【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于pcb罗氏线圈的sic mosfet阈值电压在线检测方法。
技术介绍
1、sic材料作为第三代宽禁带半导体材料，其相比于传统的si材料临界电场强度更高、饱和电子漂移速率更快、热导率更大，采用sic材料生产出的功率器件或者模块具有更高的阻断电压、更快的开关速度和更好的导热性能，sic功率器件的应用可以推动现代功率变换器的设计趋向于高频、高效、高功率密度的方向发展，因而广泛用于高端的电力电子变换器中。以电动汽车场合为例，电力牵引逆变器、车载充电器的高效率、小型化和轻量化设计，将极大提高电动汽车的车内空间利用率和续航里程。sic功率器件具有更大的优势的同时，也带来有关可靠性、稳定性的更大挑战。
2、由于sic功率器件的sic/sio2界面，比si功率器件的si/sio2界面更复杂，阈值电压漂移现象显著，而且，阈值电压漂移影响损耗分布和结温，长期栅极开关应力，有可能导致器件退化，而且，sic mosfet芯片退化和键合线退化，具有不同的机制和表现，加速器件退化速度；界面陷阱、氧化层陷阱、固定电荷以及可移动电荷是导致sic mosfet阈值电压发生漂移的本质原因，阈值电压漂移量也会受到施加在其栅极上的应力时间长短与在应力去除后检测阈值电压的间隔时间的影响；而且，sic mosfet在变换器实际运行中，可能受高结温、结温波动、高温栅偏和高温反偏等应力耦合作用，而且栅极始终伴随着高频开关应力，退化机制也更加复杂。因此，针对sic mosfet在实际运行中耦合多种应力的退化进行研究具有重要的现实意义和参考价值。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题，在于提供对于一种基于pcb罗氏线圈的sic mosfet阈值电压在线检测方法，在不改变功率变换器的功率电路和驱动电路的基础上，能够实现对sic mosfet阈值电压的实时在线检测。
2、本专利技术提供了一种基于pcb罗氏线圈的sic mosfet阈值电压在线检测方法，用于连接碳化硅器件的栅极以及漏极，包括：电流采样单元、阈值电流识别单元以及阈值电压生成单元，所述电流采样单元连接所述阈值电流识别单元，所述电流采样单元分别连接所述碳化硅器件的栅极以及漏极；
3、所述电流采样单元采用pcb罗氏线圈的采样方式；
4、所述阈值电流识别单元运用多级比较放大识别阈值电流；
5、所述电流采样单元采用pcb罗氏线圈的方案，并通过所述阈值电流识别单元进行多级比较放大，将目标阈值电流放大，分别检测sic mosfet每个开关周期内的上升沿和下降沿的阈值电流时刻，实现阈值电流的在线检测，在之后通过阈值电压生成单元生成阈值电压，实现阈值电压的在线检测。
6、进一步地，所述电流采样单元包括栅极电流采样模块以及漏极电流采样模块，所述栅极电流采样模块包括第一pcb罗氏线圈以及第一积分电路，所述第一pcb罗氏线圈用于连接碳化硅器件的栅极，所述第一积分电路上设有第一复位开关；所述漏极电流采样模块包括第二pcb罗氏线圈以及第二积分电路，所述第二pcb罗氏线圈用于连接碳化硅器件的漏极，所述第二积分电路上设有第二复位开关。
7、进一步地，所述阈值电流识别单元连接至包括至少一个放大模块、输出信号模块以及第一放大比较电路；
8、所述放大模块还包括第一运算放大器、放大复位开关以及延迟补偿电路，所述电流采样单元分别连接所述第一运算放大器的正极输入端以及放大比较电路，所述第一运算放大器的负极输入端与第一运算放大器的输出端串联后通过所述延迟补偿电路连接至所述放大复位开关；
9、所述信号输出模块还包括驱动信号、第一输出延时补偿电路、第二放大比较电路、第二输出延时补偿电路、第一与门电路以及第二与门电路，所述第二放大比较电路分别连接第一与门电路的一个输入端以及第二与门电路的一个输入端，所述驱动信号通过所述第一输出延时补偿电路连接至第一与门电路的另一个输入端，所述驱动信号通过所述第二输出延时补偿电路连接至第二与门电路的另一个输入端；所述第一与门电路输出端以及第二与门输出端均连接至所述阈值电压生成单元；
