[发明专利]半导体故障预测

权利要求书

1.一种功率转换器，包括：

半导体开关，其被构造成在所述半导体开关被接通时允许电流在沟道中以正向传导从源极向漏极流动，在所述半导体开关被接通时允许电流在所述沟道中以反向传导从漏极向源极流动，以及当所述半导体开关被关断时允许电流通过本征体二极管以反向传导从所述漏极向所述源极流动；

转换器控制系统，其包括处理设备和非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质被构造成存储能够由所述处理设备执行的指令，以：

接通所述半导体开关，

在反向传导期间测量所述半导体开关的在源极与漏极之间的第一电压和所述半导体开关的所述漏极的电流，

使用第一电压测量值和电流测量值来估计所述半导体开关的结温，

关断所述半导体开关，

在关断所述半导体开关之后测量与跨所述半导体开关的所述体二极管的电压相对应的第二电压，

使用第二电压测量值来确定关断电阻值，

使用所述结温和所述第二电压测量值来确定预期电阻值，

使用所述关断电阻值和所述预期电阻值来预测所述半导体开关的故障，以及

响应于预测所述半导体开关的所述故障，致动警报或发送警告。

2.根据权利要求1所述的转换器，其中所述转换器控制系统被构造成通过将激活信号发送到所述半导体开关的栅极来接通所述半导体开关，所述激活信号被配置成控制所述半导体开关，以便允许正向传导或反向传导。

3.根据权利要求1所述的转换器，其中所述半导体开关是SiC MOSFET。

4.根据权利要求1所述的转换器，其中所述关断电阻值是体二极管等效电阻的值。

5.根据权利要求1所述的转换器，其中所述控制系统包括相电流传感器，并且其中在反向传导期间测量所述半导体开关的所述漏极的电流包括：测量相电流，并使用所测量的相电流来确定所述半导体开关的所述漏极的所述电流I_d。

6.根据权利要求1所述的转换器，其中所述第一电压测量值对应于所述沟道两端的电压，以及所述电流测量值对应于通过所述沟道的所述电流。

7.根据权利要求6所述的转换器，其中所述转换器控制系统包括被结合到栅极驱动器中的本地控制器、以及基于云的远程控制器，所述基于云的远程控制器被耦合到所述本地控制器，并且被构造成从所述本地控制器接收与故障预测相对应的信息，并响应于从所述本地控制器接收所述信息而致动所述警报。

8.一种用于半导体器件的半导体器件监测系统，所述半导体器件包括本征体二极管，所述系统包括：

栅极驱动器，其包括：

处理设备，以及

非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质被构造成存储指令，当所述指令由所述处理设备执行时，所述指令被配置成：

在所述半导体器件的反向传导期间接收第一组电气特性，所述第一组电气特性包括所述半导体器件的漏极与源极之间的电压以及所述半导体器件的漏极电流，

使用所述第一组电气特性来确定接通电阻值，

使用所述接通电阻值来确定结温，

在关断所述半导体器件之后接收第二组电气特性，所述第二组电气特性包括跨所述半导体器件的所述体二极管的电压，

使用所述第二组电气特性来确定所述体二极管的关断电阻值，

使用所述关断电阻值和所确定的结温来确定器件健康状态，以及

将器件健康状态输出到人机接口。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述半导体器件是SiC MOSFET。

10.根据权利要求8所述的系统，其中确定所述结温包括：查询查找表，所述查找表包括与一组接通电阻值相对应的一组结温值。

11.根据权利要求8所述的系统，其中使用所述关断电阻值来确定器件健康状态包括：查询查找表，所述查找表包括与一组关断电阻值相对应的一组结温值。