[发明专利]一种可隔离重构功率半导体模块及其隔离重构方法

权利要求书

1.一种可隔离重构功率半导体模块，其特征在于，所述功率半导体模块(1)包括：

两组以上的功率芯片组(2)，所述功率芯片组(2)包括两组以上采用对称结构布置的功率芯片(10)；

与所述功率芯片(10)的栅极相连的脉冲发生单元(7)；

与所述功率芯片(10)的集电极和发射极分别相连的状态检测单元(8)；

分别与所述脉冲发生单元(7)、状态检测单元(8)相连的功率芯片管理单元(6)；

所述功率芯片组(2)的集电极公共连接端(9)，及发射极公共连接端(11)至各个功率芯片(10)的电气主端子(12)之间的连接段(3)采用快熔材料；

当所述功率芯片(10)发生故障时，所述连接段(3)熔断，断开发生故障的功率芯片(10)与所述功率芯片组(2)内其它正常功率芯片(10)的集电极或发射极连接，实现物理电气隔离；

当所述状态检测单元(8)检测到所述功率芯片(10)发生故障时，所述功率芯片管理单元(6)通过所述脉冲发生单元(7)封锁相应功率芯片(10)的栅极脉冲通道；

采用对称结构布置的功率芯片(10)包括芯片一(4)和芯片二(5)，所述芯片一(4)和芯片二(5)的集电极均连接至所述集电极公共连接端(9)，所述芯片一(4)和芯片二(5)的发射极均连接至所述发射极公共连接端(11)；

当所述功率芯片组(2)内的芯片一(4)发生故障时，所述连接段(3)熔断，将发生故障的所述芯片一(4)物理隔离；同时，所述状态检测单元(8)将所述芯片一(4)的故障结果反馈至所述功率芯片管理单元(6)；所述功率芯片管理单元(6)根据参数对称匹配要求，发送信号至所述脉冲发生单元(7)，屏蔽与所述芯片一(4)对称运用的芯片二(5)的栅极脉冲，实现所述功率芯片(10)的重构及所述芯片二(5)的逻辑隔离，保证所述功率半导体模块(1)内部各个功率芯片组(2)的电路和参数对称。

2.根据权利要求1所述的可隔离重构功率半导体模块，其特征在于：当所述功率芯片(10)发生故障时，所述功率芯片(10)的电气主端子(12)连接至所述集电极公共连接端(9)或发射极公共连接端(11)的连接段(3)熔断。

3.根据权利要求1或2所述的可隔离重构功率半导体模块，其特征在于：当所述状态检测单元(8)检测到所述功率芯片(10)发生故障时，形成相关功率芯片(10)的故障信息输出至所述功率芯片管理单元(6)，所述功率芯片管理单元(6)根据预设的功率芯片(10)重构策略产生控制字，并通过所述脉冲发生单元(7)实现对相应功率芯片(10)脉冲通道的封锁控制，以实现控制逻辑隔离。

4.根据权利要求3所述的可隔离重构功率半导体模块，其特征在于：所述状态检测单元(8)通过检测所述功率芯片(10)集电极与发射极之间的电压判断所述功率芯片(10)是否发生故障。

5.根据权利要求4所述的可隔离重构功率半导体模块，其特征在于：在正常情况下，所述功率半导体模块(1)的功率芯片(10)工作在饱和状态，功率芯片(10)集电极与发射极之间的电压降至饱和值Ucesat；当所述功率芯片(10)的集电极电流增加至额定值的一定倍数时，功率芯片(10)退出饱和状态，其集电极-发射极之间的电压升高，最终达到直流母线电压Udc；通过检测功率芯片(10)集电极-发射极之间的电压值Vce，同时设置一个参考电压的门槛值，两者进行比较，当检测到集电极-发射极之间的电压值超过参考电压的门槛值时，所述状态检测单元(8)向功率芯片管理单元(6)报送故障信号。

6.根据权利要求1、2、4或5所述的可隔离重构功率半导体模块，其特征在于：所述功率芯片管理单元(6)输出当前功率半导体模块(1)内部功率芯片(10)的工作状态信息，并通过对外接口实现与外部上层控制系统的信息交互。