本申请提供的一种功率半导体输出电容检测装置及方法，应用于功率变换电路，功率变换电路包括：输入直流源、功率半导体、电感以及二极管，输入直流源包括输入正端及输入负端，二级管的正极以及功率半导体的漏极共同连接在目标参考点，通过比较器比较输入直流源以及目标参考点之间的电压，得到比较信号，基于比较信号对计数模块中的计数值进行重置，在特定的位置对计数模块中的计数值进行采样，从而能得到功率半导体输出电容对应的谐振周期，最终推算出功率半导体输出电容。利用本申请提供的检测装置，无需对功率变换电路做任何硬件更改，且还可以克服功率变换电路上寄生电容对功率半导体的输出电容造成的检测影响，进而提高检测输出电容的精度。测输出电容的精度。测输出电容的精度。
【技术实现步骤摘要】
一种功率半导体输出电容检测装置及方法
[0001]本申请涉及电子电力领域，特别涉及一种功率半导体输出电容检测装置及方法。
技术介绍
[0002]在BOOST升压或者单端反激(flyback)类的功率拓扑电路中，电路内的功率半导体在关断后，功率半导体的输出电容(Coss)会与电路内部的电感引起功率半导体两端的电压震荡。基于电压震荡的存在，若功率半导体在两端电压较高时导通，则会造成较高的开关损耗。
[0003]为了减小功率半导体的开关损耗，我们可以利用功率半导体的输出电容来估算电压震荡的波谷所在的位置，并在波谷位置导通功率半导体，实现功率半导体准零电压开关(ZVS)软启动，从而降低功率半导体的开关损耗。
[0004]但不同类型的功率半导体的输出电容引起的电压震荡的波谷位置不同。特别是随着宽禁带(wide bandgap，WBG)类型的功率半导体器件的发展，WBG类型的器件中如氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)的输出电容只有百pf级，波谷位置与传统的功率半导体相差更多，另一方面，器件的批次或制造工艺也存在不同，上述因素都会造成功率半导体器件的实际输出电容参数与功率半导体器件的器件手册存在差异，并且上述电路中的板载寄生参数也会对功率半导体的输出电容影响。因此，需要对功率半导体的输出电容进行实际检测，才能得到精准数值。
[0005]传统测量功率半导体输出电容的装置非常昂贵，并且一般都需要用示波器进行离线测量，或者需要昂贵的现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)来实现检测算法，成本很高且难以完成在线测量。有鉴于此，需要设计一种成本较低且可以实现在线测量的功率半导体输出电容检测装置。
附图说明
[0006]图1为功率变换拓扑时序图；
[0007]图2为一种功率半导体的输出电容检测电路的结构示意图；
[0008]图3为一种功率半导体输出电容检测装置的结构示意图；
[0009]图4为功率半导体输出电容的检测装置的时序逻辑图；
[0010]图5为一种计数模块的结构示意图；
[0011]图6A为一种利用比较信号重置计数值的示意图一；
[0012]图6B为一种利用比较信号重置计数值的示意图二；
[0013]图7为一种采样时序示意图。
技术实现思路
[0014]本申请提供一种功率半导体输出电容检测装置及方法，用于在低成本条件下实现对功率半导体的输出电容进行在线测量。
[0015]第一方面，本申请提供一种功率半导体输出电容检测装置，应用于功率变换电路，功率变换电路包括：输入直流源、功率半导体、电感以及二极管，输入直流源包括输入正端以及输入负端，输入负端接地，电感的一端与输入正端连接，二极管的负极及输入负端与负载连接；电感的另一端、二级管的正极以及功率半导体的漏极共同连接在目标参考点，功率半导体的源极接地；装置包括：比较器、检测模块、反相器以及计数模块；其中，比较器的第一输入端与输入正端连接，比较器的第二输入端与目标参考点连接；比较器的输出端与反相器以及计数模块连接；比较器，用于根据输入正端的电压以及目标参考点的电压输出第一比较信号；反相器，用于根据第一比较信号生成第二比较信号；计数模块，用于根据第一比较信号，重置第一计数值；根据第二比较信号，重置第二计数值；检测模块，用于检测计数模块的第一计数值以及第二计数值；根据第一计数值以及第二计数值确定功率半导体的输出电容。
[0016]利用本申请提供的功率半导体输出电容检测装置，能对工作中的功率变换电路中进行在线测量，通过比较器比较输入直流源以及目标参考点之间的电压，从而得到比较信号，基于比较信号对计数模块中的计数值进行重置，并在特定的位置对计数模块中的计数值进行采样，从而能得到功率半导体输出电容对应的谐振周期，最终推算出功率半导体输出电容。此外，通过在线检测功率半导体输出电容可以提前判断出功率变换电路中的失效器件，防止功率变换电路在实际使用时造成炸机；并且，利用本申请提供的检测装置，无需对功率变换电路做任何硬件更改且他同样无需额外添加复杂测量夹具等，并且还可以克服功率变换电路上的板载寄生电容对功率半导体的输出电容造成的检测影响，进而提高检测输出电容的精度。
[0017]在一些可能的实施方式中，计数模块包括：第一计数器以及第二计数器；比较器的输出端与第一计数器连接，反相器的输出端与第二计数器连接；第一计数器，用于根据第一比较信号，重置第一计数值；第二计数器，用于根据第二比较信号，重置第二计数值。第一计数器以及第二计数器同样可以基于不同的脉冲信号或相同的脉冲信号进行脉冲计数。第一计数器以及第二计数器均可以对检测模块中的MCU时钟晶振进行脉冲采样。
