具有寿命参数测量功能的功率器件驱动器及参数校正方法技术

本发明专利技术公开了具有寿命参数测量功能的功率器件驱动器，包括隔离电源模块、光纤通信模块、存储参数校正值的EEPROM模块、控制器模块、门极控制模块、保护模块、数据采集模块、参数校正模块，本发明专利技术可以接收上位机的校准指令对自身参数采集电路的采集值进行自动校准，解决了常规驱动器因为元器件差异导致的测量偏差难题以及校准步骤繁琐的问题。本发明专利技术还公开了功率器件的寿命参数校正方法，包括自动获取校正系数并写入独立存储器，叠加校正系数获取到功率器件工作过程中的基础输入数据，本发明专利技术解决了常规校准方法因增加外部数据传输接口导致驱动器板上可用空间减小的问题。驱动器板上可用空间减小的问题。驱动器板上可用空间减小的问题。

【技术实现步骤摘要】
具有寿命参数测量功能的功率器件驱动器及参数校正方法


[0001]本专利技术属于功率器件
，涉及具有寿命参数测量功能的功率器件驱动器，还涉及功率器件的寿命参数校正方法。

技术介绍

[0002]在工业4.0时代，人们对于智能化、信息化、集成度的需求越来越高，包括消费电子、工业控制、汽车、智能电网等行业在内的功率器件下游产业已经全面开花，以IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)为代表的功率器件得到大规模应用，根据有关机构的统计结果显示，2025年全球IGBT产业营收将超过百亿美元。在这样庞大的市场需求下，不同工况中的功率器件寿命情况成为了当下研究的热点问题。截至目前，市场中绝大多数的功率器件驱动器及其配套的驱动方案中只具有驱动、保护功能，不具备寿命预测参数测量的能力，而且在批量化生产的驱动器中，因为元器件之间的差异、板与板之间的差异，会导致同一电路方案所制造出来的不同产品间存在个体差异，进而引起驱动板与驱动板之间的测量偏差。同时，驱动器上接口空间有限，不足以增加过多的数据传输接口对校正参数进行写入，且常规的校正参数写入方法操作步骤繁琐，无法应用于大规模的驱动产品之中。因此，一款具有寿命参数采集能力的驱动器以及驱动器自动校正方法对于功率器件的使用具有极其重要的意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供具有寿命参数测量功能的功率器件驱动器，该驱动器可以接收上位机的校准指令对自身参数采集电路的采集值进行自动校准，解决了常规驱动器因为元器件差异导致的测量偏差难题以及校准步骤繁琐的问题。
[0004]本专利技术的另一目的是提供功率器件的寿命参数校正方法，解决了常规校准方法因增加外部数据传输接口导致驱动器板上可用空间减小的问题。
[0005]本专利技术所采用的第一种技术方案是，具有寿命参数测量功能的功率器件驱动器，包括隔离电源模块、光纤通信模块、存储参数校正值的EEPROM模块、控制器模块、门极控制模块、保护模块、数据采集模块、参数校正模块。
[0006]本专利技术的特点还在于，
[0007]隔离电源模块通过变压器以电磁感应的方式将初级侧线圈的电压信号转换成次级侧的电压信号，满足对光纤通信模块、存储参数校正值的EEPROM模块、控制器模块、门极控制模块、保护模块、数据采集模块的供电需求。
[0008]光纤通信模块包括三个光纤口及这三个光纤口对应的外围电路，三个光纤口分别用来接收上级电路发出的开关指令的光信号、向上级电路发送驱动器以及功率模块出现故障时的故障光信号、向上级电路发送由数据采集模块中ADC芯片从采集电路获得的功率模块寿命参数数据。
[0009]存储参数校正值的EEPROM模块作为独立的存储器使用，内部所存储的校正值通过
单独的校正板模块自动写入，EEPROM模块与控制器模块之间无双向通信接口，工作过程中，控制器模块从EEPROM模块中单向读取。
[0010]控制器模块作为控制中心，分别与光纤通信模块、存储参数校正值的EEPROM模块、控制器模块、门极控制模块、保护模块、数据采集模块连接，连接口通过电平翻转实现各模块之间的相互协同，实现逻辑控制、数据中转传输。
[0011]门极控制模块用于产生电压信号，控制功率模块的开关，所采用的分级控制方案，是在开关过程中对不同阻值的开关电阻进行切换。
[0012]保护模块具有高压过压保护、低压欠压保护、短路过流保护三种方式，其中高压过压保护方案为动态有源钳位方法，低压欠压保护方案为隔离电源欠压关断和栅极欠压关断两种方法，短路过流保护方案为退饱和监测方法。
[0013]数据采集模块通过16位高速ADC将模拟电压量转换成数字信号并传输给控制器模块。
[0014]本专利技术采用的第二种技术方案是，功率器件的寿命参数校正方法，应用于本专利技术的功率器件驱动器，具体按照以下步骤实施：
[0015]步骤1、用高精度电压源连接驱动器的电压参数采集电路，上位机发出校准指令，开启高精度电压源以及驱动器，对校正系数进行自动获取，这个校正系数是电路采集值与高精度电压源输出值的差值或比例；
