CN109342913B - Igbt结温监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种IGBT结温监控系统，包括处理设备以及分别连接处理设备的数据采集装置、结温控制装置；数据采集装置包括温度控制设备、第一驱动设备以及第一采集设备；温度控制设备中装设待测IGBT器件；第一驱动设备连接待测IGBT器件；第一采集设备连接在待测IGBT器件的发射极和集电极之间；温度控制设备、第一驱动设备和第一采集设备分别连接处理设备；结温控制装置包括温度调节设备、第二驱动设备以及第二采集设备；温度调节设备中装设待测IGBT器件；第二驱动设备连接待测IGBT器件；第二采集设备连接在待测IGBT器件的集电极和发射极之间。本发明实施例能够实现对IGBT结温的监控，简化IGBT结温监控系统的电路结构，提高监控的可靠性。

Description

IGBT结温监控系统

技术领域

本发明涉及半导体器件测试技术领域，特别是涉及一种IGBT结温监控系统。

背景技术

半导体器件的性能和寿命受温度影响很大，尤其是对于功率器件来说。功率器件在工作过程中受大功率影响，会产生大量的热量，引起器件温度的上升。IGBT是半导体功率器件的一种，在现代电力电子技术中有广泛运用。IGBT工作过程中会产生大量热量，而热量主要产生在PN结处，表现为器件结温的上升，所以IGBT的结温是影响IGBT性能的重要参数之一。实现对IGBT结温的有效监测，可以实现IGBT的过温保护，以及降低器件失效的风险等。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统的IGBT结温监控电路结构复杂，且监控可靠性低。

发明内容

基于此，有必要针对传统的IGBT结温监控电路结构复杂，且监控可靠性低的问题，提供一种IGBT结温监控系统。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种IGBT结温监控系统，包括处理设备以及分别连接处理设备的数据采集装置、结温控制装置；

数据采集装置包括温度控制设备、第一驱动设备以及第一采集设备；温度控制设备中装设待测IGBT器件；第一驱动设备连接待测IGBT器件；第一采集设备连接在待测IGBT器件的发射极和集电极之间；温度控制设备、第一驱动设备和第一采集设备分别连接处理设备；

结温控制装置包括温度调节设备、第二驱动设备以及第二采集设备；温度调节设备中装设待测IGBT器件；第二驱动设备连接待测IGBT器件；第二采集设备连接在待测IGBT器件的集电极和发射极之间；温度调节设备、第二驱动设备和第二采集设备分别连接处理设备。

在其中一个实施例中，第一驱动设备包括分别连接处理设备的第一栅极触发模块、第一电源调节模块；

第一栅极触发模块连接待测IGBT器件的栅极；第一电源调节模块连接在待测IGBT器件的集电极和发射极之间。

在其中一个实施例中，第一栅极触发模块包括信号发生器、光耦器件和直流电源；

光耦器件的输入端连接信号发生器，输出端连接待测IGBT器件的栅极，供电端连接直流电源。

在其中一个实施例中，第一电源调节模块包括第一电压源和电子负载；

第一电压源的输出正端连接电子负载的正端，输出负端连接待测IGBT器件的发射极；电子负载的负端连接待测IGBT器件的集电极。

在其中一个实施例中，第二驱动设备包括分别连接处理设备的第二栅极触发模块、第二电源调节模块；

第二栅极触发模块连接待测IGBT器件的栅极；第二电源调节模块连接在待测IGBT器件的集电极和发射极之间。

在其中一个实施例中，第二栅极触发模块包括连接在待测IGBT器件的栅极和发射极之间的偏置电源。

在其中一个实施例中，第二电源调节模块包括第二电压源和电阻器；

第二电压源的输出正端连接电阻器的一端，输出负端连接待测IGBT器件的发射极；电阻器的另一端连接待测IGBT器件的集电极。

在其中一个实施例中，温度控制设备为恒温箱。

在其中一个实施例中，温度调节设备包括散热板以及连接处理设备的水冷机；

待测IGBT器装设在散热板上，水冷机通过水流对散热板进行散热。

在其中一个实施例中，第一采集设备为示波器；第二采集设备为数字多用表。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

通过温度控制设备向待测IGBT器件设置测试温度，使得在测试温度下通过第一驱动设备向待测IGBT器件传输测试集电极电流，驱动待测IGBT器件工作，进而通过第一采集设备采集待测IGBT器件的测试饱和导通压降。处理设备处理测试温度以及对应测试温度下的测试集电极电流、测试饱和导通压降，得到结温、集电极电流和饱和导通压降之间的拟合函数。通过第二驱动设备向待测IGBT器件传输实时集电极电流，通过第二采集设备获取对应实时集电极电流的实时饱和导通压降。处理设备根据结温、集电极电流和饱和导通压降之间的拟合函数，得到对应实时饱和导通压降的结温，进而在需要对待测IGBT器件升温时，可通过增大实时集电极电流的大小来增大待测IGBT的结温；在需要对待测IGBT器件降温时，可通过降低实时集电极电流的大小，且通过温度调节设备来降低待测IGBT器件的结温。实现对IGBT结温的监控，简化了IGBT结温监控系统的电路结构，提高了监控的可靠性。

