CN109309446B - 一种可隔离重构功率半导体模块及其隔离重构方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可隔离重构功率半导体模块及其隔离重构方法，功率半导体模块包括：两组以上的功率芯片组，功率芯片组包括两组以上采用对称结构布置的功率芯片；与功率芯片的栅极相连的脉冲发生单元；与功率芯片的集电极和发射极分别相连的状态检测单元；分别与脉冲发生单元、状态检测单元相连的功率芯片管理单元；功率芯片组的集电极公共连接端，及发射极公共连接端至各个功率芯片的电气主端子之间的连接段采用快熔材料。本发明能够解决单个功率芯片或芯片组损坏的情况下，无法实现剩余正常功率芯片的电路和参数自平衡，需要紧急更换功率半导体模块的技术问题。同时，还可以有效提高整个系统的可靠性，并降低功率半导体模块的运营维护成本。

Description

一种可隔离重构功率半导体模块及其隔离重构方法

技术领域

本发明涉及功率半导体技术领域，尤其是涉及一种可隔离重构的功率半导体模块及其隔离重构方法。

背景技术

随着科研技术的进步和制造工艺的提高，IGBT模块已成为电力电子领域理想的开关器件，已广泛应用于新能源发电、机车牵引、高压输电等诸多关键领域中。典型的IGBT器件结构由键合线、芯片、焊料层、衬板上部铜层、衬板陶瓷层、衬板下部铜层、基板等组成。如附图1所示，功率半导体模块1包括基板14，及设置在基板14上的多个衬板13，衬板13上设置有多个功率芯片10，从衬板13上引出发射极端子15和集电极端子16。作为一种当前广泛应用的功率开关元件，功率芯片10采用IGBT芯片，当然功率芯片10还可以采用其它功率开关元件，如晶闸管、GTO(Gate Turn-Off Thyristor，门极可关断晶闸管)、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效晶体管)、IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristors，集成门极换流晶闸管)等。

现有大功率IGBT元件通常由多组IGBT和Diode芯片焊接至衬板13上形成，当单片IGBT或Diode芯片因为故障不能使用时，整个IGBT元件都将报废。进而，由IGBT元件所构成的功率变流器也将停止使用，其弊端是严重影响了变流系统的工作可靠性，并增加了IGBT元件及系统的应用成本。大功率IGBT元件一般以衬板13为载体分成几块芯片组单元构成，每块衬板13上安装有若干组IGBT、Diode芯片。IGBT元件常见的故障为过流和过压故障，最终表现为器件电气短路或开路。当IGBT通过大电流的情况下，键合线将烧坏。另外，当IGBT出现过压击穿时，在芯片表面击穿点将出现大电流形成的熔点，使芯片组的C极(集电极)和E极(发射极)短路。以上故障共同作用的结果是：单个芯片出现故障将导致整个IGBT元件报废。

当由IGBT元件构成的整个变流器出现IGBT元件故障时，系统将会出现停机故障，无法正常运营。另一方面，当大功率IGBT元件应用在轨道交通领域时，若列车运营途中冗余设备已经无法使用，将最终导致列车停在路中，需要依赖拖车拉回段内维修。在以上情况下，IGBT使用成本以及由IGBT过程变流器的运营成本将增加。目前，即使采用最新的IPM智能型IGBT模块，虽然其能够实现IGBT在非正常工况的主动实时保护，比如过流，短路，欠压等，但一旦产生保护动作，将导致IPM封锁开关脉冲，使变流设备中断正常工作。另外，由很多组IGBT芯片所构成的IPM将直接报废，使用和维护成本高的问题也一直存在。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可隔离重构功率半导体模块及其隔离重构方法，以解决单个功率芯片或芯片组损坏的情况下，无法实现剩余正常功率芯片的电路和参数自平衡，需要紧急更换功率半导体模块的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种可隔离重构功率半导体模块的技术实现方案，一种可隔离重构功率半导体模块，所述功率半导体模块包括：