[0016]步骤2、将所得校正系数通过校正板自动写入驱动器中独立的存储器即存储寿命参数校正值的EEPROM模块；
[0017]步骤3、将数据采集模块的采集电路采集值与存储器中写入的校正系数进行叠加处理，获取到校正后功率器件工作过程中的基础输入数据，此数据包括集电极电流、饱和通态集
‑
射极电压。
[0018]本专利技术的特点还在于，
[0019]叠加处理具体为，根据一元一次函数y＝kx+b计算矫正后功率器件工作过程中的基础输入数据，其中，存储的校正系数为k和b，数据采集模块的采集电路采集值为x，每采集到一个采集值就通过该一元一次函数进行校正，最终得到校正值y，即校正后数据值。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]本专利技术具有寿命参数测量功能的功率器件驱动器，可以接收上位机的校准指令对自身参数采集电路的采集值进行自动校准，解决了常规驱动器因为元器件差异导致的测量偏差难题以及校准步骤繁琐的问题。
[0022]本专利技术功率器件的寿命参数校正方法，解决了常规校准方法因增加外部数据传输接口导致驱动器板上可用空间减小的问题。
附图说明
[0023]图1是本专利技术具有寿命参数测量功能的功率器件驱动器与IGBT的连接示意图；
[0024]图2是IGBT寿命参数采集流程图；
[0025]图3是本专利技术功率器件的寿命参数校正方法结构框图.
[0026]图中，1.隔离电源模块，2.光纤通信模块，3.校正板写入模块，4.存储寿命参数校正值的EEPROM模块，5.控制器模块，6.门极控制模块，7.保护模块，8.数据采集模块，9.高精
度电压供电模块，10.参数校正模块。
具体实施方式
[0027]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。
[0028]实施例1
[0029]本实施例提供一种具有寿命参数测量功能的功率器件驱动器，该功率器件选择IGBT，包括隔离电源模块1、光纤通信模块2、存储参数校正值的EEPROM模块4、控制器模块5、门极控制模块6、保护模块7、数据采集模块8、参数校正模块10
[0030]实施例2
[0031]本实施例提供一种具有寿命参数测量功能的功率器件驱动器，在实施例1的基础上，控制器模块5作为控制中心，分别与光纤通信模块2、存储参数校正值的EEPROM模块4、控制器模块5、门极控制模块6、保护模块7、数据采集模块8连接，连接口通过电平翻转实现各模块之间的相互协同，实现逻辑控制、数据中转传输。具体地，控制模块5接收上级电路通过光纤通信模块2传输过来的有效信号，根据这个信号对门极控制模块6发送开关信号，从而控制IGBT的开通与关断；同时控制器模块5读取存储参数校正值的EEPROM模块4中的值，并且接收数据采集模块8传输的集电极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有寿命参数测量功能的功率器件驱动器，其特征在于，包括隔离电源模块、光纤通信模块、存储参数校正值的EEPROM模块、控制器模块、门极控制模块、保护模块、数据采集模块、参数校正模块。2.根据权利要求1所述的具有寿命参数测量功能的功率器件驱动器，其特征在于，所述隔离电源模块通过变压器以电磁感应的方式将初级侧线圈的电压信号转换成次级侧的电压信号，满足对光纤通信模块、存储参数校正值的EEPROM模块、控制器模块、门极控制模块、保护模块、数据采集模块的供电需求。3.根据权利要求2所述的具有寿命参数测量功能的功率器件驱动器，其特征在于，所述光纤通信模块包括三个光纤口及这三个光纤口对应的外围电路，三个光纤口分别用来接收上级电路发出的开关指令的光信号、向上级电路发送驱动器以及功率模块出现故障时的故障光信号、向上级电路发送由数据采集模块中ADC芯片从采集电路获得的功率模块寿命参数数据。4.根据权利要求1所述的具有寿命参数测量功能的功率器件驱动器，其特征在于，所述存储参数校正值的EEPROM模块作为独立的存储器使用，内部所存储的校正值通过单独的校正板模块写入，EEPROM模块与控制器模块之间无双向通信，工作过程中，控制器模块从EEPROM模块中单向读取。5.根据权利要求1所述的具有寿命参数测量功能的功率器件驱动器，其特征在于，控制器模块作为控制中心，分别与光纤通信模块、存储参数校正值的EEPROM模块、控制器模块、门极控制模块、保护模块、数据采集模块连接，连接口通过电平翻转实现各模块之间的相互协同，实现逻辑控制、数据中转传输。6.根据权利要求1所述的具有寿命参数测量功能的功率器件驱动器...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋昱澄，杨媛，李茂，马智坚，杨成煜，李文杰，岳超能，张子涵，吴倩楠，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：