[發(fā)明專利]一種高精度結(jié)溫在線監(jiān)測方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110268954.0
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113030682B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭丹;寧圃奇;范濤;溫旭輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電工研究所
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 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: 薛異榮

一種高精度結(jié)溫在線監(jiān)測方法和系統(tǒng)，高精度結(jié)溫在線監(jiān)測系統(tǒng)包括：結(jié)溫標(biāo)定模塊，結(jié)溫標(biāo)定模塊包括第一電壓采樣單元和第一電流采樣單元；數(shù)據(jù)擬合模塊；工作采樣模塊，工作采樣模塊包括第二電壓采樣單元和第二電流采樣單元，第二電壓采樣單元適于在線獲取待測的主功率開關(guān)管的第二導(dǎo)通飽和壓降，第二電流采樣單元適于在線獲取待測的主功率開關(guān)管的第二導(dǎo)通電流；第一電壓采樣單元和第二電壓采樣單元均包括：第一級運(yùn)放單元；與第一級運(yùn)放單元電學(xué)連接的調(diào)幅單元，調(diào)幅單元包括減法器和比例放大器，減法器的輸出端與比例放大器的輸入端連接；測試結(jié)溫獲取單元。所述結(jié)溫在線監(jiān)測系統(tǒng)兼顧了高的測試精度和低的測試成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率半導(dǎo)體器件測試領(lǐng)域，具體涉及一種高精度結(jié)溫在線監(jiān)測方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

結(jié)溫是表征功率半導(dǎo)體器件工作狀態(tài)和健康狀態(tài)的重要參數(shù)。而功率半導(dǎo)體器件中的芯片被封裝在模塊內(nèi)部，且工作在高壓大電流環(huán)境，因此芯片的結(jié)溫?zé)o法直接測得。因而對功率半導(dǎo)體器件在工作狀態(tài)下的結(jié)溫在線監(jiān)測頗具難度，也是目前研究的熱點(diǎn)。

傳統(tǒng)對功率半導(dǎo)體芯片結(jié)溫的檢測方法主要是基于SiIGBT的研究，包括物理接觸法，光學(xué)測量法、模型預(yù)測法和熱敏感電參數(shù)法(Thermal?Sensitive?Electrical?Parameters，TSEPs)提取法四大類。熱敏感電參數(shù)法將芯片本身作為溫度傳感器，通過測量溫度敏感電參數(shù)的變化來反映芯片平均結(jié)溫的變化，可以實(shí)現(xiàn)對被測功率模塊無侵入的測量，理論上是最適合做結(jié)溫在線監(jiān)測的方法。

熱敏感電參數(shù)法根據(jù)不同的敏感參數(shù)分為許多類型。其中應(yīng)用大電流情況下的導(dǎo)通壓降對結(jié)溫進(jìn)行測量的方法，對測量時序要求不高，不影響控制器原有的控制算法，硬件侵入性底，目前在實(shí)驗(yàn)室層面已經(jīng)開展了廣泛的研究。

然而，目前應(yīng)用大電流情況下的導(dǎo)通壓降對結(jié)溫進(jìn)行測量的方法，無法兼顧高的測試精度和低的測試成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中無法兼顧高的測試精度和低的測試成本。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高精度結(jié)溫在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括：結(jié)溫標(biāo)定模塊，所述結(jié)溫標(biāo)定模塊包括第一電壓采樣單元和第一電流采樣單元，所述結(jié)溫標(biāo)定模塊適于在結(jié)溫標(biāo)定過程中對待測的主功率開關(guān)管正向注入電流，并獲取待測的主功率開關(guān)管在離線狀態(tài)下的第一導(dǎo)通飽和壓降和第一導(dǎo)通電流與待測的主功率開關(guān)管的結(jié)溫之間的映射關(guān)系；數(shù)據(jù)擬合模塊，所述數(shù)據(jù)擬合模塊適于對所述映射關(guān)系中數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合以獲取特征函數(shù)關(guān)系，所述特征函數(shù)關(guān)系以第一導(dǎo)通飽和壓降和第一導(dǎo)通電流為自變量，以待測的主功率開關(guān)管的結(jié)溫為因變量；工作采樣模塊，所述工作采樣模塊包括第二電壓采樣單元和第二電流采樣單元，所述第二電壓采樣單元適于在線獲取待測的主功率開關(guān)管的第二導(dǎo)通飽和壓降，所述第二電流采樣單元適于在線獲取待測的主功率開關(guān)管的第二導(dǎo)通電流；所述第一電壓采樣單元和第二電壓采樣單元均包括：與待測的主功率開關(guān)管連接的第一級運(yùn)放單元；與所述第一級運(yùn)放單元電學(xué)連接的調(diào)幅單元，所述調(diào)幅單元包括減法器和比例放大器，所述減法器的輸出端與所述比例放大器的輸入端連接；測試結(jié)溫獲取單元，所述測試結(jié)溫獲取單元適于獲取第二導(dǎo)通飽和壓降和第二導(dǎo)通電流在所述特征函數(shù)關(guān)系中對應(yīng)的結(jié)溫數(shù)值。

可選的，所述結(jié)溫標(biāo)定模塊適于在結(jié)溫標(biāo)定過程中對待測的主功率開關(guān)管正向注入的電流為5mA－200mA。

可選的，所述減法器具有參考電壓端，所述參考電壓端的電壓可調(diào)，所述減法器的輸出端的電壓等于所述減法器的輸入端的電壓減去所述參考電壓端的電壓。

可選的，所述第一電壓采樣單元和第二電壓采樣單元還均包括：第一低通濾波器，所述第一低通濾波器的輸入端與所述第一級運(yùn)放單元的輸出端連接，所述第一低通濾波器的輸出端與所述減法器的輸入端連接。