【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体器件监测，更具体地，涉及一种功率半导体模块键合线监测装置及在线监测方法。
技术介绍
1、sic mosfet具有耐高温、耐高压、低损耗和开关速度快等优点，从而具有很大的应用前景和产业价值。然而，sic mosfet的封装可靠性问题突出，表现为器件在长期运行过程中承受的电-热-机械应力所引起的封装老化。其中，最为典型的老化模式为键合线疲劳老化。当键合线严重疲劳老化时，会发生键合线脱落、断裂等故障，并加速其他键合线老化，最终导致器件失效，严重影响可靠性和稳定性。
2、现有技术中：西班牙ikerlan技术研究中心提出通过负载电流下键合线电压降检测键合线退化情况，但该方法只能监测模块内整体键合线退化情况，且受负载电流和结温波动的影响；中国重庆大学提出通过模块关断状态下栅极充电时间监测键合线退化情况，该方法依赖于模块输入电容是由多个芯片输入电容并联组成，只能在一个芯片所有键合线脱落后实现监测；美国德克萨斯州立大学提出利用特定栅极电压下的体二极管电压监测键合线退化情况，但由于变换器运行期间体二极管存在载流子复合效应，无法实现在线监测；中国清华大学提出利用米勒平台前的栅极电压过冲监测键合线脱落情况，键合线脱落后栅极回路寄生电感会发生改变，影响栅极导通电压过冲，但该方法只能监测模块内整体键合线退化情况，无法监测每个并联芯片的键合线脱落情况。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种功率半导体模块键合线监测装置及在线监测方法，其目的在于
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种功率半导体模块键合线监测装置，所述装置包括：
3、控制电路，用于输出两路控制信号，一路控制功率半导体模块的通断，一路控制激励电路的开关；
4、激励电路，用于提供恒定电流，所述恒定电流流过模块开尔文源极ks后分别流过各个并联芯片的键合线；
5、采集电路，用于采集模块开尔文源极ks与源极s之间的电压v0，以及各个并联芯片键合线两端的电压vi；
6、运算电路，用于计算vi和v0的比值ki，利用ki的变化表征各个并联芯片中键合线的故障情况。
7、优选的，所述激励单元包括恒流源i0、辅助开关saux和二极管d1；所述恒流源和辅助开关的一端连接源极s，另一端连接二极管的一端，所述二极管的另一端连接模块开尔文源极ks。
8、优选的，所述控制电路控制辅助辅助开关saux的通断；辅助开关saux开时，恒流源i0和辅助开关saux形成闭合回路，恒定电流无法流出激励电路；辅助开关saux关时，恒定电流流出激励电路。
9、优选的，所述采集电路包括：
10、放大单元，包括多个差分放大器，其中一个差分放大器采样模块开尔文源极ks与源极s之间的电压，其他差分放大器分别采样各个芯片的键合线电压；
11、滤波单元，包括低通滤波器，用于滤除采样电压中的高频噪声；
12、采样单元，包括模数转换器，用于将采样电压从模拟信号转换为数字信号。
13、优选的，所述运算电路由数字信号处理器和外围电路组成。
14、第二方面，本专利技术提供了一种功率半导体模块键合线在线监测方法，所述方法包括：
15、在功率半导体模块的关断周期内开启激励电路，同时通过采集电路采集模块开尔文源极ks与源极s之间的电压v0，各个并联芯片键合线两端的电压vi；
16、计算vi和v0的比值ki；利用ki的变化表征模块中第i个芯片中存在键合线故障，ki的变化数值表征具体存在几根键合线故障。
17、优选的，在功率半导体模块的每个关断周期内开启激励电路采集一次电压v0和vi。
18、优选的，采集预设个周期内的电压v0和vi，计算v0和vi均值的比值ki。
19、优选的，功率半导体模块运行到热稳态后采集电压v0和vi。
20、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
21、(1)本专利技术功率半导体模块键合线监测装置在监测过程中无需半导体模块停止运行，功率变换器在线运行期间即可完成功率半导体模块内键合线脱落状态的监测；
22、(2)本专利技术功率半导体模块键合线监测装置可以对功率半导体模块中并联的每个芯片的键合线进行在线监测，并分别对每个芯片键合线的脱落情况进行准确的评估；并可针对半导体模块中并联芯片数量进行扩展适配；
23、(3)实验证明，本专利技术功率半导体模块键合线监测装置在键合线监测过程中，不受芯片结温波动的影响，不同芯片结温下键合线脱落状态的监测结果一致；
24、(4)实验证明，本专利技术功率半导体模块键合线监测装置在键合线监测过程中，不受芯片栅氧化物退化的影响，不同芯片栅氧化物退化下键合线脱落状态的监测结果一致；
25、(5)本专利技术功率半导体模块键合线监测装置是即插即用的，不用侵入原有功率半导体模块，便于设备的升级改造。
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1.一种功率半导体模块键合线监测装置，其特征在于，所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激励单元包括恒流源I0、辅助开关SAUX和二极管D1；所述恒流源和辅助开关的一端连接源极S，另一端连接二极管的一端，所述二极管的另一端连接模块开尔文源极KS。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制电路控制辅助辅助开关SAUX的通断；辅助开关SAUX开时，恒流源I0和辅助开关SAUX形成闭合回路，恒定电流无法流出激励电路；辅助开关SAUX关时，恒定电流流出激励电路。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采集电路包括：
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述运算电路由数字信号处理器和外围电路组成。
6.一种功率半导体模块键合线在线监测方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一装置，所述方法包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在功率半导体模块的每个关断周期内开启激励电路采集一次电压V0和Vi。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，采集预设个周期
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，功率半导体模块运行到热稳态后采集电压V0和Vi。
...【技术特征摘要】
1.一种功率半导体模块键合线监测装置，其特征在于，所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激励单元包括恒流源i0、辅助开关saux和二极管d1；所述恒流源和辅助开关的一端连接源极s，另一端连接二极管的一端，所述二极管的另一端连接模块开尔文源极ks。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制电路控制辅助辅助开关saux的通断；辅助开关saux开时，恒流源i0和辅助开关saux形成闭合回路，恒定电流无法流出激励电路；辅助开关saux关时，恒定电流流出激励电路。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所...
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