两组以上的功率芯片组，所述功率芯片组包括两组以上采用对称结构布置的功率芯片；

与所述功率芯片的栅极相连的脉冲发生单元；

与所述功率芯片的集电极和发射极分别相连的状态检测单元；

分别与所述脉冲发生单元、状态检测单元相连的功率芯片管理单元；

所述功率芯片组的集电极公共连接端，及发射极公共连接端至各个功率芯片的电气主端子之间的连接段采用快熔材料。

优选的，当所述功率芯片发生故障时，所述连接段熔断，断开发生故障的功率芯片与所述功率芯片组内其它正常功率芯片的集电极或发射极连接，实现物理电气隔离。

优选的，当所述功率芯片发生故障时，所述功率芯片的电气主端子连接至所述集电极公共连接端或发射极公共连接端的连接段熔断。

优选的，当所述状态检测单元检测到所述功率芯片发生故障时，形成相关功率芯片的故障信息输出至所述功率芯片管理单元，所述功率芯片管理单元根据预设的功率芯片重构策略产生控制字，并通过所述脉冲发生单元实现对相应功率芯片脉冲通道的封锁控制，以实现控制逻辑隔离。

优选的，所述功率半导体模块的栅极端连接至所述脉冲发生单元，当所述状态检测单元检测到所述功率芯片发生故障时，所述功率芯片管理单元通过所述脉冲发生单元封锁相应功率芯片的栅极脉冲通道。

优选的，所述状态检测单元通过检测所述功率芯片集电极与发射极之间的电压判断所述功率芯片是否发生故障。

优选的，采用对称结构布置的功率芯片包括芯片一和芯片二，所述芯片一和芯片二的集电极均连接至所述集电极公共连接端，所述芯片一和芯片二的发射极均连接至所述发射极公共连接端。

优选的，当所述功率芯片组内的芯片一发生故障时，所述连接段熔断，将发生故障的所述芯片一物理隔离。同时，所述状态检测单元将所述芯片一的故障结果反馈至所述功率芯片管理单元。所述功率芯片管理单元根据参数对称匹配要求，发送信号至所述脉冲发生单元，屏蔽与所述芯片一对称运用的芯片二的栅极脉冲，实现所述功率芯片的重构及所述芯片二的逻辑隔离，保证所述功率半导体模块内部各个功率芯片组的电路和参数对称。

优选的，所述功率芯片管理单元输出当前功率半导体模块内部功率芯片的工作状态信息，并通过对外接口实现与外部上层控制系统的信息交互。

本发明还另外具体提供了基于上述功率半导体模块的隔离重构方法的技术实现方案，一种功率半导体模块隔离重构方法，包括以下步骤：

S10)当功率芯片发生故障时，连接段熔断，断开发生故障的功率芯片与所述功率芯片组内其它正常功率芯片的集电极或发射极连接，实现物理电气隔离；

S20)当状态检测单元检测到所述功率芯片发生故障时，形成相关功率芯片的故障信息输出至功率芯片管理单元，所述功率芯片管理单元根据预设的功率芯片重构策略产生控制字，并通过所述脉冲发生单元实现对相应功率芯片脉冲通道的封锁控制，以实现控制逻辑隔离。

优选的，在所述步骤S10中，当所述功率芯片发生故障时，所述功率芯片的电气主端子连接至集电极公共连接端或发射极公共连接端的连接段熔断。

优选的，在所述步骤S20中，当所述状态检测单元检测到所述功率芯片发生故障时，所述功率芯片管理单元通过与功率半导体模块的栅极端相连的脉冲发生单元封锁相应功率芯片的栅极脉冲通道。

