一种基于栅极电压下降时间的IGBT结温在线监测电路制造技术

本发明专利技术公开了一种基于栅极电压下降时间的IGBT结温在线监测电路，包括高速比较单元、脉冲选通单元和信号转换单元；高速比较单元包括隔离输入运算放大器、高位比较单元、低位比较器单元、输入参考单元CMPA和CMPB、逻辑异或门单元；脉冲选通单元包括高速精密单稳态多谐振荡单元和高速MOSFET选通单元；信号转换单元包括二极管钳位二阶RC低通检测单元和隔离输出运算放大器。本发明专利技术将该下降时间作为温敏电参数来实现IGBT的结温在线监测，简单易实现，应用于在线监测时线性度高、体积小、成本低、精度高、对主电路没有影响。对主电路没有影响。对主电路没有影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于栅极电压下降时间的IGBT结温在线监测电路


[0001]本专利技术属于电力电子的
，具体涉及一种基于栅极电压下降时间的IGBT结温在线监测电路。

技术介绍

[0002]绝缘栅双极性晶体管(Insulated
‑
gate bipolar transistor,IGBT)作为工业应用中主要的功率器件，广泛应用与电力传输、轨道交通、电动汽车和可再生能源发电等领域。而针对功率器件的工业调查研究表明，功率器件是电力电子装置中失效概率最高的器件，约占31％，而导致功率器件失效的关键因素有：温度、湿度、振动冲击及污染物等，其中约有55％的功率器件失效由温度因素引起。因此对功率器件的温度监测是其健康管理和优化控制的基础。
[0003]目前主要的功率器件结温监测方法可以概括为四种方法：物理接触测量法、光学非接触测量法、热阻抗模型预测法和热敏电参数提取法。
[0004]由于半导体物理器件的内部微观物理参数与器件温度具有一一对应的映射关系。如载流子的寿命随着结温的升高而升高，而载流子的迁移率随着温度的升高而降低。因此这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于栅极电压下降时间的IGBT结温在线监测电路，其特征在于，包括高速比较单元(1)、脉冲选通单元(2)和信号转换单元(3)；所述高速比较单元(1)包括隔离输入运算放大器(1
‑
i)、高位比较单元(1
‑
ii)、低位比较器单元(1
‑
iii)、输入参考单元CMPA和CMPB(1
‑
iv)、逻辑异或门单元(1
‑
v)；隔离输入运算放大器(1
‑
i)耦接于IGBT栅极G与IGBT发射级E之间，高位比较单元(1
‑
ii)耦接于输入参考端CMPA与隔离输入运算放大器(1
‑
i)输出端之间，低位比较单元(1
‑
iii)耦接于输入参考端CMPB与隔离输入运算放大器(1
‑
i)输出端之间，逻辑异或门单元(1
‑
v)耦接于高位比较单元(1
‑
ii)与低位比较单元(1
‑
iii)；所述脉冲选通单元(2)包括高速精密单稳态多谐振荡单元(2
‑
i)和高速MOSFET选通单元(2
‑
ii)；高速精密单稳态多谐振荡单元(2
‑
i)耦接于隔离输入运算放大器(1
‑
i)输出端与信号地之间，高速MOSFET选通单元(2
‑
ii)耦接于高速精密单稳态多谐振荡单元(2
‑
i)输出端与逻辑异或门单元(1
‑
v)输出端；所述信号转换单元(3)包括二极管钳位二阶RC低通检测单元(3
‑
i)和隔离输出运算放大器(3
‑
ii)；二极管钳位二阶RC低通检测单元(3
‑
i)耦接于高速MOSFET选通单元(2
‑
ii)与信号地之间，隔离输出运算放大器(3
‑
ii)耦接于二极管钳位二阶RC低通检测单元(3
‑
i)输出端。2.一种基于栅极电压下降时间的IGBT结温在线监测方法，其特征在于，使用权利要求1所述基于栅极电压下降时间的IGBT结温在线监测电路，具体包括以下步骤：步骤1：设计基于高速比较单元(1)的时基采样电路，并通过脉冲选通单元(2)获得下降时段波形，使用信号转换单元(3)将下降时段转换为恒定电压信号；高速比较单元(1)通过隔离输入运算放大器(1
‑
i)将IGBT栅极电压隔离，保护IGBT安全，将隔离的IGBT信号输入至高位比较单元(1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：宋文胜，唐涛，杨柯欣，陈健，麻宸伟，葛兴来，冯晓云，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：