[发明专利]IGBT模块键合线状态监测电路及其半桥结构监测电路

说明书

本发明公开了一种IGBT模块键合线状态监测电路及其半桥结构监测电路，该监测电路包括恒流源电路和Vce测量电路；所述恒流源电路包括并联连接的大电流恒流电路和小电流恒流电路，所述大电流恒流电路用于向IGBT模块注入大幅值电流，所述小电流恒流电路用于向IGBT模块注入小幅值电流；所述Vce测量电路用于测量IGBT模块中集电极与发射极之间的电压。该半桥结构监测电路包括上管监测电路和下管监测电路，本方案的监测电路在对IGBT模块进行监测时，消除了结温不同对键合线状态监测的判断误差，提高测量结果的准确性，同时集成度高，体积小，安全性能好，适于工业现场的实际应用。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种IGBT模块键合线状态监测电路及其半桥结构监测电路。

背景技术

电力电子装置在新能源发电、轨道交通牵引、电动汽车、航空航天等领域得到了广泛运用。随着电压等级和功率等级的不断提升，对于电力电子装置的可靠性要求也越来越高。功率半导体器件，包括应用最广泛的绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolartransistor，IGBT)模块，是电力电子装置中失效率最高的器件之一，因此研究IGBT模块的可靠性，对IGBT模块进行状态监测，在灾难性故障还未到来之前及时更换模块，对提升整个电力装置可靠性具有重大的意义。

键合线退化是IGBT功率半导体器件最常见的封装失效模式之一，它会导致芯片表面与键合线的连接处产生裂纹，然后逐渐扩散直到键合线完全脱落。部分键合线脱落后，剩余的键合线会承受更大的电流密度，当到达一个临界值后，键合线会因为过高的焦耳热而直接融化，从而使得芯片出现彻底的开路故障，导致整个系统运行异常，发生不可预知的事故。

现有的对IGBT模块键合线状态检测的方法主要有离线检测和在线检测。离线检测主要有X光检测、超声波探测、涡流脉冲成像等技术，这些技术更多运用于故障后模块失效分析，不适用于工业现场对IGBT模块键合线状态进行检测。在线检测的方法主要有根据门极电压、门极电流、测量IGBT饱和压降等方法，门极电压和门极电流检测适用于多芯片并联的IGBT模块，只有当其中一个IGBT芯片完全损坏后，门极电压和电流才发生剧烈变化从而检测出来；IGBT饱和压降的方法是利用键合线脱落后，模块两端等效寄生电阻增大的原理检测键合线健康状态，但是由于键合线老化导致的寄生电阻增大变化微小，同时IGBT芯片电压还受到芯片温度的影响，现有的利用IGBT饱和压降来检测键合线脱落的装置存在没有考虑结温对测量结果的影响，测量结果不准确的问题；同时上述在线检测方法的检测装置普遍存在体积庞大，集成度低等问题，不利于工业现场实际应用。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种测量结果准确，且集成度高，利于工业现场实际应用的IGBT模块键合线状态监测电路。

另外，本发明还提供一种应用该IBGT模块键合线状态监测电路的半桥结构监测电路。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种IGBT模块键合线状态监测电路，包括恒流源电路和Vce测量电路；所述恒流源电路包括并联连接的大电流恒流电路和小电流恒流电路，所述大电流恒流电路用于向IGBT模块注入大幅值电流，所述小电流恒流电路用于向IGBT模块注入小幅值电流；所述Vce测量电路用于测量IGBT模块中集电极与发射极之间的电压。