[发明专利]多晶片温度控制装置及用于控制多晶片功率模块的温度的方法

说明书

本发明涉及一种用于控制包括多个晶片的多晶片功率模块的温度的方法，多晶片温度控制装置接收输入信号并且独立地驱动多晶片功率模块的晶片。多晶片温度控制：‑在多晶片功率模块的晶片当中的一个晶片不导通时获得表示该一个晶片的温度的信号，‑在多晶片功率模块的所有晶片不导通时获得表示取决于所有晶片的温度的参考温度的信号，‑将表示一个晶片的温度的信号与表示参考温度的信号进行比较，‑根据比较结果减少晶片的导通时间的持续时间或减少多晶片功率模块的其它晶片的导通时间的持续时间。

技术领域

本发明总体涉及用于控制多晶片功率模块的温度的装置和方法。

背景技术

由于半导体制造工艺的限制，单功率晶片的总半导体面积存在实际限制。因此，高功率模块通常包含并联的数个晶片以实现给定的电流额定值。

然而，由于对几何形状的非理想约束和电参数变化，并联晶片组内的温度分布通常是不均匀的。因此，温度最高的晶片限制了模块能够消耗的总电力量，并且不均匀的温度分布导致每个晶片老化不同，限制了使用并联装置的有效性。

本发明旨在使用闭环温度控制实现对多晶片功率模块的可靠的温度控制，以便通过降低局部热点温度来提高多晶片功率模块的寿命。

发明内容

为此，本发明涉及一种用于控制包括多个晶片的多晶片功率模块的温度的方法，多晶片温度控制装置接收输入信号并且独立地驱动多晶片功率模块的晶片，其特征在于，该方法由多晶片温度控制装置执行并包括以下步骤：

-在所述多晶片功率模块的所述晶片当中的一个晶片不导通时，获得表示所述一个晶片的温度的信号，

-在所述多晶片功率模块的所有晶片不导通时，获得表示取决于所有晶片的温度的参考温度的信号，

-将表示所述一个晶片的温度的所述信号与表示所述参考温度的所述信号进行比较，

-根据比较结果减少所述晶片的导通时间的持续时间或者减少所述多晶片功率模块的其它晶片的导通时间的持续时间。

本发明还涉及一种对包括多个晶片的多晶片功率模块的温度进行控制的多晶片温度控制装置，该多晶片温度控制装置接收输入信号并独立地驱动所述多晶片功率模块的所述晶片，其特征在于，该多晶片温度控制装置包括：

-用于在所述多晶片功率模块的所述晶片当中的一个晶片不导通时获得表示所述一个晶片的温度的信号的单元，

-用于在所述多晶片功率模块的所有晶片不导通时获得表示取决于所有晶片的温度的参考温度的信号的单元，

-用于将表示所述一个晶片的温度的所述信号与表示所述参考温度的所述信号进行比较的单元，

-用于根据比较结果减少所述晶片的导通时间的持续时间或减少所述多晶片功率模块的其它晶片的导通时间的持续时间的单元。

因此，多晶片温度控制装置能够独立于负载条件并且无需任何附加传感器，来平衡并联晶片组的温度。

根据特定特征，所述输入信号是由连续的周期性时间周期组成的脉冲宽度调制信号，并且表示所述多晶片功率模块的所述晶片当中的所述一个晶片的温度的所述信号与表示所述参考温度的所述信号是在相同的时间周期内获得的。

因此，多晶片温度控制装置能够将一个晶片的温度与最近的参考温度进行比较。能够独立于系统中的晶片数量和负载条件来更新多晶片温度控制装置操作。

根据特定特征，表示一个晶片的温度的信号和表示参考温度的信号是通过向一个晶片的栅极和多个晶片的栅极提供电流来获得的。

因此，仅需要一个电路来获取一个晶片的温度和参考温度。用于感测温度的低成本且简单的方法能够容易地集成在用于功率装置的栅极驱动器中。