一种基于碳化硅的智能功率模块及应用制造技术

本发明专利技术公开一种基于碳化硅的智能功率模块及应用，属于电力电子技术领域。针对现有技术智能功率模块功能单一，智能化程度不高，器件昂贵易损的问题，本发明专利技术提供一种基于碳化硅的智能功率模块，包括驱动芯片、驱动单元和计算单元；驱动单元使用门级驱动电路，从智能功率模块端口测量数据，通过测量数据表征功率器件故障和老化的状态，优化开关轨迹控制；计算单元使用边缘计算模块对测量数据进行计算，通过嵌入式机器学习和回流新数据不断完善模型，增强监测设备性能。基于增强边缘计算的智能门级驱动，实现关键器件在线状态检测，具有过流保护和边缘计算等功能，可用于满足汽车功率级别的驱动电路。该技术提高电动汽车变换器的可靠性和智能化。靠性和智能化。靠性和智能化。

An intelligent power module based on silicon carbide and its application

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳化硅的智能功率模块及应用


[0001]本专利技术涉及电力电子
，更具体地说，涉及一种基于碳化硅的智能功率模块及应用。

技术介绍

[0002]电动汽车主要分几个部件：蓄电池，变换器，电机，电子控制单元(ECU)。这些对整车的性能及安全可靠性起着非常重要的作用。电动汽车是以电动机来驱动车辆前进的车辆。电动汽车的基本工作原理是由蓄电池或其他能够产生电源或电能的装置提供电流，通过电力电子变化器(DC
‑
DC和DC
‑
AC)将电池输出端口的低压直流电源变成能够驱动电动机转动的三相可变交流电源，并通过脉宽调制(PWM)技术来实现电动机转速扭矩等输出参数的控制，再通过动力传动系统驱动汽车前进行驶。
[0003]在此能量转换过程中，功率开关器件起着关键的控制作用，在很大程度上决定了系统的价格性能比，也是整个链条中最薄弱的一个环节。当前电动汽车功率变换器所使用的半导体开关器件是基于硅材料的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。这些器件技术成熟，成本较高，故障率也相对较高，属于易耗品。他们开关频率普遍在3...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碳化硅的智能功率模块，其特征在于，包括驱动芯片、驱动单元和计算单元；驱动单元包括门级驱动电路，测量和控制智能功率模块端口电气参数，用以表征功率器件故障和老化的状态，优化开关轨迹控制；计算单元使用边缘计算模块对端口测量参数进行计算，通过嵌入式机器学习和回流新数据不断完善电热模型，增强监测设备性能。2.根据权利要求1所述的一种基于碳化硅的智能功率模块，其特征在于，所述门级驱动电路包括FPGA和电压源阵列或电流源阵列，电压源阵列或电流源阵列包括M行N列，M、N均是大于零的整数，FPGA输出M个信号，每个信号均连接电压源阵列或电流源阵列的一行，控制电压源阵列或电流源阵列输出不同的电压值或电流值。3.根据权利要求2所述的一种基于碳化硅的智能功率模块，其特征在于，驱动芯片参数可重新配置，允许用户对开关损耗和电压或电流过冲之间的折中进行微调。4.根据权利要求1所述的一种基于碳化硅的智能功率模块，其特征在于，智能功率模块端口测量的电气参数包括导通电压V
DSon
、栅极阈值电压V
th
、米勒高原持续时间t
MP
、米勒高原电压V
MP
、栅极阈值前电压V
GS(pre
‑
th)
、漏极电流变化率di/dt、外部栅极电阻上的电压降V
gext
、用额外的电流源充电时的电压差ΔV
GS
、漏极电压峰值V
peak
和漏极电流峰值I
peak
。5.根据权利要求1所述的一种基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹文平，吉兵，胡存刚，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：