[发明专利]高耐压的功率半导体器件导通压降在线测量电路及系统

说明书

本发明提供了一种高耐压的功率半导体器件导通压降在线测量电路及系统，包括耐压电路和钳位电路，耐压电路的一端与钳位电路的一端相连接，耐压电路和钳位电路的另一端分别连接被测功率半导体器件的两端中的任一端，耐压电路由若干个耐压单元与限流电路组成，钳位电路的两端为测量电路的输出端，钳位电路的钳位电压高于被测功率半导体器件的导通压降，当被测功率半导体器件关断时，钳位电路发挥钳位作用；当被测功率半导体器件导通时，钳位电路的钳位作用失效。本发明通过多个耐压单元的串联分压实现测量电路耐压等级的大幅提升，且可以通过调节限流电路与钳位电路中的器件参数提升测量系统的暂态性能，测量精准、适用范围广且成本较低。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体地，涉及一种高耐压且暂态性能可调的功率半导体器件导通压降的测量电路及系统。

背景技术

功率半导体器件是电力电子变流器中重要的元件，并且功率半导体器件是电力电子变流器中故障概率最高且成本最高的部分。导通压降是功率半导体器件的重要特征参数之一，它与功率半导体器件的结温以及器件内部的键合线老化状态相关，因此导通压降既可以作为温敏系数用于监测器件的发热状态，也可以用于检测器件的老化状态。准确地在线测量功率半导体器件的导通压降有助于器件的热特性分析并且可以预测器件的故障，是提高电力电子变流器的可靠性的有效手段

为了对器件的结温和老化状态进行准确的监测，导通压降的精确度需要达到mV级。但是工况下功率半导体器件关断时，其两端需耐受数百伏甚至上千伏高电压，而当器件导通时，其导通压降仅为1V左右，因此直接测量器件两端的电压会因测量系统的大量程使导通压降的测量精度下降，需要将器件关断时的电压钳位在较低值从而精确测量器件开通时的导通压降。

发明内容

为了提高测量系统的分辨率，需要设计测量电路将功率半导体器件关断时的高电压钳位在一个较低的电压值。为此，本发明提出一种高耐压且暂态性能可调的功率半导体器件导通压降的测量电路。

根据本发明的第一方面，提供一种高耐压功率半导体器件导通压降的测量电路，包括耐压电路和钳位电路，所述耐压电路的一端与所述钳位电路的一端相连接，所述耐压电路和所述钳位电路的另一端分别连接被测功率半导体器件的两端中的任一端，所述钳位电路的两端为测量电路的输出端，其中，

所述耐压电路由耐压单元和限流电路串联组成，所述耐压单元为一个或一个以上；

所述钳位电路的钳位电压高于所述被测功率半导体器件的导通压降，当所述被测功率半导体器件关断时，所述钳位电路发挥钳位作用；当所述被测功率半导体器件导通时，所述钳位电路的钳位作用失效。

可选地，所述耐压电路和钳位电路均为两端口电路模块，所述两端口电路模块有正负两个端口，模块间连接方式包括两种中任一种：

-所述耐压电路的负端口与所述钳位电路的正端口连接，所述耐压电路的正端口与被测功率半导体期间的第一端D连接，所述钳位电路的负端口与被测功率半导体器件的第二端S连接；或，

-所述耐压电路的正端口与所述钳位电路的负端口连接，所述钳位电路的正端口与被测功率半导体器件的第一端D连接，所述耐压电路的负端口与被测功率半导体器件的第二端S连接。

可选地，所述耐压单元、所述限流电路均为两端口电路模块，当所述耐压单元为一个以上时，所述耐压单元、所述限流电路的串联方式包括：

一个所述耐压单元的负端口与另一个所述耐压单元的正端口相连，或，所述限流电路的任一端与所述耐压单元的任一端相连，其中，

所述耐压电路的正端口为一个耐压单元的正端口或所述限流电路的一端，所述耐压电路的负端口为一个所述耐压单元的负端口或所述限流电路的一端。