[发明专利]碳化硅功率器件的结温和电流同步检测系统及检测方法

权利要求书

1.一种碳化硅功率器件的结温和电流同步检测系统，其特征在于，包括：

具有电致发光效应的碳化硅功率器件；

主电路单元，连接到碳化硅功率器件上；

驱动单元，连接到碳化硅功率器件门极，用于提供开关控制信号；

电流采样单元，连接到碳化硅功率器件回路中，具体连接到主电路单元的电感L所在的线路上，用于在定标校正环节中检测碳化硅功率器件的工作电流；

温控单元，温控单元连接到碳化硅功率器件上，用于调节和检测碳化硅功率器件的工作结温；

光电检测单元，包括光筛件、光导件和光电转换电路，用于转换光信号至电信号；

所述的光电转换电路包括八个电阻R1～R8、四个电容C1～C4、两个低输入偏置电流放大器U1～U4，两个光敏二极管D1～D2；

经过第一个光筛件滤过的第一主波峰光I₁通过光导件导入到光敏二极管D1的光敏面上，光敏二极管D1的阳极接低输入偏置电流放大器U1的反相输入端，光敏二极管D1的阴极接地；电容C1与电阻R1并联后连接在低输入偏置电流放大器U1的反相输入端和低输入偏置电流放大器U1的输出端之间，低输入偏置电流放大器U1的正相输入端接地，低输入偏置电流放大器U1的输出端经电阻R2与低输入偏置电流放大器U2的正相输入端相连，低输入偏置电流放大器U2的正相输入端经电容C2接地，低输入偏置电流放大器U2的反相输入端经电阻R3接地，电阻R4两端分别连接在低输入偏置电流放大器U2的反相输入端和输出端之间；低输入偏置电流放大器U2的输出端信号为电压信号V₁；

经过第二个光筛件滤过的第二主波峰光I₂通过光导件导入到光敏二极管D2的光敏面上，光敏二极管D2的阳极接低输入偏置电流放大器U3的反相输入端，光敏二极管D2的阴极接地；电容C3与电阻R5并联后连接在低输入偏置电流放大器U3的反相输入端和低输入偏置电流放大器U3的输出端之间，低输入偏置电流放大器U3的正相输入端接地，低输入偏置电流放大器U3的输出端经电阻R6与低输入偏置电流放大器U4的正相输入端相连，低输入偏置电流放大器U4的正相输入端经电容C4接地，低输入偏置电流放大器U4的反相输入端经电阻R7接地，电阻R8两端分别连接在低输入偏置电流放大器U4的反相输入端和输出端之间；低输入偏置电流放大器U4的输出端信号为电压信号V₂；

结温电流检测单元，分别连接光电检测单元、温控单元、驱动单元和电流采样单元，用于接收来自温控单元所采集的碳化硅功率器件的工作结温、接收来自电流采样单元所采集的碳化硅功率器件的工作电流、接收来自驱动单元的对碳化硅功率器件进行控制的状态控制信号、接收碳化硅功率器件发光时来自光电检测单元所采集处理获得的输出电压信号V₁和V₂；根据光电检测单元检测碳化硅功率器件发光光强得到的电压信号V₁和V₂，实时计算得到碳化硅功率器件的工作结温和工作电流。

2.根据权利要求1所述的碳化硅功率器件的结温和电流同步检测系统，其特征在于，包括：

由两个光筛件、光导件和光电转换电路组成的光电检测单元，通过两个具有不同透过波长的光筛件对碳化硅功率器件发出的光进行滤光，使其中两个主波峰光通过，然后经光导件将光筛件滤过的光分别导入到光电转换电路中，得到两个主波峰光光强对应的输出电压信号；通过光电检测单元对不同工作结温和不同工作电流下碳化硅功率器件的发光光强进行检测，得到不同工况下光电检测单元检测两个主波峰光光强的输出电压信号，并建立光电检测单元的两个输出电压信号与碳化硅功率器件工作结温和工作电流的函数模型；将函数模型进行解耦根据输入光电检测单元的两个输出电压信号计算得到碳化硅功率器件的工作结温和工作电流。

3.根据权利要求1所述的碳化硅功率器件的结温和电流同步检测系统，其特征在于：

所述光筛件处理中，以碳化硅功率器件直接带间复合发光所对应的波段为第一主波峰波段，以碳化硅功率器件杂质或者缺陷深能级复合发光所对应的波段为第二主波峰波段；其中一个光筛件的中心波长选择为第一主波峰峰值波长，带宽选择为第一主波峰的半峰值带宽，使第一主波峰波段的光透过，另一个光筛件的中心波长选择为第二主波峰峰值波长，带宽选择为第二主波峰的半峰值带宽，使第二主波峰波段的光透过。