[发明专利]基于温控散热器的半导体器件环境温度模拟系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于温控散热器的半导体器件环境温度模拟系统及方法，其中：模拟方法为通过补偿环节，将拟模拟的环境温度转化为散热器温度，实现环境温度工况的模拟；模拟系统包括：散热装置、测量系统、加热制冷系统、温控系统；其中，散热装置，用于放置被测系统；测量系统，用于测量各温度参数；加热制冷系统，用于加热制冷散热装置；温控系统，用于控制加热制冷系统，进而控制散热装置和功率半导体器件温度。本发明可以模拟被测功率半导体器件的多种动、静态环境温度工况，且成本较低，易于推广。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体地，涉及一种基于温控散热器的半导体器件环境温度模拟系统及方法。

背景技术

在电力电子技术领域，功率半导体器件的寿命对于温度十分敏感，环境温度直接影响功率半导体器件的工作状态，高温环境可能导致功率半导体器件过热发生故障，环境温度波动也会降低功率半导体器件寿命，苛刻的环境温度工况对电力电子可靠性形成了巨大的挑战。此外，有效地模拟功率半导体器件环境温度工况，有助于功率半导体器件的准确测试，进而能够指导器件选型和优化设计。

电力电子技术领域传统的功率半导体器件环境温度模拟方法，采用恒温箱模拟环境温度，其局限性在于：

1)恒温箱调节时间长，无法模拟环境温度的骤升骤降

2)价格昂贵且体积庞大；

3)无法考察散热器在运行工况下的特性，而实际系统中通常都有散热器，散热器温度也会影响到器件温度特性。

因此，如何经济有效地模拟功率半导体器件在实际运行条件下的环境温度，成为亟需解决的技术挑战。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的是提供一种基于温控散热器的半导体器件环境温度模拟系统及方法。本发明通过可实现温度控制的散热装置，实现功率半导体器件环境温度的模拟。

本发明是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于温控散热器的半导体器件环境温度模拟系统，包括：温控散热器以及与温控散热器连接的环境温度输入单元，所述温控散热器包括：散热装置、测量系统、加热制冷系统以及温控系统，所述散热装置与测量系统连接，所述测量系统与温控系统连接，所述温控系统与加热制冷系统连接，所述加热制冷系统与散热装置连接，所述环境温度输入单元与温控系统连接；其中：

所述散热装置：放置被测系统，并给被测系统散热或提供工作温度；

所述测量系统：测量所述散热装置和/或被测系统的各温度参数，得到温度信号，并将温度信号传递给所述的温控系统；

所述加热制冷系统：配合所述温控系统，加热或制冷所述散热装置中散热器，实现对散热器的温度控制；

所述温控系统：接收所述测量系统的温度信号及环境温度输入单元输出的拟模拟的环境温度信号，经过内部逻辑计算控制所述加热制冷系统，对散热装置中散热器进行温度控制。

优选地，所述被测系统包括由单个或多个半导体器件组成的系统。

优选地，所述温度参数包括：器件壳温、器件结温、散热器温度、散热介质温度以及环境温度中任意一个或任意多个，相应地，所述测量系统测量各温度参数的测量点包括：功率半导体测量点、散热装置测量点、散热介质测量点以及环境温度测量点中的任意一个或任意多个；其中：

所述功率半导体测量点，对功率半导体器件的单个或多个结温或封装外壳温度进行测量；

所述散热装置测量点，采用散热装置内部、散热装置表面或者散热装置与功率半导体器件接触面上任意一点或任意多点的温度进行测量；

所述介质温度测量点，对被测系统实施冷却的散热介质温度进行测量；