一种FS-IGBT在线结温监测方法技术

技术编号：40447335 阅读：3 留言：0更新日期：2024-02-22 23:07

本发明专利技术公开了一种FS‑IGBT在线结温监测方法，其包括以下步骤：S1、通过热室与热成像仪得到不同结温下健康IGBT导通时的I‑V(I<subgt;c</subgt;‑V<subgt;ce</subgt;)特性曲线簇(HIVC)；S2、采集导通状态下目标IGBT在集电极拐点电流(I<subgt;c,inf</subgt;)下的集电极‑发射极电压值S3、计算键合线电阻变化值(ΔR<subgt;con</subgt;)；S4、根据ΔR<subgt;con</subgt;对HIVC进行校正，得到退化IGBT的I‑V特性曲线簇(DIVC)；S5、采集导通状态下目标IGBT在大集电极电流下的S6、根据和DIVC通过线性插值得到目标IGBT的结温。本发明专利技术提出的监测方法可以在IGBT正常工作中在线进行，且不受器件键合线退化的影响，提高了结温监测的精度。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，具体涉及一种fs-igbt在线结温监测方法。

技术介绍

1、电力电子设备近年来发展迅速，被应用于很多大型的领域。绝缘栅双极晶体管(igbt)是应用最广泛的功率器件。igbt模块在风力发电、电力牵引等应用中发挥着重要作用。igbt模块的状态直接影响到整个系统的可靠性。igbt模块的老化和失效主要受热应力的影响，包括平均温度和温度波动。每升高10℃，igbt模块的失效量将增加一倍。因此，对igbt模块进行温度监测对igbt可靠性评估和健康管理具有重要意义。igbt温度监测引起了广泛的关注，并提出了大量的温度监测方法。目前的方法主要分为四大类，包括物理接触法、非物理接触法、热阻抗模型法和基于温度敏感电参数的方法。其中，基于温度敏感电参数的方法具有易于集成和快速响应的优点，在实际应用中非常有前景。但是大多数温度敏感电参数不仅与器件结温相关，还会受到器件键合线退化的影响。同时，在部分实际应用中，还需要结温监测方法能够在不影响器件正常工作的情况下在线进行监测。

技术实现思路

1、本专利技术提出了一种fs-igbt在线结温监测方法。这种方法利用igbt的键合线退化实时校正其在导通状态下的i-v特性曲线。利用校正后的i-v特性曲线在大集电极电流处的作为温度敏感电参数来估计igbt的结温。其新颖之处在于其不受器件键合线退化的影响且该技术的实现不需要任何额外的电路，也不影响器件的正常工作。此外，本专利技术中提出的键合线电阻变化值δrcon还可以用作器件的老化特征参数。

2、为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：

3、提供一种fs-igbt在线结温监测方法，其包括以下步骤：

4、s1、通过热室与热成像仪得到不同结温下健康igbt导通时的i-v(ic-vce)特性曲线簇(hivc)；

5、s2、采集导通状态下目标igbt在集电极拐点电流(ic,inf)下的集电极-发射极电压值

6、s3、计算键合线电阻变化值(δrcon)；

7、s4、根据δrcon对hivc进行校正，得到退化igbt的i-v特性曲线簇(divc)；

8、s5、采集导通状态下目标igbt在大集电极电流下的

9、s6、根据和divc通过线性插值得到目标igbt的结温。

10、进一步地，步骤s2中的集电极拐点电流(ic,inf)是指hivc中vce不受结温tj影响时对应的集电极电流值。

11、进一步地，步骤s3中的δrcon计算公式如下：

12、

13、其中，为采集到的导通状态下目标igbt在集电极拐点电流(ic,inf)下对应的集电极-发射极电压值，为hivc中ic,inf对应的集电极-发射极电压值。

14、进一步地，步骤s4的具体方法为：

15、校正公式如下：

16、

17、

18、其中m为hivc中的曲线数量；n为hivc中每条曲线上数据点的数目；为divc中第m条曲线中第n个点对应的集电极-发射极电压值；为hivc中第m条曲线中第n个点对应的集电极-发射极电压值；ic[n]为hivc和divc中任一曲线中第n个点对应的集电极电流值。

19、进一步地，步骤s5中的大集电极电流指的是igbt正常工作中最大集电极电流的70％。

20、进一步地，步骤s6的具体方法为：选择divc中集电极电流值为集电极-发射极电压值与相邻的两个数据点得到这两个数据点对应曲线的结温tj1和tj2，进行线性插值，插值公式如下：

21、

22、其中tj即为目标igbt的结温。

23、本专利技术的有益效果为：与常规的基于热敏电参数的结温监测方法相比，其不受器件键合线退化的影响且该技术的实现不需要复杂的附加电路，也不影响器件的正常工作。此外，本专利技术中提出的键合线电阻变化值δrcon还可以用作器件的老化特征参数。

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【技术保护点】

1.一种FS-IGBT在线结温监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种FS-IGBT在线结温监测方法，其特征在于，所述步骤S2中的集电极拐点电流(Ic,inf)是指HIVC中Vce不受结温Tj影响时对应的集电极电流值。

3.根据权利要求1所述的一种FS-IGBT在线结温监测方法，其特征在于，所述步骤S3中的ΔRcon计算公式如下：

4.根据权利要求1所述的一种FS-IGBT在线结温监测方法，其特征在于，所述步骤S4的具体方法为：

5.根据权利要求1所述的一种FS-IGBT的在线结温监测方法，其特征在于，所述步骤S5中的大集电极电流指的是IGBT正常工作中最大集电极电流的70％。

6.根据权利要求1所述的一种FS-IGBT的在线结温监测方法，其特征在于，所述步骤S6的具体方法为：选择DIVC中集电极电流值为集电极-发射极电压值与相邻的两个数据点和得到这两个数据点对应曲线的结温Tj1和Tj2，进行线性插值，插值公式如下：

【技术特征摘要】

1.一种fs-igbt在线结温监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种fs-igbt在线结温监测方法，其特征在于，所述步骤s2中的集电极拐点电流(ic,inf)是指hivc中vce不受结温tj影响时对应的集电极电流值。

3.根据权利要求1所述的一种fs-igbt在线结温监测方法，其特征在于，所述步骤s3中的δrcon计算公式如下：

4.根据权利要求1所述的一种fs-igbt在线结温监测方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍伟，高崇兵，舒玉露，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：

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