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一种高压多芯片功率模块的芯片失效在线监测方法技术

技术编号:41837863 阅读:13 留言:0更新日期:2024-06-27 18:20
一种基于辅助发射极电压的高压多芯片功率模块的芯片失效在线监测方法,它包括:建立基于开通延迟时间与失效芯片数量的查找表、搭建本文所提的开通延迟时间在线监测电路、实时采集开通延迟时间并根据建立的开通延迟时间与失效芯片数量查找表计算得到多芯片模块失效芯片数量、将失效芯片数量与失效阈值进行比较以判断是否达到失效标准,进而对多芯片功率模块进行及时更换维修等步骤。本发明专利技术所涉及的芯片失效在线监测方法灵敏度高线性度强,适用于任意多芯片模块的产品,不受负载电流和母线电压的影响,因此不需要电流传感器,且不需进行高压隔离,在线监测电路可集成到驱动器上或即插即用,降低了复杂程度和应用成本。

【技术实现步骤摘要】

【】本专利技术涉及大功率风电变流器中功率模块健康监测领域,特别是一种高压多芯片功率模块的芯片失效在线监测方法


技术介绍

0、
技术介绍

1、在风能和高压直流输电等大规模电力系统应用中,采用先进的大功率半导体器件可以有效简化电路拓扑结构,降低器件故障率和系统维护成本。随着半导体器件的输出容量与大规模电力系统应用所需容量水平之间差距的增大,半导体器件正朝着大容量、小型化发展。由于单个硅片的容量有限,多个芯片并联使用以实现所需的额定电流和功率水平。多芯片模块是大规模电力系统应用中核心部件之一。工业可靠性调查显示,功率器件是电力电子系统中最容易失效的部件。

2、igbt(绝缘栅双极晶体管,insulate-gate bipolar transistor)模块常见的老化损伤包括焊料层疲劳和键合线老化。键合线老化主要表现为键合线脱落或断裂,其失效是因igbt运行时温度波动较大,键合线和芯片不同的热膨胀系数使得两者产生的剪切应力引发键合线脱落或断裂。发生焊料层疲劳的功率模块仍能健康工作,但键合线脱落容易引起芯片开路故障。一个芯片上的键合线全部本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高压多芯片功率模块的芯片失效在线监测方法,其特征在于它包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述一种高压多芯片功率模块的芯片失效在线监测方法,其特征在于所述步骤1中建立开通延迟时间与失效芯片数量n的查找表,具体是指:

3.根据权利要求2所述一种高压多芯片功率模块的芯片失效在线监测方法,其特征在于所述步骤1.2中双脉冲测试所采集的开通延迟时间tdon的计算公式为:

4.根据权利要求3所述一种高压多芯片功率模块的芯片失效在线监测方法,其特征在于所述步骤1.2中双脉冲测试所采集的开通延迟时间tdon的测量方法具体为:当芯片上的键合线全部脱落后,有效工作芯...

【技术特征摘要】

1.一种高压多芯片功率模块的芯片失效在线监测方法,其特征在于它包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述一种高压多芯片功率模块的芯片失效在线监测方法,其特征在于所述步骤1中建立开通延迟时间与失效芯片数量n的查找表,具体是指:

3.根据权利要求2所述一种高压多芯片功率模块的芯片失效在线监测方法,其特征在于所述步骤1.2中双脉冲测试所采集的开通延迟时间tdon的计算公式为:

4.根据权利要求3所述一种高压多芯片功率模块的芯片失效在线监测方法,其特征在于所述步骤1.2中双脉冲测试所采集的开通延迟时间tdon的测量方法具体为:当芯片上的键合线全部脱落后,有效工作芯片数量减少,使得输入电容cint下降,如公式(2)所示,内部栅极驱动电阻rint上升,如公式(3)所示,因此,由公式(1)可知,芯片模块开通延迟时间tdon下降;此外,栅极-集电极电容cgc随着集电极-发射极电压vce的增大而减小,因此,随着母线电压的升高,多芯片模块开通延迟时间tdon下降;当栅极驱动器将如公式(5)所示栅极-发射极电压vge拉升至其正电位时,开始测量开通延迟时间tdon,由于开通时集电极电流的变化率dic/dt为正,当在寄生电感lee处感应到辅助发射极电压vee时,立即停止测量开通延迟时间tdon。

5.根据权利要求1所述一种高压多芯片功率模块的芯片失效在线监测方法,其特征在于所述步骤2中的开通延迟时间在线监...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨建雄车延博
申请(专利权)人:天津大学
类型:发明
国别省市:

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