[发明专利]基于饱和压降测量IGBT功率模块结温的在线检测装置

权利要求书

1.基于饱和压降测量IGBT功率模块结温的在线检测装置，其特征在于：该装置包括温箱实验单元(101)、功率循环实验单元(106)、驱动单元(102)、保护单元(103)、被测IGBT模块单元(105)、小电流测试单元(104)、数据采集单元(107)；温箱实验单元(101)、驱动单元(102)均与被测IGBT模块单元(105)连接，驱动单元(102)、保护单元(103)与功率循环实验单元(106)连接，小电流测试单元(104)、功率循环实验单元(106)和被测IGBT模块单元(105)连接，被测IGBT模块单元(105)与数据采集单元(107)连接；

该装置的具体实施步骤分为：确定小电流下V_CE与Tj的函数关系曲线(701)；对被测IGBT模块施加特定开关时间的功率循环实验(702)；对被测IGBT模块施加恒定的小电流(703)；在功率循环实验关断瞬间测V_CE(704)；将测得的V_CE带入小电流下V_CE与Tj的函数关系曲线，得到被测IGBT模块的温度Tj(706)；

确定小电流下V_CE与Tj的函数关系曲线时，采用所述的温箱实验单元(101)，将IGBT模块放入温箱中，设定温箱的温度为20℃-150℃，每个温度持续20分钟，直至其稳定；此单元中IGBT模块的栅极V_GE常开，持续通入小电流，用于确定在小电流下不同结温Tj对应的饱和压降V_CE，对所得数据采用线性拟合和最小二乘法方法，得出IGBT模块的饱和压降V_CE与结温Tj的函数关系，以此函数关系为依据，计算功率循环实验条件下被测IGBT模块的结温；

对被测IGBT模块施加特定开关时间的功率循环实验；功率循环实验单元(106)由电源V1、控制开关IGBT1、被测IGBT模块和负载电阻Ra组成串联回路；采用与被测IGBT模块相同型号的IGBT1作为控制开关，控制大电流的开通和关断；LM317为恒流源为电路中提供小电流，二极管IN5819使得电路在加热过程中不导通在加热结束后导通；被测IGBT模块栅极控制信号一直施加15V，使得被测IGBT模块一直处于导通状态；采用脉冲信号控制控制开关IGBT1驱动电路的开通和关断，当脉冲信号处于高电平时大电流导通，被测IGBT模块加热直至最大结点温度，当脉冲信号处于低电平时，立即测量在该温度下被测IGB模块的V_CE值；将此V_CE带入小电流下V_CE与Tj函数关系曲线可得被测IGBT模块的Tj。

2.根据权利要求1所述的基于饱和压降测量IGBT功率模块结温的在线检测装置，其特征在于：所述的保护单元(103)分为过温保护单元和过流保护单元；所述的过温保护单元，J2端采集温敏电阻的阻值，经过电感L1、L2和电容C9、C10组成的滤波电路，接入LM2903比较器的2脚与LM2903比较器的3脚的电压信号进行比较，当2脚的电压低于3脚的电压时，比较器工作输出一个电压信号，使三极管Q3的基极导通，Q3的集电极接入IGBT驱动信号的输入端，将其电平拉低到0.7V，驱动电路就立即停止工作；所述的过流保护单元，J3端接入电流互感器的输出端，经过二极管D6,电阻R25和电容C12组成的滤波电路，接入LM2903比较器的3脚与LM2903比较器的2脚的电压信号进行比较，当2脚的电压低于3脚的电压时，比较器工作输出一个电压信号，使三极管Q4的基极导通，Q4的集电极接入IGBT驱动信号的输入端，将其电平拉低到0.7V，驱动电路就立即停止工作。

3.根据权利要求1所述的基于饱和压降测量IGBT功率模块结温的在线检测装置，其特征在于：所述被测IGBT模块单元(105)的驱动端常开，不需施加保护单元，就能使大电流安全的交替施加于被测IGBT模块。

4.根据权利要求1所述的基于饱和压降测量IGBT功率模块结温的在线检测装置，其特征在于：所述小电流测试单元(104)，采用LM317芯片制作简易稳定的恒流源，用于在被测IGBT模块大电流关断时给被测IGBT模块施加与温箱实验单元相同大小的小电流，测量此小电流下的饱和压降V_CE，得到此时的Tj。

5.根据权利要求1所述的基于饱和压降测量IGBT功率模块结温的在线检测装置，其特征在于：所述数据采集单元(107)，用于实时获取压降的变化，此数据采集单元的采集速率快，能准确反映此时刻的结温值。