优选的，在所述步骤S10中，所述状态检测单元通过检测所述功率芯片集电极与发射极之间的电压判断所述功率芯片是否发生故障。

优选的，采用对称结构布置的功率芯片包括芯片一和芯片二，所述芯片一和芯片二的集电极均连接至所述集电极公共连接端，所述芯片一和芯片二的发射极均连接至所述发射极公共连接端。当所述功率芯片组内的芯片一发生故障时，所述连接段熔断，将发生故障的所述芯片一物理隔离。同时，所述状态检测单元将所述芯片一的故障结果反馈至所述功率芯片管理单元。所述功率芯片管理单元根据参数对称匹配要求，发送信号至所述脉冲发生单元，屏蔽与所述芯片一对称运用的芯片二的栅极脉冲，实现所述功率芯片的重构及所述芯片二的逻辑隔离，保证所述功率半导体模块内部各个功率芯片组的电路和参数对称。

优选的，所述方法进一步包括以下步骤：

S30)所述功率芯片管理单元输出当前功率半导体模块内部功率芯片的工作状态信息，并通过对外接口实现与外部上层控制系统的信息交互。

通过实施上述本发明提供的可隔离重构功率半导体模块及其隔离重构方法的技术方案，具有如下有益效果：

(1)本发明具有对内部芯片进行自组重构的功能，在单个芯片或芯片组损坏的情况下，可实现剩余正常芯片的电路和参数自平衡，依旧可以继续使用，不需要紧急更换元件，可有效提高整个系统的可靠性，降低功率半导体模块的运营维护成本；

(2)本发明通过熔断材料隔离元件(功率半导体模块)故障区，通过逻辑重构实现IGBT内部芯片结构参数保持对称，确保其继续正常工作，能够更加直接地观测功率半导体模块的内部信息，实现功率芯片(IGBT元件)的智能利用，增加了功率半导体模块的使用寿命，降低器件失效而带来的维护费用以及各种应用问题带来的经济损失；

(3)本发明功率半导体模块具备对外信息交互功能，能够实现将功率半导体模块内功率芯片的当前工作情况传输至上层管理控制系统，以便于进行运维监测和采取适当响应处理措施。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1是现有技术中功率模块的结构示意图；

图2是本发明可隔离重构功率半导体模块一种具体实施例的电路结构示意图；

图3是本发明功率半导体模块隔离重构方法一种具体实施例的程序流程图；

图中：1-功率半导体模块，2-功率芯片组，3-连接段，4-芯片一，5-芯片二，6-功率芯片管理单元，7-脉冲发生单元，8-状态检测单元，9-集电极公共连接端，10-功率芯片，11-发射极公共连接端，12-电气主端子，13-衬板，14-基板，15-发射极端子，16-集电极端子。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下：

IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极性晶体管的简称；

Diode：二极管；

IPM：Intelligent Power Module，智能功率模块的简称；

GTO：Gate Turn-Off Thyristor，门极可关断晶闸管的简称；

MOSFET：Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效晶体管的简称；

IGCT：Integrated Gate Commutated Thyristors，集成门极换流晶闸管的简称。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图2和附图3所示，给出了本发明可隔离重构功率半导体模块及其隔离重构方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如附图2所示，一种可隔离重构功率半导体模块的具体实施例，功率半导体模块1包括：

两组以上的功率芯片组2，功率芯片组2进一步包括两组以上采用对称结构布置的功率芯片10；作为本发明一种典型的具体实施例，采用对称结构布置的功率芯片10进一步包括芯片一4和芯片二5，芯片一4和芯片二5的集电极均连接至集电极公共连接端9，芯片一4和芯片二5的发射极均连接至发射极公共连接端11；

与功率芯片10的栅极相连的脉冲发生单元7；

与功率芯片10的集电极和发射极分别相连的状态检测单元8；

分别与脉冲发生单元7、状态检测单元8相连的功率芯片管理单元6；

针对功率芯片10具体为IGBT芯片，而功率半导体模块1为IGBT模块而言，功率芯片组2以衬板13为单元进行排布，并通过PCB(Printed Circuit Board，印刷线路板)铺铜线进行各个功率芯片组2之间的连接。在功率芯片组2的内部，一般功率芯片10的E极(发射极)连接位于功率芯片组2的上方，而C极(集电极)连接位于功率芯片组2的下方，故可将各个功率芯片组2的集电极公共连接端9，及发射极公共连接端11至各个功率芯片10的电气主端子12之间的连接段3采用快熔材料。

