[發明專利]基于環境溫度和功率損耗的芯片結溫實時計算方法及系統在審
| 申請號： | 202010456090.0 | 申請日： | 2020-05-26 |
| 公開（公告）號： | CN113722873A | 公開（公告）日： | 2021-11-30 |
| 發明（設計）人： | 陳新;王益民;王鵬;歐鴻洲;郭玉濤;張祥珊;鄧樵軒 | 申請（專利權）人： | 株洲中車時代電氣股份有限公司 |
| 主分類號： | G06F30/20 | 分類號： | G06F30/20;G06F113/18;G06F119/06;G06F119/08 |
| 代理公司： | 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008 | 代理人： | 廖元寶 |
| 地址： | 412001 湖*** | 國省代碼： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 環境溫度 功率 損耗 芯片 實時 計算方法 系統 | ||
本發明公開了一種基于環境溫度和功率損耗的芯片結溫實時計算方法、系統、介質及設備，屬于功率模塊技術領域，用于解決目前芯片結溫難于測量的技術問題，采用電學的原理來模擬解決，具體包括步驟：1)采用電路形式搭建芯片熱傳導模型；2)辨識熱傳導模型中的參數；3)計算芯片功率損耗；4)將實際環境溫度值以可控電壓源的形式加入到熱傳導模型中；5)通過熱傳導模型仿真計算，得到芯片實時溫度。本發明具有計算過程簡單、芯片結溫易于得到等優點。
技術領域
本發明涉及功率模塊技術領域，具體涉及一種基于環境溫度和功率損耗的功率芯片結溫實時計算方法、系統、介質及設備。
背景技術
由于IGBT芯片在模塊內部具有難以直接觀測，不易直接接觸等特點，目前市面沒有能夠實現IGBT模塊結溫在線監測的器件。芯片失效和封裝失效均與最高結溫、結溫波動幅度與變化率、平均結溫等因素有關。可見，在線監控器件實時結溫是監控器件及系統可靠運行的關鍵。
發明內容
本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種計算過程簡單的基于環境溫度和功率損耗的功率芯片結溫實時計算方法、系統、介質及設備。
為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：
一種基于環境溫度和功率損耗的芯片結溫實時計算方法，包括步驟：
1)采用電路形式搭建芯片熱傳導模型；
2)辨識熱傳導模型中的參數；
3)計算芯片功率損耗；
4)將實際環境溫度值以可控電壓源的形式加入到熱傳導模型中；
5)通過熱傳導模型仿真計算，得到芯片實時溫度。
作為上述技術方案的進一步改進，在步驟1)中，在采用電路形式搭建芯片熱傳導模型的過程中，將熱源相當于電流源，溫度相當于電壓，熱阻相當于電阻，熱容相當于電容。
作為上述技術方案的進一步改進，在步驟2)中，熱傳導模型中的熱傳導路徑的阻抗Zth如下式所示：
Zth＝(sC1+(R1+(sC2+(R2+(sC3+(R3+(sC4+(R4+(sC5+(R5+(sC6+(R6+(sC7+R7-1)-1)-1)-1)-1)-1)-1)-1)-1)-1)-1)-1)-1)-1
其中R1為芯片熱阻，R2為硅片熱阻，R3為陶瓷熱阻，R4為基板熱阻，R5為導熱膠熱阻，R6為冷卻液熱阻，R7為散熱器熱阻；其中C1為芯片熱容，C2為硅片熱容，C3為陶瓷熱容，C4為基板熱容，C5為導熱膠熱容，C6為冷卻液熱容，C7為散熱器熱容；
化簡整理后得到
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