[發(fā)明專利]一種IGBT模塊的寄生電感提取方法和裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710797220.5
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107766609A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張喆;李現(xiàn)兵;張朋;林仲康;石浩;韓榮剛;田麗紛;武偉
• 申請（專利權(quán)）人: 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11250
• 代理人: 吳黎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種IGBT模塊的寄生電感提取方法和裝置。

背景技術(shù)

近年來，伴隨電力電子器件制造技術(shù)的進(jìn)步和變流技術(shù)的完善，基于絕緣柵雙極型晶體管(Insulated gate bipolar transistor，IGBT)器件的功率變流裝置的應(yīng)用領(lǐng)域得到極大地拓展。隨著器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和新的工藝的出現(xiàn)，IGBT工作頻率已可達(dá)到數(shù)十甚至近百kHz，開關(guān)時間已降到了微秒級，低功率時甚至達(dá)到了納秒級。高頻化的趨勢使得功率變換器功率密度增加，動態(tài)響應(yīng)能力提高，音頻噪聲降低。但是，在實(shí)際電路中，由于IGBT模塊的雜散參數(shù)的存在，高頻化也使IGBT快速開關(guān)過程中產(chǎn)生了很大的di/dt(2～5kA/μs)和dV/dt(3～5kV/μs)，進(jìn)而造成器件關(guān)斷瞬時電壓過沖以及引起器件誤觸發(fā)，同時產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾(Electromagnetic Interference，EMI)，因此降低IGBT模塊內(nèi)部雜散參數(shù)是IGBT封裝設(shè)計中主要考慮因素之一。而想要降低IGBT模塊內(nèi)部雜散參數(shù)需要對IGBT模塊的雜散參數(shù)進(jìn)行提取，然后分析雜散參數(shù)對IGBT模塊電氣特性的影響，以便能夠用于指導(dǎo)模塊封裝結(jié)構(gòu)和功率回路布局設(shè)計。

現(xiàn)有的在電力電子系統(tǒng)中雜散參數(shù)的提取可以采用實(shí)驗(yàn)測量法，基于實(shí)驗(yàn)測量的方法有時域反射法(TDR,Time Domain Reflectometry)、諧振實(shí)驗(yàn)法、三端口法以及暫態(tài)波形抽取法等。實(shí)驗(yàn)測量方法是利用相應(yīng)測量設(shè)備和測試電路，獲得雜散參數(shù)的作用效應(yīng)，如跳變沿的上升率和過沖大小、阻抗模和輻角的頻率特性等，再通過專門的電路模型進(jìn)行提取，因而屬于間接提取法。現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)測量法建立的是集總參數(shù)的電感-電容(LC)模型，即IGBT模塊中所有的寄生電感、寄生電容參數(shù)以集中表示的方式設(shè)定為一個總數(shù)，這種方法無法對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的IGBT模塊的各個支路的雜散參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)提取，因而在電路設(shè)計的初期無法對IGBT模塊做出精確有效的雜散參數(shù)評估。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中對IGBT模塊雜散參數(shù)的提取方案精確度較低。從而提供一種IGBT模塊的寄生電感提取方法和裝置。

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的第一方面提供了一種IGBT模塊的寄生電感提取方法，包括：建立IGBT模塊的阻抗等效模型；獲取所述阻抗等效模型中每個支路的端阻抗；根據(jù)所述端阻抗計算所述IGBT模塊的寄生電感。

優(yōu)選地，所述建立IGBT模塊的阻抗等效模型包括：獲取所述IGBT模塊中IGBT芯片的等效門極電路；根據(jù)所述等效門極電路和所述IGBT模塊中IGBT芯片的排列布局獲得所述IGBT模塊的三端阻抗網(wǎng)絡(luò)等效模型。

優(yōu)選地，所述獲取所述阻抗等效模型中每個支路的端阻抗包括：分別測量包含有IGBT晶體管的每個支路的端阻抗。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述端阻抗計算所述IGBT模塊的寄生電感包括：根據(jù)所述每個支路的端阻抗計算得到所述每個支路的寄生電感。

優(yōu)選地，在獲取所述阻抗等效模型中每個支路的端阻抗的過程中還包括：剔除僅包含電感的支路的端阻抗。

本發(fā)明實(shí)施例的第二方面提供了一種IGBT模塊的寄生電感提取裝置，包括：建立模塊，用于建立IGBT模塊的阻抗等效模型；獲取模塊，用于獲取所述阻抗等效模型中每個支路的端阻抗；計算模塊，用于根據(jù)所述端阻抗計算所述IGBT模塊的寄生電感。

優(yōu)選地，所述建立IGBT模塊的阻抗等效模型包括：獲取所述IGBT模塊中IGBT芯片的等效門極電路；根據(jù)所述等效門極電路和所述IGBT模塊中IGBT芯片的排列布局獲得所述IGBT模塊的三端阻抗網(wǎng)絡(luò)等效模型。

優(yōu)選地，所述獲取所述阻抗等效模型中每個支路的端阻抗包括：分別測量包含有IGBT晶體管的每個支路的端阻抗。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述端阻抗計算所述IGBT模塊的寄生電感包括：根據(jù)所述每個支路的端阻抗計算得到所述每個支路的寄生電感。

優(yōu)選地，在獲取所述阻抗等效模型中每個支路的端阻抗的過程中還包括：剔除僅包含電感的支路的端阻抗。

本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：