当功率芯片10发生故障(包括过压和过流故障)时，连接段3(即由快熔材料构成的C或E极连接段)熔断，断开发生故障的功率芯片10与功率芯片组2内其它正常功率芯片10的集电极(C极)、发射极(E极)连接，实现物理电气隔离。当功率芯片10发生故障时，功率芯片10的电气主端子12连接至集电极公共连接端9或发射极公共连接端11的连接段3熔断。

当状态检测单元8检测到功率芯片10发生故障时，进一步形成相关功率芯片10的故障信息输出至功率芯片管理单元6。为保持整个功率半导体模块1内各个功率芯片组2的结构参数对称和平衡，功率芯片管理单元6根据预设的功率芯片10重构策略产生控制字，并通过脉冲发生单元7实现对相应功率芯片10脉冲通道的封锁控制，以实现控制逻辑隔离。以一个功率芯片组2采用3组每组各一对(共6个)对称布置的功率芯片10为例，如：一个功率芯片组2中的一个功率芯片10发生故障，则该功率芯片10物理隔离，而与该功率芯片10对称布置的另一个功率芯片10脉冲通道封锁，实现控制逻辑隔离。如果在正常工作状态下，功率芯片组2的额定工作电流为90A，发生故障后该功率芯片组2的额定工作电流下降为60A，为了保证在功率芯片10隔离后各个功率芯片组2之间的电流平衡，则其余正常工作的功率芯片组2也将通过降低每个功率芯片10额定工作电流而将整个功率芯片组2的工作电流降为60A。

功率半导体模块1的栅极(G极)端连接至脉冲发生单元7，当状态检测单元8检测到功率芯片10发生故障时，功率芯片管理单元6进一步通过脉冲发生单元7封锁相应功率芯片10的栅极脉冲通道。状态检测单元8进一步通过检测功率芯片10集电极(C极)与发射极之间的电压判断功率芯片10是否发生故障。例如：当功率芯片组2内的芯片一4发生故障时，连接段3熔断，将发生故障的芯片一4物理隔离。同时，状态检测单元8将芯片一4的故障结果反馈至功率芯片管理单元6。功率芯片管理单元6根据参数对称匹配要求，发送信号至脉冲发生单元7，屏蔽与芯片一4对称运用的芯片二5的栅极脉冲，实现功率芯片10的重构及芯片二5的逻辑隔离，保证功率半导体模块1内部各个功率芯片组2的电路和参数对称。在正常情况下，功率半导体模块1的功率芯片(IGBT芯片)10工作在饱和状态，这意味着集电极C与发射极E之间的电压已降至饱和值Ucesat。然而，当功率芯片10的集电极电流Ic增加至额定值的一定倍数(如四倍)时，功率芯片10退出饱和状态，即集电极-发射极之间的电压升高，最终达到直流母线电压Udc。通过检测功率芯片10的电压Vce(即集电极-发射极之间的电压)值，同时设置一个参考电压的门槛值，两者进行比较，当检测到集电极-发射极之间的电压值超过参考电压的门槛值时，状态检测单元8向功率芯片管理单元6报送故障信号。

功率半导体模块1的对外控制接口包括：集电极端子16、发射极端子15、栅极端子，以及相应的控制、信息交互端口。根据需要，功率芯片管理单元6输出当前功率半导体模块1内部功率芯片10的工作状态信息，并进一步通过对外接口实现与外部上层控制系统的信息交互。

作为一种当前广泛应用的功率开关元件，实施例1中的功率芯片10以IGBT芯片为例进行了介绍，当然功率芯片10还可以采用其它功率开关元件，如晶闸管、GTO、MOSFET、IGCT等。

