[發明專利]SiC MOSFET監測電路及監測方法

在審

• 申請號: 202010483973.0
• 申請日: 2020-06-01
• 公開（公告）號: CN111624458A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 陳媛;賀致遠;陳義強;侯波;劉昌
• 申請（專利權）人: 中國電子產品可靠性與環境試驗研究所（（工業和信息化部電子第五研究所）（中國賽寶實驗室））
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 繆成珠

本發明涉及狀態監測技術領域，公開了一種SiC MOSFET監測電路及監測方法，包括采樣模塊，用于采集所述SiC MOSFET柵極的電信號；分析模塊，與所述采樣模塊連接，用于將所述電信號與預設閾值進行比較，并根據比較結果判斷所述SiC MOSFET是否老化失效。所述SiC MOSFET監測電路通過采樣電路對所述SiC MOSFET的柵極電信號進行檢測采集處理，并將采集到的電信號與預設閾值進行比較，根據比較結果判斷所述SiC MOSFET是否老化失效。將本發明提供的所述SiC MOSFET監測電路應用在包含有SiC MOSFET器件的電路或系統中時，可以在不中斷系統工作狀態的情況下實現對所述SiC MOSFET器件狀態的監測和老化失效預警，監測過程對系統正常工作的干擾小，且預測精度高。

技術領域

本發明涉及狀態監測技術領域，特別是涉及一種SiC MOSFET監測電路及監測方法。

背景技術

碳化硅金屬氧化物半導體晶體管(SiC MOSFET)具有阻斷電壓高、工作頻率高、耐高溫能力強、通態電阻低和開關損耗小等特點，廣泛應用于高頻、高壓功率系統中。隨著電力電子技術的不斷發展，越來越多的領域如航天、航空、石油勘探、核能、通信等，迫切需要能夠在髙溫、高頻等極端環境下工作的電子器件。為了避免SiC MOSFET器件的老化失效對整個裝置或系統正常運行產生影響，需要對SiC MOSFET進行狀態監測，根據監測到的相關狀態參量去評估模塊的老化程度和預測器件壽命，從而采取例如更換器件等相關的維護措施。目前的狀態監測技術主要是針對Si基器件進行監測的，但是Si基器件的退化敏感參數與SiC器件不同，按照Si基器件的監測電路和方法對SiC器件進行監測會導致無法對SiC器件進行有效的老化失效預警，而目前暫時沒有針對SiC MOSFET器件設計的相關狀態監測方法。

發明內容

基于此，有必要針對目前暫時沒有針對SiC MOSFET器件設計的相關狀態監測方法的問題，提供一種SiC MOSFET監測電路及監測方法。

一種SiC MOSFET監測電路，包括采樣模塊，用于采集所述SiC MOSFET柵極的電信號；分析模塊，與所述采樣模塊連接，用于將所述電信號與預設閾值進行比較，并根據比較結果判斷所述SiC MOSFET是否老化失效。

在其中一個實施例中，所述采樣模塊包括采樣電阻，與所述SiC MOSFET的柵極連接，用于采集所述SiC MOSFET的柵極泄漏電流；差分放大器，與所述采樣電阻連接，用于感應并放大所述采樣電阻上的電壓降。

在其中一個實施例中，所述差分放大器的帶寬不小于兩倍的所述SiC MOSFET的開關頻率。

在其中一個實施例中，所述差分放大器的輸入偏置電流比所述SiC MOSFET的柵極泄漏電流小至少一個數量級；所述差分放大器的輸入失調電壓比所述采樣電阻上的最小閾值電壓小至少一個數量級。

在其中一個實施例中，所述分析模塊包括比較器，與所述差分放大器連接，用于將所述電信號與預設閾值進行比較，并根據比較結果判斷所述SiC MOSFET是否老化失效。

在其中一個實施例中，所述比較器在所述SiC MOSFET柵極的電信號大于預設閾值時輸出器件老化預警信號。

在其中一個實施例中，所述SiC MOSFET監測電路還包括柵極驅動電源，與所述采樣模塊連接，用于向所述SiC MOSFET監測電路供電。

在其中一個實施例中，所述柵極驅動電源為線性穩壓器。

一種SiC MOSFET監測方法，對SiC MOSFET進行老化試驗，將柵極泄漏電流確定為所述SiC MOSFET的退化敏感參數進行狀態監測；對所述SiC MOSFET柵極的電信號進行采樣處理，并將采集結果與預設閾值進行對比；若所述SiC MOSFET柵極的電信號大于預設閾值則判斷器件出現老化失效，并輸出器件老化預警信號。