[发明专利]基于寄生体二极管导通损耗调节的SiC MOSFET结温平滑控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于寄生体二极管导通损耗调节的结温平滑控制方法及系统，通过评估MOSFET芯片稳态运行时平均结温；判断平均结温和/或基频结温波动幅度的改变量是否发生变化，如果否，则无需采取结温控制措施；如果是，则采取结温控制措施，所述结温控制措施是改变寄生体二极管的持续电流时间；评估MOSFET芯片的实际平均结温，直到实际平均结温符合预设阈值，结束结温控制措施。本发明提出的基于寄生体二极管导通时间调节的SiC MOSFET的结温控制方法，通过控制MOSFET寄生体二极管的导通时间，在不增加其他辅助器件的基础上，可以实现器件结温波动的平滑控制，同时提高器件的可靠性，增加器件的使用寿命，降低了器件使用成本。

技术领域

本发明涉及电力电子变换及功率器件可靠性相关技术领域，特别是一种基于寄生体二极管导通损耗调节的SiC MOSFET结温平滑控制方法。

背景技术

功率器件在电力电子变换器中一直处于关键地位，同时也是系统中最容易损坏的部件之一。功率器件的失效大多与其内部的结温有着密切的联系。为了减小器件因结温变化而受到的热应力，需要采取结温控制措施来减小或平滑其结温的波动，实现结温的主动控制而提高器件的可靠性。碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)作为宽禁带半导体功率器件的典型代表，研究其可靠性具有十分重要的意义。MOSFET的特殊结构导致其体内存在一个寄生体二极管，由于SiC材料的禁带宽度是Si材料的三倍，合理利用寄生体二极管的导通来平滑器件结温波动以提高器件运行可靠性，具有十分重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于寄生体二极管导通损耗调节的SiCMOSFET的结温控制方法，该方法用于SiC MOSFET的结温控制。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供的基于寄生体二极管导通损耗调节的结温平滑控制方法，包括以下步骤：

评估MOSFET芯片稳态时的平均结温和/或基频结温；

当平均结温和/或基频结温波动幅度的改变量达到预设阈值，则采取结温控制措施调整MOSFET芯片的结温；

评估MOSFET芯片稳态时的实际平均结温和/或基频结温波动幅度的改变量，直到实际平均结温和/或基频结温波动幅度的改变量符合预设阈值，结束结温控制措施。

进一步，所述结温控制措施为改变体二极管的续流时间和/或控制开关频率。

进一步，所述结温控制措施是通过结温控制电路来实现结温调整的。

进一步，所述平均结温是通过以下步骤进行评估的：

获取待测MOSFET管的电流和两端的电压；

通过电流和电压计算其损耗功率后输入到三阶热网络评估待测MOSFET管的平均结温；

通过温度显示模块显示得到的平均结温。

进一步，所述结温控制措施是通过切换寄生体二极管的续流时间来实现的，具体步骤如下：

接收待测MOSFET管的驱动信号；

断开第一延时器支路的切换开关，接通第二延时器支路的切换开关，所述第二延时器支路的续流时间大于第一延时器支路的续流时间；

通过第二延时器支路将待测MOSFET管的驱动信号输入到待测MOSFET管的驱动端。

本发明提供的基于寄生体二极管导通损耗调节的结温平滑控制系统，包括结温评估电路、判断电路和结温控制电路；

所述结温评估电路，用于获取待测MOSFET管的电流和电压值并根据获取的电流和电压值评估平均结温和/或基频结温波动幅度的改变量；