[發明專利]基于飽和壓降測量IGBT功率模塊結溫的在線檢測裝置

有效

• 申請號: 201710163220.X
• 申請日: 2017-03-19
• 公開（公告）號: CN106969851B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 安彤;趙靜毅;秦飛;別曉銳;方超
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01K7/24
• 分類號: G01K7/24
• 代理公司: 11203 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 沈波

1.基于飽和壓降測量IGBT功率模塊結溫的在線檢測裝置，其特征在于：該裝置包括溫箱實驗單元(101)、功率循環實驗單元(106)、驅動單元(102)、保護單元(103)、被測IGBT模塊單元(105)、小電流測試單元(104)、數據采集單元(107)；溫箱實驗單元(101)、驅動單元(102)均與被測IGBT模塊單元(105)連接，驅動單元(102)、保護單元(103)與功率循環實驗單元(106)連接，小電流測試單元(104)、功率循環實驗單元(106)和被測IGBT模塊單元(105)連接，被測IGBT模塊單元(105)與數據采集單元(107)連接；

該裝置的具體實施步驟分為：確定小電流下V_CE與Tj的函數關系曲線(701)；對被測IGBT模塊施加特定開關時間的功率循環實驗(702)；對被測IGBT模塊施加恒定的小電流(703)；在功率循環實驗關斷瞬間測V_CE(704)；將測得的V_CE帶入小電流下V_CE與Tj的函數關系曲線，得到被測IGBT模塊的溫度Tj(706)；

確定小電流下V_CE與Tj的函數關系曲線時，采用所述的溫箱實驗單元(101)，將IGBT模塊放入溫箱中，設定溫箱的溫度為20℃-150℃，每個溫度持續20分鐘，直至其穩定；此單元中IGBT模塊的柵極V_GE常開，持續通入小電流，用于確定在小電流下不同結溫Tj對應的飽和壓降V_CE，對所得數據采用線性擬合和最小二乘法方法，得出IGBT模塊的飽和壓降V_CE與結溫Tj的函數關系，以此函數關系為依據，計算功率循環實驗條件下被測IGBT模塊的結溫；

對被測IGBT模塊施加特定開關時間的功率循環實驗；功率循環實驗單元(106)由電源V1、控制開關IGBT1、被測IGBT模塊和負載電阻Ra組成串聯回路；采用與被測IGBT模塊相同型號的IGBT1作為控制開關，控制大電流的開通和關斷；LM317為恒流源為電路中提供小電流，二極管IN5819使得電路在加熱過程中不導通在加熱結束后導通；被測IGBT模塊柵極控制信號一直施加15V，使得被測IGBT模塊一直處于導通狀態；采用脈沖信號控制控制開關IGBT1驅動電路的開通和關斷，當脈沖信號處于高電平時大電流導通，被測IGBT模塊加熱直至最大結點溫度，當脈沖信號處于低電平時，立即測量在該溫度下被測IGB模塊的V_CE值；將此V_CE帶入小電流下V_CE與Tj函數關系曲線可得被測IGBT模塊的Tj。

2.根據權利要求1所述的基于飽和壓降測量IGBT功率模塊結溫的在線檢測裝置，其特征在于：所述的保護單元(103)分為過溫保護單元和過流保護單元；所述的過溫保護單元，J2端采集溫敏電阻的阻值，經過電感L1、L2和電容C9、C10組成的濾波電路，接入LM2903比較器的2腳與LM2903比較器的3腳的電壓信號進行比較，當2腳的電壓低于3腳的電壓時，比較器工作輸出一個電壓信號，使三極管Q3的基極導通，Q3的集電極接入IGBT驅動信號的輸入端，將其電平拉低到0.7V，驅動電路就立即停止工作；所述的過流保護單元，J3端接入電流互感器的輸出端，經過二極管D6,電阻R25和電容C12組成的濾波電路，接入LM2903比較器的3腳與LM2903比較器的2腳的電壓信號進行比較，當2腳的電壓低于3腳的電壓時，比較器工作輸出一個電壓信號，使三極管Q4的基極導通，Q4的集電極接入IGBT驅動信號的輸入端，將其電平拉低到0.7V，驅動電路就立即停止工作。

3.根據權利要求1所述的基于飽和壓降測量IGBT功率模塊結溫的在線檢測裝置，其特征在于：所述被測IGBT模塊單元(105)的驅動端常開，不需施加保護單元，就能使大電流安全的交替施加于被測IGBT模塊。

4.根據權利要求1所述的基于飽和壓降測量IGBT功率模塊結溫的在線檢測裝置，其特征在于：所述小電流測試單元(104)，采用LM317芯片制作簡易穩定的恒流源，用于在被測IGBT模塊大電流關斷時給被測IGBT模塊施加與溫箱實驗單元相同大小的小電流，測量此小電流下的飽和壓降V_CE，得到此時的Tj。

5.根據權利要求1所述的基于飽和壓降測量IGBT功率模塊結溫的在線檢測裝置，其特征在于：所述數據采集單元(107)，用于實時獲取壓降的變化，此數據采集單元的采集速率快，能準確反映此時刻的結溫值。