本实施例针对大功率多芯片组阵列结构的功率半导体(IGBT)模块1，给出了一种可隔离重构内部工作功率芯片组2的功率半导体模块1。当大功率的功率半导体模块1内部功率芯片组2发生故障时，采用快熔材料通过物理过流熔断断开功率芯片组2的故障区，实现故障功率芯片10的物理单元电气隔离。同时，为了确保结构和参数的对称，根据预设的隔离策略辅之以逻辑控制隔离措施，对功率芯片组2中的工作单元(功率芯片10)进行管理，通过逻辑重构实现功率芯片组2内部芯片结构和参数的对称，使得重构后的功率半导体模块1能够继续正常工作，且功率半导体模块1具有对外接口，能够实现与外部上层控制系统进行信息交互的功能。

实施例2

如附图3所示，一种基于实施例1所述功率半导体模块的隔离重构方法的具体实施例，包括以下步骤：

S10)当功率芯片10发生故障时，连接段3熔断，断开发生故障的功率芯片10与功率芯片组2内其它正常功率芯片10的集电极或发射极连接，实现物理电气隔离；

S20)当状态检测单元8检测到功率芯片10发生故障时，形成相关功率芯片10的故障信息输出至功率芯片管理单元6，功率芯片管理单元6根据预设的功率芯片10重构策略产生控制字，并通过脉冲发生单元7实现对相应功率芯片10脉冲通道的封锁控制，以实现控制逻辑隔离。

在步骤S10中，当功率芯片10发生故障时，功率芯片10的电气主端子12连接至集电极公共连接端9或发射极公共连接端11的连接段3熔断。

在步骤S20中，当状态检测单元8检测到功率芯片10发生故障时，功率芯片管理单元6进一步通过与功率半导体模块1的栅极端相连的脉冲发生单元7封锁相应功率芯片10的栅极脉冲通道。

在步骤S10中，状态检测单元8进一步通过检测功率芯片10集电极与发射极之间的电压判断功率芯片10是否发生故障。

采用对称结构布置的功率芯片10进一步包括芯片一4和芯片二5，芯片一4和芯片二5的集电极均连接至集电极公共连接端9，芯片一4和芯片二5的发射极均连接至发射极公共连接端11。当功率芯片组2内的芯片一4发生故障时，连接段3熔断，将发生故障的芯片一4物理隔离。同时，状态检测单元8将芯片一4的故障结果反馈至功率芯片管理单元6。功率芯片管理单元6根据参数对称匹配要求，发送信号至脉冲发生单元7，屏蔽与芯片一4对称运用的芯片二5的栅极脉冲，实现功率芯片10的重构及芯片二5的逻辑隔离，保证功率半导体模块1内部各个功率芯片组2的电路和参数对称。

功率半导体模块隔离重构方法进一步包括以下步骤：

S30)功率芯片管理单元6输出当前功率半导体模块1内部功率芯片10的工作状态信息，并通过对外接口实现与外部上层控制系统的信息交互。

实施例2描述的功率半导体模块的隔离重构方法通过对功率半导体模块1内部的功率芯片10进行自组重构，在单个功率芯片10或功率芯片组2损坏的情况下，可以实现剩余正常功率芯片10的电路和参数自平衡，使得功率半导体模块1依旧可以继续使用，不需要紧急更换元件，可以有效地提高整个系统的可靠性，降低功率半导体模块1的运营和维护成本。另一方面，功率半导体模块1具备对外信息交互功能，实现将功率半导体模块1当前的工作情况传输至外部的上层管理控制系统，便于进行运维监测和采取适当地响应处理措施。

