[发明专利]功率模块的损耗与结温仿真系统

说明书

本发明提供了一种功率模块的损耗与结温仿真系统，所述系统包括用户界面单元和后台处理单元，所述用户界面单元用于接收功率模块的电参数和热参数以及供用户选择功率模块的型号和功率模块使用的控制算法，所述后台处理单元用于根据所述功率模块的电参数和热参数、功率模块的型号以及功率模块使用的控制算法计算所述功率模块的损耗和结温，并将所述功率模块的损耗和结温通过所述用户界面单元显示。所述功率模块的损耗与结温仿真系统可方便快捷的实现功率模块的损耗和结温计算，有利于获得精确地损耗和结温仿真结果，并方便工程师在电路设计时仿真系统的热可靠性情况。

技术领域

本发明涉及功率模块领域，特别涉及一种功率模块的损耗与结温仿真系统。

背景技术

随着节能环保的社会发展的要求，节能减排成为企业大力推广的技术。变流器是节能减排过程中一个重要的技术。变流器应用在各个行业，比如开关电源、电机驱动、UPS等领域。功率模块是变流器的核心，其热可靠性的好坏直接关系整个变流器的可靠性。

功率模块通常包括功率开关管和二极管。在使用过程中，功率模块的功耗主要来源于内部的功率开关管和二极管，功率开关管和二极管的损耗包括导通损耗和开关损耗，功率模块的损耗对于功率模块的应用至关重要。结温(Junction Temperature)是衡量从半导体晶圆到封装器件外壳间的散热所需时间以及热阻的重要指标。如果器件工作温度超过最高结温，器件就可能会被破坏，器件也随即失效。所以，对于功率模块的设计和应用来说，有必要计算损耗并对结温进行仿真。然而，目前尚没有专门的针对功率模块的损耗和结温仿真的工具，必须通过工程师去手动计算损耗与结温，过程繁琐，效率低下，且计算结果不够准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功率模块的损耗与结温仿真系统，以解决现有的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种功率模块的损耗与结温仿真系统，包括用户界面单元和后台处理单元，所述用户界面单元用于接收功率模块的电参数和热参数以及供用户选择功率模块的型号和功率模块使用的控制算法，所述后台处理单元用于根据所述功率模块的电参数和热参数、功率模块的型号以及功率模块使用的控制算法计算所述功率模块的损耗和结温，并将所述功率模块的损耗和结温通过所述用户界面单元显示。

可选的，在所述的功率模块的损耗与结温仿真系统中，所述后台处理单元根据输入的电参数以及所述功率模块使用的控制算法计算所述功率模块的损耗，根据所述功率模块的损耗以及输入的热参数计算所述功率模块的结温。

可选的，在所述的功率模块的损耗与结温仿真系统中，所述后台处理单元包括存储单元以及计算单元，所述存储单元存储有每种型号的功率模块对应的稳态热阻以及功率模块使用的多种控制算法，所述计算单元根据所述功率模块的电参数和热参数、功率模块的型号以及功率模块使用的控制算法计算所述功率模块的损耗和结温。

可选的，在所述的功率模块的损耗与结温仿真系统中，所述功率模块包括若干IGBT以及若干二极管，所述功率模块的损耗包括IGBT的导通损耗、IGBT的开关损耗、二极管的导通损耗以及二极管的开关损耗，所述功率模块的结温包括IGBT的结温和二极管的结温。

可选的，在所述的功率模块的损耗与结温仿真系统中，所述后台处理单元根据如下公式计算单个IGBT的导通损耗P_ss1：

其中，M为所述功率模块的调制比，cosφ为所述功率模块的功率因素，I_rms为所述功率模块的平均电流，V_ce0(Tj)为特定结温Tj下的IGBT阈值电压，R_ce(Tj)为特定结温Tj下的IGBT通态斜率电阻。

可选的，在所述的功率模块的损耗与结温仿真系统中，