[發(fā)明專利]一種IGBT集電極和發(fā)射極間電壓不停機(jī)測(cè)量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011308382.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112213609B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伍偉;李巖松;陳勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/26
• 分類號(hào): G01R31/26
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發(fā)明公開(kāi)了一種IGBT集電極和發(fā)射極間電壓不停機(jī)測(cè)量系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括外加電流源ID、二極管D1、二極管D2、第一減法器、第二減法器、第三減法器、差分模塊和加法器。本發(fā)明基于二極管的個(gè)體差異對(duì)于測(cè)量結(jié)果的直接影響，通過(guò)完善的電路結(jié)構(gòu)計(jì)算出二極管的壓降偏差，并將此偏差補(bǔ)償?shù)阶罱K的測(cè)試結(jié)果中作為最終的測(cè)量值輸出。本發(fā)明提高了測(cè)量的精度，使得Vce,on的測(cè)量值更加準(zhǔn)確，有利于預(yù)測(cè)目標(biāo)IGBT的壽命，評(píng)估目標(biāo)IGBT的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體涉及一種IGBT集電極和發(fā)射極間電壓不停機(jī)測(cè)量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

IGBT，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件。它的驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低，非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)，如交流電機(jī)、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。隨著新能源，混合動(dòng)力汽車(chē)以及新型工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，其應(yīng)用中對(duì)于高效的電源控制與電源分配的需求，使得IGBT模塊的應(yīng)用市場(chǎng)日漸增大。

目前IGBT器件的的可靠性已有大幅提高，但其失效現(xiàn)象仍然頻頻發(fā)生。根據(jù)全領(lǐng)域工業(yè)調(diào)查報(bào)告，電力電子系統(tǒng)中最脆弱的部件為功率半導(dǎo)體器件，有31％的系統(tǒng)故障是由于功率半導(dǎo)體器件失效造成的。而IGBT又是使用率最高的功率半導(dǎo)體器件，其使用率達(dá)到了42％，其次是MOSFET，其使用率為27％?？紤]到一些對(duì)安全性要求苛刻或是工作環(huán)境惡劣下的應(yīng)用，我們急需進(jìn)一步提升IGBT的可靠性。

目前，Vce,on(IGBT導(dǎo)通時(shí)集電極與發(fā)射極之間的電壓)是IGBT狀態(tài)監(jiān)測(cè)和壽命預(yù)測(cè)中公認(rèn)的最具價(jià)值的電學(xué)特征參量，其測(cè)試準(zhǔn)確性直接影響監(jiān)測(cè)及壽命預(yù)測(cè)結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的一種IGBT集電極和發(fā)射極間電壓不停機(jī)測(cè)量系統(tǒng)即方法可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量IGBT導(dǎo)通時(shí)集電極與發(fā)射極之間的電壓。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

提供一種IGBT集電極和發(fā)射極間電壓不停機(jī)測(cè)量系統(tǒng)，其包括外加電流源ID、二極管D1、二極管D2、第一減法器、第二減法器、第三減法器、差分模塊和加法器；二極管D1的負(fù)極分別連接待測(cè)IGBT的集電極和第二減法器的一個(gè)輸入端；二極管D1的正極分別連接二極管D2的負(fù)極、第二減法器的另一個(gè)輸入端、第一減法器的一個(gè)輸入端和差分模塊的一個(gè)輸入端；二極管D2的正極分別連接外加電流源ID、第一減法器的另一個(gè)輸入端和差分模塊的另一個(gè)輸入端；第一減法器的輸出端和第二減法器的輸出端分別連接加法器的輸入端，加法器的輸出端和差分模塊的輸出端分別連接第三減法器的輸入端，通過(guò)獲取第三減法器的輸出數(shù)據(jù)獲取待測(cè)IGBT集電極和發(fā)射極間電壓；

第一減法器，用于獲取二極管D1正極處的電壓值Vb與二極管D2正極處的電壓值Va的差值Vb-Va；

第二減法器，用于獲取二極管D1正極處的電壓值Vb與二極管D1負(fù)極處的電壓值Vc的差值Vb-Vc；

差分模塊，用于獲取未補(bǔ)償二極管偏差的電壓值Vop-amp；

加法器，用于獲取差值Vb-Va與差值Vb-Vc的和ΔV；

第三減法器，用于獲取未補(bǔ)償二極管偏差的電壓值Vop-amp與ΔV的差值Vs，差值Vs即待測(cè)IGBT集電極和發(fā)射極間電壓。

進(jìn)一步地，二極管D1和二極管D2規(guī)格相同。

進(jìn)一步地，差分模塊包括運(yùn)算放大器X1；運(yùn)算放大器X1的反相輸入端分別連接電阻R1的一端和電阻Rf的一端；電阻R1的另一端連接二極管D2的正極；運(yùn)算放大器X1的輸出端連接電阻Rf的另一端并作為差分模塊的輸出端；運(yùn)算放大器X1的同相輸入端連接二極管D2的負(fù)極。