通过实施本发明具体实施例描述的可隔离重构功率半导体模块及其隔离重构方法的技术方案，能够产生如下技术效果：

(1)本发明具体实施例描述的可隔离重构功率半导体模块及其隔离重构方法具有对内部芯片进行自组重构的功能，在单个芯片或芯片组损坏的情况下，可实现剩余正常芯片的电路和参数自平衡，依旧可以继续使用，不需要紧急更换元件，可有效提高整个系统的可靠性，降低功率半导体模块的运营维护成本；

(2)本发明具体实施例描述的可隔离重构功率半导体模块及其隔离重构方法通过熔断材料隔离元件故障区，通过逻辑重构实现IGBT内部芯片结构参数保持对称，确保其继续正常工作，能够更加直接地观测功率半导体模块的内部信息，实现功率芯片(IGBT元件)的智能利用，增加了功率半导体模块的使用寿命，降低器件失效而带来的维护费用以及各种应用问题带来的经济损失；

(3)本发明具体实施例描述的可隔离重构功率半导体模块具备对外信息交互功能，能够实现将功率半导体模块内功率芯片的当前工作情况传输至上层管理控制系统，以便于进行运维监测和采取适当响应处理措施。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (10)

1.一种可隔离重构功率半导体模块，其特征在于，所述功率半导体模块(1)包括：

两组以上的功率芯片组(2)，所述功率芯片组(2)包括两组以上采用对称结构布置的功率芯片(10)；

与所述功率芯片(10)的栅极相连的脉冲发生单元(7)；

与所述功率芯片(10)的集电极和发射极分别相连的状态检测单元(8)；

分别与所述脉冲发生单元(7)、状态检测单元(8)相连的功率芯片管理单元(6)；

所述功率芯片组(2)的集电极公共连接端(9)，及发射极公共连接端(11)至各个功率芯片(10)的电气主端子(12)之间的连接段(3)采用快熔材料；

当所述功率芯片(10)发生故障时，所述连接段(3)熔断，断开发生故障的功率芯片(10)与所述功率芯片组(2)内其它正常功率芯片(10)的集电极或发射极连接，实现物理电气隔离；

当所述状态检测单元(8)检测到所述功率芯片(10)发生故障时，所述功率芯片管理单元(6)通过所述脉冲发生单元(7)封锁相应功率芯片(10)的栅极脉冲通道；

采用对称结构布置的功率芯片(10)包括芯片一(4)和芯片二(5)，所述芯片一(4)和芯片二(5)的集电极均连接至所述集电极公共连接端(9)，所述芯片一(4)和芯片二(5)的发射极均连接至所述发射极公共连接端(11)；

当所述功率芯片组(2)内的芯片一(4)发生故障时，所述连接段(3)熔断，将发生故障的所述芯片一(4)物理隔离；同时，所述状态检测单元(8)将所述芯片一(4)的故障结果反馈至所述功率芯片管理单元(6)；所述功率芯片管理单元(6)根据参数对称匹配要求，发送信号至所述脉冲发生单元(7)，屏蔽与所述芯片一(4)对称运用的芯片二(5)的栅极脉冲，实现所述功率芯片(10)的重构及所述芯片二(5)的逻辑隔离，保证所述功率半导体模块(1)内部各个功率芯片组(2)的电路和参数对称。

2.根据权利要求1所述的可隔离重构功率半导体模块，其特征在于：当所述功率芯片(10)发生故障时，所述功率芯片(10)的电气主端子(12)连接至所述集电极公共连接端(9)或发射极公共连接端(11)的连接段(3)熔断。

3.根据权利要求1或2所述的可隔离重构功率半导体模块，其特征在于：当所述状态检测单元(8)检测到所述功率芯片(10)发生故障时，形成相关功率芯片(10)的故障信息输出至所述功率芯片管理单元(6)，所述功率芯片管理单元(6)根据预设的功率芯片(10)重构策略产生控制字，并通过所述脉冲发生单元(7)实现对相应功率芯片(10)脉冲通道的封锁控制，以实现控制逻辑隔离。

