基于热流的功率半导体器件特征频率提取方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于热流的功率半导体器件特征频率提取方法，包括：给功率半导体器件施加阶跃损耗，记录器件时域热阻抗曲线和输出热流曲线；对所述时域热阻抗曲线进行频域转换，得到频域热阻抗模型及其特征频率个数及区间；结合所述频域热阻抗模型的特征频率，对所述时域输出热流曲线进行拟合，提取出功率半导体器件的特征频率值。进一步的，对时域热阻抗曲线进行曲线拟合，提高频域热阻抗模型的特征频率的准确度。对应的，本发明专利技术还提供了上述方法对应的系统、终端以及介质。本发明专利技术简化了频域热阻抗模型参数提取过程，提高了参数的准确度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
基于热流的功率半导体器件特征频率提取方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体的，涉及一种基于热流的功率半导体器件特征频率提取方法、系统、终端及介质。

技术介绍

[0002]是否能准确预测功率半导体器件在实际应用下的温度特性，是提高电力电子系统可靠性的重要基础。近年来，频域热阻抗模型正逐渐受到人们的关注，因为相较于传统Foster和Cauer模型，它在全频段都能准确预测功率半导体器件的温度特性。但是，频域热阻抗模型中最为关键的特征频率参数目前还没有统一的提取方法。现在已有的方法非常复杂，而且无法保证准确度。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术的目的是提供一种基于热流的功率半导体器件特征频率提取方法、系统、终端及介质。
[0004]根据本专利技术第一方面，提供一种基于热流的功率半导体器件特征频率提取方法，包括：
[0005]给功率半导体器件施加阶跃损耗，记录所述功率半导体器件的时域热阻抗曲线和输出热流曲线；
[0006]对所述时域热阻抗曲线进行频域分析，得到频域热阻抗模型及其特征频率个数；
[0007]结合所述频域热阻抗模型的特征频率个数及区间，对所述时域输出热流曲线进行拟合，提取出精确的功率半导体器件特征频率值。
[0008]优选地，对所述时域输出热流曲线进行拟合，其中拟合公式如下：
[0009][0010]其中，ε(t)为时域下单位阶跃响应，P
in
为输入损耗，n为特征频率个数，f1、f2…
f
n
为频域热阻抗模型的所有特征频率。
[0011]优选地，所述特征频率个数，通过对功率半导体器件的热阻抗频域分析得到。进一步的，所述对功率半导体器件的热阻抗频域分析，包括：
[0012]将时域热阻抗曲线转化为频域热阻抗曲线通过s＝2πf
·
j，f＝10
x
的关系，即将复频率s用2πj
·
10
x
替代，使其变为以x为自变量的函数再对其求二阶导，得到图形函数D(x)：
[0013][0014]找出图形函数D(x)在有效区间内n个极小值点，即代表频域热阻抗模型的特征频率的个数，j是虚数单位。
[0015]根据本专利技术的第二方面，提供一种提高频域热阻抗模型的特征频率准确度的方法，包括：
[0016]采用上述任一项基于热流的功率半导体器件特征频率提取方法得到频域热阻抗模型的特征频率；
[0017]对时域热阻抗曲线进行曲线拟合，提高频域热阻抗模型的特征频率的准确度。
[0018]优选地，所述对时域热阻抗曲线进行曲线拟合，其中拟合公式如下：
[0019][0020]其中，R1、R2…
R
n
为热阻，f1、f2…
f
n
为特征频率。
[0021]根据本专利技术的第三方面，提供一种基于热流的功率半导体器件特征频率提取系统，包括：
[0022]损耗施加模块，该模块给功率半导体器件施加阶跃损耗，记录时域热阻抗曲线和输出热流曲线；
[0023]频域分析模块，该模块对所述时域热阻抗曲线进行频域分析，得到频域热阻抗模型及其特征频率个数；
[0024]提取模块，该模块结合所述频域热阻抗模型的特征频率，对所述时域输出热流曲线进行拟合，提取出功率半导体器件的特征频率值。
[0025]根据本专利技术的第四方面，提供一种提高频域热阻抗模型的特征频率准确度的系统，包括：
[0026]特征频率提取模块，该模块采用所述基于热流的功率半导体器件特征频率提取系统得到频域热阻抗模型的特征频率；
[0027]曲线拟合模块，对时域热阻抗曲线进行曲线拟合，提高频域热阻抗模型的特征频率的准确度。
[0028]根据本专利技术的第五方面，提供一种终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时可用于执行上述任一项基于热流的功率半导体器件特征频率提取方法或提高频域热阻抗模型的特征频率准确度的方法。
