[发明专利]一种IGBT模块封装老化在线健康管理方法及系统

权利要求书

1.一种IGBT模块封装老化在线健康管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：根据并联IGBT模块中各个IGBT模块开通时的集电极电流上升率确定老化IGBT模块；

步骤二：记录系统开始运行时各个并联IGBT模块开通过程中的电流上升率，将各个模块的电流上升率进行比值，作为基准值；

步骤三：提取系统运行过程中，各个并联IGBT模块开通过程中的电流上升率并进行比值，并将其与基准值进行比较，定位老化模块。

2.根据权利要求1所述的IGBT模块封装老化在线健康管理方法，其特征在于，由确定各老化模块的电流上升畸变率，其中，di_c和di_c'为测量的两个IGBT模块的电流上升率，β为系统开始运行时所记录的上升率比值，β'为系统在老化检测时所测得的上升率比值，γ为电流上升畸变率；在获得电流上升畸变率之前，所述方法还包括：定期测试各个模块开通时的集电极电流上升率。

3.根据权利要求2所述的IGBT模块封装老化在线健康管理方法，其特征在于，判断老化模块是否达到老化的标准包括：判断电流上升畸变率γ是否达到阈值，若达到阈值，则判定器件发生老化，须根据实际情况更换器件或降额使用。

4.根据权利要求3所述的IGBT模块封装老化在线健康管理方法，其特征在于，判断所述老化模块的老化类型，包括以下标准：

比较老化模块外壳温度与正常模块的外壳温度，若老化模块的外壳温度小于正常模块的外壳温度，判定为键合线老化；若老化模块的外壳温度等于正常模块的外壳温度，则判定为焊料层老化。

5.根据权利要求4所述的IGBT模块封装老化在线健康管理方法，其特征在于，所述键合线老化的健康管理模型为：

若则

所述焊料层老化的健康管理模型为：

若则

其中，和分别为所测量两个模块的模块跨导，和为所测量两个模块的栅射极电压，和为所测量两个模块的键合线电阻，和分别为所测量两个模块的芯片跨导，T_j为IGBT模块内部芯片温度，T_typ为IGBT模块手册所设置的经典芯片温度，取值25℃，T_max为IGBT模块芯片温度的最大值，取值175℃，g_{m_max}和g_{m_typ}为IGBT模块分别在T_max和T_typ两个温度下的模块跨导，k和b为化简之后的常数，和分别为两个模块的温度，P_loss为模块内部芯片的损耗，r_jc为IGBT模块的结壳热阻，T_c为IGBT模块的外壳温度，Δr为芯片发生焊料层老化时引起的热阻增量。

6.根据权利要求5所述的IGBT模块封装老化在线健康管理方法，其特征在于，根据老化类型判定老化失效标准，包括以下步骤：

若所述IGBT模块的老化类型为键合线老化，则根据电流上升畸变率由键合线老化的健康管理模型求出IGBT模块键合线电阻变化量，若超过10％，则判定为键合线老化失效。

若所述IGBT模块的老化类型为键合线老化，则根据电流上升畸变率由焊料层老化的健康管理模型求出IGBT模块焊料层热阻变化量，若超过20％，则判定为焊料层老化失效。

7.一种IGBT模块封装老化在线健康管理系统，其特征在于，包括如权利要求1-6所述的IGBT模块封装老化在线健康管理方法。