4.根据权利要求3所述的可隔离重构功率半导体模块，其特征在于：所述状态检测单元(8)通过检测所述功率芯片(10)集电极与发射极之间的电压判断所述功率芯片(10)是否发生故障。

5.根据权利要求4所述的可隔离重构功率半导体模块，其特征在于：在正常情况下，所述功率半导体模块(1)的功率芯片(10)工作在饱和状态，功率芯片(10)集电极与发射极之间的电压降至饱和值Ucesat；当所述功率芯片(10)的集电极电流增加至额定值的一定倍数时，功率芯片(10)退出饱和状态，其集电极-发射极之间的电压升高，最终达到直流母线电压Udc；通过检测功率芯片(10)集电极-发射极之间的电压值Vce，同时设置一个参考电压的门槛值，两者进行比较，当检测到集电极-发射极之间的电压值超过参考电压的门槛值时，所述状态检测单元(8)向功率芯片管理单元(6)报送故障信号。

6.根据权利要求1、2、4或5所述的可隔离重构功率半导体模块，其特征在于：所述功率芯片管理单元(6)输出当前功率半导体模块(1)内部功率芯片(10)的工作状态信息，并通过对外接口实现与外部上层控制系统的信息交互。

7.一种基于权利要求1至6中任一项所述模块的功率半导体模块隔离重构方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10)当功率芯片(10)发生故障时，连接段(3)熔断，断开发生故障的功率芯片(10)与所述功率芯片组(2)内其它正常功率芯片(10)的集电极或发射极连接，实现物理电气隔离；

S20)当状态检测单元(8)检测到所述功率芯片(10)发生故障时，形成相关功率芯片(10)的故障信息输出至功率芯片管理单元(6)，所述功率芯片管理单元(6)根据预设的功率芯片(10)重构策略产生控制字，并通过所述脉冲发生单元(7)实现对相应功率芯片(10)脉冲通道的封锁控制，以实现控制逻辑隔离；

在所述步骤S20)中，当所述状态检测单元(8)检测到所述功率芯片(10)发生故障时，所述功率芯片管理单元(6)通过与功率半导体模块(1)的栅极端相连的脉冲发生单元(7)封锁相应功率芯片(10)的栅极脉冲通道；

采用对称结构布置的功率芯片(10)包括芯片一(4)和芯片二(5)，所述芯片一(4)和芯片二(5)的集电极均连接至所述集电极公共连接端(9)，所述芯片一(4)和芯片二(5)的发射极均连接至所述发射极公共连接端(11)；

当所述功率芯片组(2)内的芯片一(4)发生故障时，所述连接段(3)熔断，将发生故障的所述芯片一(4)物理隔离；同时，所述状态检测单元(8)将所述芯片一(4)的故障结果反馈至所述功率芯片管理单元(6)；所述功率芯片管理单元(6)根据参数对称匹配要求，发送信号至所述脉冲发生单元(7)，屏蔽与所述芯片一(4)对称运用的芯片二(5)的栅极脉冲，实现所述功率芯片(10)的重构及所述芯片二(5)的逻辑隔离，保证所述功率半导体模块(1)内部各个功率芯片组(2)的电路和参数对称。

8.根据权利要求7所述的功率半导体模块隔离重构方法，其特征在于：在所述步骤S10)中，当所述功率芯片(10)发生故障时，所述功率芯片(10)的电气主端子(12)连接至集电极公共连接端(9)或发射极公共连接端(11)的连接段(3)熔断。

9.根据权利要求7或8所述的功率半导体模块隔离重构方法，其特征在于：在所述步骤S10)中，所述状态检测单元(8)通过检测所述功率芯片(10)集电极与发射极之间的电压判断所述功率芯片(10)是否发生故障。

10.根据权利要求9所述的功率半导体模块隔离重构方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤：

S30)所述功率芯片管理单元(6)输出当前功率半导体模块(1)内部功率芯片(10)的工作状态信息，并通过对外接口实现与外部上层控制系统的信息交互。

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