[发明专利]一种基于磁纳米粒子的IGBT结温测量方法

权利要求书

1.一种基于磁纳米粒子的IGBT结温测量方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1.将磁纳米粒子布置在IGBT芯片外壳背部的中心区域，所述IGBT芯片由内向外分别是：IGBT结、IGBT芯片外壳、磁纳米粒子、散热片，将IGBT结到IGBT芯片外壳构成的传热模型等效为第一一阶RC网络，将散热片的传热模型等效为第二一阶RC网络，得到二阶传热模型；

S2.求解该二阶传热模型的状态方程，得到IGBT结温T_j的阶跃响应方程和IGBT芯片外壳背部温度T_c的阶跃响应方程；

S3.构建均匀的交流激励磁场，将带有磁纳米粒子的IGBT芯片放置于所述磁场后，提取磁纳米粒子响应信号的一次谐波幅值；

S4.根据提取到的一次谐波幅值，计算IGBT芯片外壳背部温度；

S5.将IGBT芯片外壳背部温度代入IGBT芯片外壳背部温度T_c的阶跃响应方程，得到时间t，将时间t代入IGBT结温T_j的阶跃响应方程，得到IGBT结温；

所述二阶传热模型的状态方程为：

其中，T_j为IGBT结温，T_c为外壳背部温度，T_a为工作环境温度，I为IGBT耗散功率，t为时间，R1、C1为第一一阶RC网络中的电阻和电容，R2、C2为第二一阶RC网络中的电阻和电容。

2.如权利要求1所述的IGBT结温测量方法，其特征在于，所述磁纳米粒子的粒径为5～30nm。

3.如权利要求1所述的IGBT结温测量方法，其特征在于，IGBT结温T_j的阶跃响应方程如下：

IGBT芯片外壳背部温度T_c的阶跃响应方程如下：

其中，τ₅＝a-b+c，T_j0、T_c0分别为耗散功率改变时的IGBT结温与外壳背部温度。

4.如权利要求1所述的IGBT结温测量方法，其特征在于，利用一对通电的亥姆霍兹线圈产生交流激励磁场，采用一对差分线圈获取磁纳米粒子产生的响应信号。

5.如权利要求1所述的IGBT结温测量方法，其特征在于，一次谐波幅值的计算公式如下：

其中，c₁为磁纳米粒子响应信号的一次谐波幅值，N为磁纳米粒子的体积浓度，M_s为磁纳米粒子的有效磁矩，H₀为激励磁场强度，k为玻尔兹曼常数。

6.如权利要求3所述的IGBT结温测量方法，其特征在于，IGBT结温的计算方式如下：

将步骤S4计算得到的IGBT芯片外壳背部温度T_c、工作环境温度T_a、IGBT耗散功率I、耗散功率改变时的IGBT结温与外壳背部温度T_j0和T_c0代入所述IGBT芯片外壳背部温度T_c的阶跃响应方程，计算得到t；

再把t、工作环境温度T_a、IGBT耗散功率I、T_j0和T_c0代入所述IGBT结温T_j的阶跃响应方程中，计算IGBT结温T_j。

7.如权利要求3所述的IGBT结温测量方法，其特征在于，起始阶段，T_j0＝T_c0＝T_a；IGBT结耗散功率发生改变时，用前一阶段最后的结温更新T_j0，用前一阶段最后的IGBT芯片外壳背部温度更新T_c0。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述基于磁纳米粒子的IGBT结温测量方法。