10、所述第一放大比较电路包括第二运算放大器、电阻r1、电阻r2、比较电源、比较器；所述电流采样单元分别连接所述第一运算放大器的正极输入端、第二运算放大器的正极输入端、电阻r1的一端部以及比较电源的负极；所述第二运算放大器的负极输入端分别连接电阻r1的另一端以及电阻r2的一端部，所述第二运算放大器的输出端与所述电阻r2的另一端部串联后连接至所述比较器的正极输入端，所述比较器的负极输入端连接至比较电源的正极，所述比较器的输出端连接至所述复位开关；
11、所述放大模块串联后连接至所述第二放大比较电路。
12、本专利技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
13、1、在线检测：本专利技术能够在功率变换器的实际运行中，在sic mosfet的每个开关周期内，通过pcb罗氏线圈均能实现检测其漏极电流，并通过适当信号处理，识别ma级别的阈值电流，由于pcb罗氏线圈的检测精度较高，能够实现在sic mosfet每个开关周期内检测其上升沿的阈值电压和下降沿的阈值电压，得到的数据量较大，对于sic mosfet在实际运行中阈值电压的变化研究提供了可靠的数据，有利于推动sic mosfet在功率变换器的广泛应用。
14、2、高检测精度：由于pcb罗氏线圈对于电流的检测精度高、测量范围宽、稳定性高以及响应频带宽等优点，本专利技术能够实现高精度的电流检测，并通过多级的比较放大，对于阈值电流的识别精度同样较高，并且方案中的积分器均增加复位开关，减小由于长时间积分而造成的误差偏置，提高检测电路的精度，并经仿真验证，本专利技术对于阈值电压的检测精度较高。
15、3、安装便捷、高集成度：本专利技术可以将两级单元本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于PCB罗氏线圈的SiC MOSFET阈值电压在线检测方法，用于连接碳化硅器件的栅极以及漏极，其特征在于，包括：电流采样单元、阈值电流识别单元以及阈值电压生成单元，所述电流采样单元连接所述阈值电流识别单元，所述电流采样单元分别连接所述碳化硅器件的栅极以及漏极；
2.根据权利要求1所述的一种基于PCB罗氏线圈的SiC MOSFET阈值电压在线检测方法，其特征在于，所述电流采样单元包括栅极电流采样模块以及漏极电流采样模块，所述栅极电流采样模块包括第一PCB罗氏线圈以及第一积分电路，所述第一PCB罗氏线圈用于连接碳化硅器件的栅极，所述第一积分电路上设有第一复位开关；所述漏极电流采样模块包括第二PCB罗氏线圈以及第二积分电路，所述第二PCB罗氏线圈用于连接碳化硅器件的漏极，所述第二积分电路上设有第二复位开关。
3.根据权利要求1所述的一种基于PCB罗氏线圈的SiC MOSFET阈值电压在线检测方法，其特征在于，所述阈值电流识别单元连接至包括至少一个放大模块、输出信号模块以及第一放大比较电路；
【技术特征摘要】
1.一种基于pcb罗氏线圈的sic mosfet阈值电压在线检测方法，用于连接碳化硅器件的栅极以及漏极，其特征在于，包括：电流采样单元、阈值电流识别单元以及阈值电压生成单元，所述电流采样单元连接所述阈值电流识别单元，所述电流采样单元分别连接所述碳化硅器件的栅极以及漏极；
2.根据权利要求1所述的一种基于pcb罗氏线圈的sic mosfet阈值电压在线检测方法，其特征在于，所述电流采样单元包括栅极电流采样模块以及漏极电流采样模块，所述栅极电流采样模块包...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵天骢，郑琼林，李志君，孙宇晗，黄波，
申请(专利权)人：北京交通大学，
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。