[0029]根据本专利技术的第六方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时可用于执行上述任一项基于热流的功率半导体器件特征频率提取方法或提高频域热阻抗模型的特征频率准确度的方法。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0031]1、本专利技术提供的基于热流的功率半导体器件特征频率提取方法，简化了特征频率的提取过程，通过对于热流曲线的曲线拟合即可简便地提取频域热阻抗模型的所有特征频率。
[0032]2、本专利技术提供的提高频域热阻抗模型的特征频率准确度的方法，通过对时域热阻
抗曲线的曲线拟合，提取出的特征频率具有较高的准确度，能保证通过频域热阻抗模型预测功率半导体器件热特性的有效性。
[0033]3、本专利技术提供的方法、终端及介质，简化了频域热阻抗模型参数提取过程，提高了参数的准确度。
附图说明
[0034]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0035]图1为本专利技术一实施例中基于热流的功率半导体器件特征频率提取方法流程图。
[0036]图2为本专利技术一实施例中提高频域热阻抗模型的特征频率准确度的方法流程图。
[0037]图3为本专利技术一较优实施例中提高频域热阻抗模型的特征频率准确度的方法流程图。
[0038]图4为本专利技术一实施例中所提供的频域热阻抗模型示意图。
[0039]图5为本专利技术一实施例中所提供的热流拟合曲线与实验曲线对比图。
[0040]图6为本专利技术一实施例中所提供的热阻抗拟合曲线与实验曲线对比图。
[0041]图7为本专利技术一实施例中所提供的阶跃损耗下温度预测曲线与实验曲线对比图。
具体实施方式
[0042]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0043]图1为本专利技术一实施例中基于热流的功率半导体器件特征频率提取方法流程图。
[0044]参照图1所示，该实施例中的基于热流的功率半导体器件特征频率提取方法，包括如下步骤：
[0045]S100，给功率半导体器件施加阶跃损耗，记录功率半导体器件热阻抗曲线和输出热流曲线；
[0046]S200，对功率半导体器件热阻抗曲线进行频域分析，得到频域热阻抗模型的特征频率个数n；
[0047]S300，结合频域热阻抗模型的特征频率个数和区间，对功率半导体器件时域输出热流曲线的曲线拟合，得到频域热阻抗模型的特征频率。
[0048]本专利技术上述实施例提供的基于热流的功率半导体器件特征频本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于热流的功率半导体器件特征频率提取方法，其特征在于，包括：给功率半导体器件施加阶跃损耗，记录所述功率半导体器件的时域热阻抗曲线和输出热流曲线；对所述时域热阻抗曲线进行频域分析，得到频域热阻抗模型及其特征频率个数；结合所述频域热阻抗模型的特征频率个数及区间，对所述时域输出热流曲线进行拟合，提取出功率半导体器件特征频率值。2.根据权利要求1所述的基于热流的功率半导体器件特征频率提取方法，其特征在于，对所述时域输出热流曲线进行拟合，其中拟合公式如下：其中，ε(t)为时域下的单位阶跃响应，P
in
为功率半导体器件输入损耗，n为特征频率个数，f1、f2…
f
n
为功率半导体器件频域热阻抗模型的特征频率。3.根据权利要求2所述的基于热流的功率半导体器件特征频率提取方法，其特征在于，所述特征频率个数，通过对所述功率半导体器件的热阻抗频域分析得到。4.根据权利要求3所述的基于热流的功率半导体器件特征频率提取方法，其特征在于，所述对功率半导体器件的热阻抗频域分析，包括：将时域表达的热阻抗转化为频域下的热阻抗将时域表达的热阻抗转化为频域下的热阻抗通过s＝2πf
·
j，f＝10
x
的关系，即将复频率s用2πj
·
10
x
替代，使频域热阻抗曲线变为以x为自变量的函数再对其求二阶导，得到图形函数D(x)：找出图形函数D(x)在有效区间内n个极小值点，即代表频域热阻抗模型的特征频率的个数，j是虚数单位。5.根据权利要求1所述的基于热流的功率半导体器件特征频率提取方法，其特征在于，所述功率半导体器件的输出热流曲线和热阻抗曲线，采用以下任意一种方法测量：-基于器件数据手册的估算方法；-基于仿真的方法；-基于实验测量的方法。6.根据权利要求5所述的基于热流的功率半导体器件特征频率提取方法，其特征在于，所述输出热流由测量得到或由外壳-散热器温差除以外壳-散热器热阻估算得到；所述热阻抗由测量所得的结-外壳温差除以导通损耗计算得到；其中，所述外壳-散热器热阻由器件数据手册给出或由外壳-散热器温差稳态值除以导
通损耗得到；所述导通损耗用功率半导体器件的导通压降与加热电流的乘积计算得到。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：马柯，徐梦琦，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：