3，将步骤2的频率信号Fj转化为数字信号，数字信号即为SiCMOSFET模块1的当前时刻温度Tj；步骤4，将当前时刻温度Tj与设定的结温最高值Tmax进行比较，在温度Tj高于结温最高值Tmax时，对SiCMOSFET模块1进行过温保护，Tmax为SiCMOSFET模块1能正常工作的最高温度；步骤5，根据Tj记录SiCMOSFET模块1工作时的结温波动的次数，Tj完成一次从Tjmin至Tjmax的变化算作一次结温波动，其中Tjmax是SiCMOSFET模块1一次工作时的最高温度，Tjmin是SiCMOSFET模块1一次工作时的最低温度；步骤6，记录SiCMOSFET模块1结温波动ΔTj大于预设结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SiC MOSFET模块的寿命预测方法，其特征在于，所述待测的SiC MOSFET模块(1)包括两个半桥连接的SiC MOSFET器件(8)和一个NTC热敏电阻(9)，将NTC热敏电阻(9)与电压采集电路(2)连接，驱动结构(7)与SiC MOSFET模块(1)连接，具体包括以下步骤：/n步骤1，利用电压采集电路(2)采集NTC热敏电阻(9)上电流为3mA～5mA时热敏电阻(9)的电压信号；/n步骤2，将所述步骤1的电压信号转换为频率信号F

【技术特征摘要】
1.一种SiCMOSFET模块的寿命预测方法，其特征在于，所述待测的SiCMOSFET模块(1)包括两个半桥连接的SiCMOSFET器件(8)和一个NTC热敏电阻(9)，将NTC热敏电阻(9)与电压采集电路(2)连接，驱动结构(7)与SiCMOSFET模块(1)连接，具体包括以下步骤：
步骤1，利用电压采集电路(2)采集NTC热敏电阻(9)上电流为3mA～5mA时热敏电阻(9)的电压信号；
步骤2，将所述步骤1的电压信号转换为频率信号Fj；
步骤3，将所述步骤2的频率信号Fj转化为数字信号，数字信号即为SiCMOSFET模块(1)的当前时刻温度Tj；
步骤4，将当前时刻温度Tj与设定的结温最高值Tmax进行比较，在温度Tj高于结温最高值Tmax时，对SiCMOSFET模块(1)进行过温保护，Tmax为SiCMOSFET模块(1)能正常工作的最高温度；
步骤5，根据所述Tj记录SiCMOSFET模块(1)工作时的结温波动的次数，Tj完成一次从Tjmin至Tjmax的变化算作一次结温波动，其中Tjmax是SiCMOSFET模块(1)一次工作时的最高温度，Tjmin是SiCMOSFET模块(1)一次工作时的最低温度；
步骤6，记录SiCMOSFET模块(1)结温波动ΔTj大于预设结温波动ΔT的总次数，待所述总次数达到预设的结温波动次数最高值Nfmax时，驱动结构(7)提示SiCMOSFET模块(1)已达预期使用寿命。


2.根据权利要求1所述的一种SiCMOSFET模块的寿命预测方法，其特征在于，所述步骤1中采用电阻串联分压使SiCMOSFET模块(1)中NTC热敏电阻(9)上电流为3mA～5mA。


3.根据权利要求1所述的一种SiCMOSFET模块的寿命预测方法，其特征在于，所述步骤2的具体方法包括：
步骤2.1，将所述电压信号通过V-F转换单元(3)转化为频率信号Fj；
步骤2.2，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟昭亮，胡梦阳，高勇，杨媛，张泽涛，李静宇，董志伟，吕亚茹，方正鹏，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61