附图说明

图1为一个实施例中IGBT结温监控系统的第一结构示意图；

图2为一个实施例中数据采集装置的第一结构示意图；

图3为一个实施例中结温控制装置的第一结构示意图；

图4为一个实施例中数据采集装置的第二结构示意图；

图5为一个实施例中结温控制装置的第二结构示意图；

图6为一个实施例中结温、集电极电流和饱和导通压降之间的拟合函数的曲面示意图；

图7为一个实施例中IGBT结温监控系统的第二结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

传统的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)结温监测设备通常是通过对IGBT器件施加大的加热功率，使IGBT器件发热温升，断开加热功率之后，施加小测试电流采集饱和导通压降，之后与该测试电流下的结温与饱和导通压降标定曲线对应获取结温。但牵涉到加热功率电路与小测试电流电路的切换，面临切换过程中的结温急剧降低和电子噪声的问题，测试精度较差。此外，在功率循环试验监测结温时，利用大电流加热电路使结温上升，之后关断大电流，通小电流来获取结温，借以确定功率循环时的结温。但大电流加热电路与小电流电路之间切换，电路结构相对复杂；测试延迟会使器件结温瞬间降低，影响对器件结温的正确判断，降低了结温监控的可靠性。

而本发明各实施例中，基于温度控制设备中装设待测IGBT器件；第一驱动设备连接待测IGBT器件；第一采集设备连接在待测IGBT器件的发射极和集电极之间；温度控制设备、第一驱动设备和第一采集设备分别连接处理设备；温度调节设备中装设待测IGBT器件；第二驱动设备连接待测IGBT器件；第二采集设备连接在待测IGBT器件的集电极和发射极之间；温度调节设备、第二驱动设备和第二采集设备分别连接处理设备。通过IGBT器件的饱和导通压降作为温敏参数来推导IGBT器件的实时结温。通过数据采集装置在试验前由程序采集和记录不同结温和集电极电流下的饱和导通压降，进而拟合出得到相应的结温、集电极电流、饱和导通压降之间的函数关系；通过处理设备可根据实时监测的饱和导通压降和集电极电流，进而推导IGBT器件的结温，使得结温调节设备通过改变集电极电流大小来控制结温，实现对IGBT结温的监控。使得电路结构更加简单实用，提高了IGBT结温监控的可靠性。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种IGBT结温监控系统，包括处理设备110以及分别连接处理设备的数据采集装置120、结温控制装置130。

数据采集装置120包括温度控制设备122、第一驱动设备124以及第一采集设备126；温度控制设备122中装设待测IGBT器件；第一驱动设备124连接待测IGBT器件；第一采集设备126连接在待测IGBT器件的发射极和集电极之间；温度控制设备122、第一驱动设备124和第一采集设备126分别连接处理设备。

结温控制装置130包括温度调节设备132、第二驱动设备134以及第二采集设备136；温度调节设备132中装设待测IGBT器件；第二驱动设备134连接待测IGBT器件；第二采集设备136连接在待测IGBT器件的集电极和发射极之间；温度调节设备132、第二驱动设备134和第二采集设备136分别连接处理设备。

其中，处理设备110指的是具有信号处理和信号传输等能力的设备，处理设备110可以但不限于是各种是个人计算机和笔记本电脑。数据采集装置120指的是能够采集待测IGBT器件相关参数的装置。温度控制设备130可用来设置待测IGBT器件的测试结温；第一驱动设备124可用来驱动待测IGBT器件，第一驱动设备124还可用来向待测IGBT器件传输集电极电流；第一采集设备126可用来采集待测IGBT器件的饱和导通压降，其中饱和导通压降为待测IGBT器件的集电极与发射极之间的压降。结温控制装置130指的是能够对控制结温大小的装置。温度调节设备132可用来调节待测IGBT器件的当前结温；第二驱动设备134可用来驱动待测IGBT器件，第二驱动设备134还可用来向待测IGBT器件传输集电极电流；第二采集设备136可用来采集待测IGBT器件的饱和导通压降。

具体地，基于处理设备110分别连接温度控制设备122、第一驱动设备124和第一采集设备126；第一驱动设备124连接待测IGBT器件；第一采集设备126连接在待测IGBT器件的发射极和集电极之间；将待测IGBT器件设置在温度控制设备122中，通过温度控制设备122控制待测IGBT器件的测试温度大小，通过第一驱动设备124启动待测IGBT器件工作，并向待测IGBT器件传输测试集电极电流，进而通过第一采集设备126采集在待测IGBT器件在不同测试温度和不同测试集电极电流下的测试饱和导通压降，并将采集到的测试饱和导通压降传输给处理设备110。处理设备110根据接收到的测试饱和导通压降以及分别对应测试饱和导通压降的测试集电极电流和测试温度，拟合测试温度、测试集电极电流与测试饱和导通压降之间的函数关系，得到对应待测IGBT器件的结温、集电极电流和饱和导通压降之间的拟合函数。

