[发明专利]用于控制多管芯功率模块的操作的方法和装置

说明书

本发明涉及一种控制多管芯功率模块的操作的方法，该多管芯功率模块由并联联接的至少两个管芯组成。该方法包括以下步骤：‑获得在多管芯功率模块中流动的电流，‑获得与多管芯功率模块的管芯有关的损耗分布，‑根据所测量的在多管芯功率模块中流动的电流来估计一个管芯在没有管芯停用时、在所述一个管芯停用时，以及在至少一个其它管芯停用时的损耗，‑根据所估计的损耗并且根据所述损耗分布来确定是否应该停用管芯以及应该停用哪个管芯，‑如果应该停用管芯，则停用应该停用的管芯。

技术领域

本发明总体上涉及用于控制多管芯功率模块(multi-die power module)的操作的系统和方法。

背景技术

多管芯功率模块通常由若干并联连接的功率管芯组成，并且被用于增加超过单个功率管芯的电流能力。

例如，三相转换器由每个开关的四个并联功率管芯组成，总计二十四个功率管芯。

新兴器件技术(诸如SiC(碳化硅)和GaN(氮化镓)晶体管)通常因晶片衬底的产量和成本限制而以高电流密度、小功率管芯实现。

为了实现更高功率的基于SiC的模块，需要多个并联的SiC管芯。与并联连接模块不同，并联连接管芯构成以理想方式使同一负载电流换向的单个开关。

发明内容

[技术问题]

然而，无论使用何种类型的管芯(即，二极管或电压驱动开关(例如，MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管))，管芯内都存在静态地和动态地限制负载电流的均衡分配(sharing)的特性。

多管芯功率模块内的每个管芯的温度受其在衬底上的几何位置的影响。这种温差不会导致管芯的充分利用，因此需要并联更多管芯来达到给定电流额定值，由此增加了功率模块的总成本和物理表面积。

而且，开关期间的能量损耗受到经过管芯的电流的影响。

[问题的解决方案]

本发明旨在增强管芯温度的平衡，然后增加多管芯功率模块的最大能力，而不需要实现常高的动态控制。

为此，本发明涉及一种用于控制多管芯功率模块的操作的方法，所述多管芯功率模块由并联联接的至少两个管芯组成，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-获得在所述多管芯功率模块中流动的电流，

-获得与所述多管芯功率模块中的管芯有关的损耗分布，

-根据所测量的在所述多管芯功率模块中流动的电流来估计一个管芯在没有管芯停用时、在所述一个管芯停用时，以及在至少一个其它管芯停用时的损耗，

-根据所估计的损耗和所述损耗分布来确定是否应该停用管芯以及应该停用哪个管芯，

-如果应该停用管芯，则停用应该停用的管芯。

本发明还涉及一种用于控制多管芯功率模块的操作的装置，所述多管芯功率模块由并联联接的至少两个管芯组成，其特征在于，所述装置包括：

-用于获得在所述多管芯功率模块中流动的电流的单元，

-用于获得与所述多管芯功率模块中的管芯有关的损耗分布的单元，

-用于根据所测量的在所述多管芯功率模块中流动的电流来估计一个管芯在没有管芯停用时、在所述一个管芯停用时以及在至少一个其它管芯停用时的损耗的单元，

-用于根据所估计的损耗和所述损耗分布来确定是否应该停用管芯以及应该停用哪个管芯的单元，

-用于在应该停用管芯的情况下停用应该停用的管芯的单元。