[发明专利]功率MOSFET健康状态评估与剩余寿命预测方法

摘要

本发明公开功率MOSFET健康状态评估与剩余寿命预测方法，具体步骤为：首先采集健康功率MOSFET的漏源极电压、漏源极电流和阈值电压，获取健康功率MOSFET的马氏距离，并进行Box-Cox变换以得到正态分布化的马氏距离，从而确定功率MOSFET的健康状态评估基准阈值，并选取正态分布化的马氏距离作为评估被测功率MOSFET的健康状态特征参数；然后对监测被测功率MOSFET的漏源极电压、漏源极电流和阈值电压进行健康状态评估；最后，根据被测MOSFET的不同健康状态建立不同剩余寿命预测模型。本发明将功率MOSFET的多特征参数变换为单特征参数进行健康状态评估，同时考虑了工作条件的温度和电压应力，建立了正常状态和异常状态下的剩余寿命预测模型，从而能够准确预测被测功率MOSFET的剩余寿命。

主权项

1.功率MOSFET健康状态评估与剩余寿命预测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：获取功率MOSFET健康状态评估基准阈值，其具体步骤如下：步骤1.1、定义标称工作条件下(温度为25℃)性能参数满足要求的功率MOSFET为健康功率MOSFET；等时间间隔连续采集健康功率MOSFET在m个时刻的阈值电压V_th(i)、漏源极电压V_DS(i)和漏源极电流I_DS(i)，其中i＝1，2，…，m；步骤1.2、根据步骤1.1中采集的V_th(i)、V_DS(i)和I_DS(i)建立马氏距离模型MD_(i)，对马氏距离MD_(i)采取Box-Cox变换得到正态分布化的马氏距离服从正态分布N(μ，δ²)，其中μ为的均值，δ²为的方差；步骤1.3、以正态分布化的马氏距离作为功率MOSFET的健康状态特征参数，并确定功率MOSFET的健康状态评估基准阈值为L₁=(μ+3δ)；步骤2：计算被测功率MOSFET在T_n时刻时的健康状态特征参数评估被测功率MOSFET的健康状态；选取功率MOSFET的失效阈值L₂，并且L₂>L₁；当时，判定此时被测功率MOSFET为正常状态，采用步骤3进行剩余寿命预测；当时，判定其为异常状态，采用步骤4预测其剩余寿命；当时，判定其为失效状态，即被测功率MOSFET寿命终结；步骤3：依据T_n时刻被测功率MOSFET的工作温度T_emp(n)和阈值电压V_th(n)计算当前状态下的加速因子AF_(n)并结合功率MOSFET生产商提供的MTTF(Mean Time To Failure，平均失效时间)建立加速因子寿命模型预测其剩余寿命；步骤4：建立分数阶SVM预测模型，将被测功率MOSFET在T₁～T_n时刻的作为分数阶SVM预测模型的训练样本数据，对其进行时间序列预测，当预测到T_n+p-1时刻且T_n+p时刻时，则可得到功率MOSFET在T_n时刻的剩余寿命，其中j=1，2，…，n。