[0018]在一些可能的实施方式中，第一计数器，具体用于：接收第一比较信号，在第一比较信号出现设定跳变沿时，重置第一计数值；第二计数器，具体用于：接收第二比较信号，在第二比较信号出现设定跳变沿时，重置第二计数值；设定跳边沿为从低电平跳变为高电平的上升沿，或从高电平跳变到低电平的下降沿。本申请还可以在第一比较信号出现上升沿时重置第一计数值，在第二比较信号出现下降沿时重置第二计数值；或者在第一比较信号出现下降沿时重置第一计数值，在第二比较信号出现上升沿时重置第二计数值。
[0019]某些情况下，由于比较器的输入电压存在误差，或检测出现误差，导致输出的第一比较信号，可能不会完全错相，为了解决上述问题，在一些可能的实施方式中，检测模块还用于，获取第一比较信号以及第二比较信号；利用第一比较信号对第二计数器进行采样，得到第三计数值，并利用第二比较信号对第一计数器进行采样，得到第四计数值；根据第三计数值以及第四计数值，确定功率半导体的输出电容。利用上述方式，可以消除因比较信号不完全错相所带来的检测误差问题。
[0020]在一些可能的实施方式中，检测模块具体用于：
[0021]以第一比较信号的设定跳边沿作为第一采样点，对第二计数器进行采样，得到第
三计数值，并以第二比较信号的设定跳边沿作为第二采样点，对第一计数器进行采样，得到第四计数值，设定跳边沿为从低电平跳变为高电平的上升沿，或从高电平跳变到低电平的下降沿。
[0022]在一些可能的实施方式中，检测模块具体用于：
[0023]在输入直流源的电压处于目标相位时，检测第一计数器的第一计数值以及第二计数器的第二计数值。通过上述方式，在特定的相位检测计数值得到的谐振周期结果更加准确，在本申请中，则可以用低速MCU对输入直流源的相位进行检测，在输入直流源过零后的特定相位进行采样。
[0024]在一些可能的实施方式中，检测模块具体用于：计算第一计数值以及第二计数值之和，确定功率半导体的输出电容的谐振周期；根据谐振周期，确定功率半导体的输出电容。
[0025]在一些可能的实施方式中，检测模块具体用于：计算第一计数值与第二计数值之差的绝对值，确定功率半导体的输出电容的谐振周期；根据谐振周期，确定功率半导体的输出电容。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种功率半导体输出电容检测装置，应用于功率变换电路，其特征在于，所述功率变换电路包括：输入直流源、功率半导体、电感以及二极管，所述输入直流源包括输入正端以及输入负端，所述输入负端接地，所述电感的一端与所述输入正端连接，所述二极管的负极及所述输入负端与负载连接；所述电感的另一端、所述二级管的正极以及所述功率半导体的漏极共同连接在目标参考点，所述功率半导体的源极接地；所述装置包括：比较器、检测模块、反相器以及计数模块；其中，所述比较器的第一输入端与所述输入正端连接，所述比较器的第二输入端与所述目标参考点连接；所述比较器的输出端与所述反相器以及所述计数模块连接；所述比较器，用于根据所述输入正端的电压以及所述目标参考点的电压输出第一比较信号；所述反相器，用于根据所述第一比较信号生成第二比较信号；所述计数模块，用于根据第一比较信号，重置第一计数值；根据第二比较信号，重置第二计数值；所述检测模块，用于检测所述计数模块的所述第一计数值以及所述第二计数值；根据所述第一计数值以及所述第二计数值确定所述功率半导体的输出电容。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计数模块包括：第一计数器以及第二计数器；所述比较器的输出端与所述第一计数器连接，所述反相器的输出端与所述第二计数器连接；所述第一计数器，用于根据第一比较信号，重置第一计数值；所述第二计数器，用于根据第二比较信号，重置第二计数值。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一计数器，具体用于：接收所述第一比较信号，在所述第一比较信号出现设定跳变沿时，重置第一计数值；所述第二计数器，具体用于：接收所述第二比较信号，在所述第二比较信号出现设定跳变沿时，重置第二计数值；所述设定跳边沿为从低电平跳变为高电平的上升沿，或从高电平跳变到低电平的下降沿。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述检测模块还用于，获取所述第一比较信号以及所述第二比较信号；利用所述第一比较信号对所述第二计数器进行采样，得到第三计数值，并利用所述第二比较信号对所述第一计数器进行采样，得到第四计数值；根据所述第三计数值以及所述第四计数值，确定所述功率半导体的输出电容。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述检测模块具体用于：以第一比较信号的设定跳边沿作为第一采样点，对所述第二计数器进行采样，得到第三计数值，并以第二比较信号的设定跳边沿作为第二采样点，对所述第一计数器进行采样，得到第四计数值，所述设定跳边沿为从低电平跳变为高电平的上升沿，或从高电平跳变到低电平的下降沿。6.根据权利要求1
‑
5任一所述的装置，其特征在于，所述检测模块具体用于：在所述输入直流源的电压处于目标相位时，检测所述第一计数器的所述第一计数值以及所述第二计数器的所述第二计数值。
7.根据权利要求1
‑
6任一所述的装置，其特征在于，所述检测模块具体用于：计算所述第一计数值以及所述第二计数值之和，确定所述功率半导体的输出电容的谐振周期；根据所述谐振周期，确定所述功率半导体的输出电容。8.根据权利要求1
‑
6任一所述的装置，其特征在于，所述检测模块具体用于：计算所述第一计数值与所述第二计数值之差的绝对值，确定所述功率半导体的输出电容的谐振周期；根据所述谐振周期，确定所述功率半导体的输出电容。9...
【专利技术属性】
技术研发人员：方晓厅，张晓，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。