进一步的，基于处理设备110分别连接温度调节设备132、第二驱动设备134和第二采集设备136；第二驱动设备134连接待测IGBT器件；第二采集设备136连接在待测IGBT器件的集电极和发射极之间；将待测IGBT器件装设在温度调节设备132的散热板上，温度调节设备132的水路与散热板连接，通过第二驱动设备134驱动待测IGBT器件，并向待测IGBT器件传输实时集电极电流，进而通过第二采集设备136采集对应实时集电极电流的实时饱和导通压降，并将采集到的实时饱和导通压降传输给处理设备110。处理设备110基于结温、集电极电流和饱和导通压降之间的拟合函数，获取对应实时饱和导通压降的结温。当获取到的结温小于标准值时，即需要对待测IGBT器件进行升温，可增大实时集电极电流，通过第二驱动设备134输出增大后的集电极电流，使得待测IGBT器件的结温升高；当获取到的结温大于标准值时，即需要对待测IGBT器件进行降温，可减小实时集电极电流，通过第二驱动设备134输出减小后的集电极电流，进而使得待测IGBT器件的结温降低，实现了对待测IGBT器件结温的实时监控。当需要快速降温时，关闭集电极输出，开启温度调节设备132即可快速降低待测IGBT器件的结温。

基于上述实施例，通过温度控制设备向待测IGBT器件设置测试温度，使得在测试温度下通过第一驱动设备向待测IGBT器件传输测试集电极电流，驱动待测IGBT器件工作，进而通过第一采集设备采集待测IGBT器件的测试饱和导通压降。处理设备可处理测试温度以及对应测试温度下的测试集电极电流、测试饱和导通压降，得到结温、集电极电流和饱和导通压降之间的拟合函数。通过第二驱动设备向待测IGBT器件传输实时集电极电流，通过第二采集设备获取对应实时集电极电流的实时饱和导通压降。处理设备根据结温、集电极电流和饱和导通压降之间的拟合函数，得到对应实时饱和导通压降的结温，进而在需要对待测IGBT器件升温时，可通过增大实时集电极电流的大小来增大待测IGBT的结温；在需要对待测IGBT器件降温时，可通过降低实时集电极电流的大小，且通过温度调节设备来降低待测IGBT器件的结温。实现对IGBT结温的监控，简化了IGBT结温监控系统的电路结构，提高了监控的可靠性。

在一个实施例中，如图2所示，数据采集装置包括温度控制设备220、第一驱动设备210以及第一采集设备230。其中，第一驱动设备210包括分别连接处理设备的第一栅极触发模块240、第一电源调节模块250。

第一栅极触发模块240连接待测IGBT器件的栅极；第一电源调节模块250连接在待测IGBT器件的集电极和发射极之间。

其中，第一栅极触发模块240指的是触发待测IGBT器件栅极驱动的模块。第一电源调节模块250指的是能够输出电压电流信号的模块。第一电源调节模块250可用来向待测IGBT器件提供集电极电流，还可用来向待测IGBT器件提供集电极与发射极之间的电压。

具体地，基于第一栅极触发模块240连接待测IGBT器件的栅极；待测IGBT器件的集电极和发射极之间连接第一电源调节模块250。将待测IGBT器件设置在温度控制设备220中后，可通过温度控制设备220控制待测IGBT器件的测试温度大小，通过第一栅极触发模块240驱动待测IGBT器件的栅极，通过第一电源调节模块250向待测IGBT器件传输测试集电极电流，通过第一采集设备230采集在待测IGBT器件在不同测试温度和不同测试集电极电流下的测试饱和导通压降，并将采集到的测试饱和导通压降传输给处理设备。进而处理设备根据接收到的测试饱和导通压降以及分别对应测试饱和导通压降的测试集电极电流和测试温度，拟合测试温度、测试集电极电流与测试饱和导通压降之间的函数关系，得到对应待测IGBT器件的结温、集电极电流和饱和导通压降之间的拟合函数。

进一步的，第一栅极触发模块240包括信号发生器242、光耦器件244和直流电源246。

光耦器件244的输入端连接信号发生器242，输出端连接待测IGBT器件的栅极，供电端连接直流电源246。

其中，信号发生器242指的是提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。光耦器件244指的是以光为媒介来传输电信号的器件；光耦器件244可用来对输入信号和输出信号起到隔离作用。直流电源246指的是维持电路中形成稳恒电压电流的装置；直流电源可以是蓄电池。

具体地，基于光耦器件244的输入端连接信号发生器，光耦器件244的输出端连接待测IGBT器件的栅极，光耦器件244的供电端连接直流电源。当第一栅极触发模块240驱动待测IGBT器件时，直流电源246向光耦器件244供电，信号发生器242向光耦器件244发送驱动信号，进而光耦器件244通过光耦隔离，向待测IGBT器件传输光耦隔离后的驱动信号，触发待测IGBT器件的栅极开通。

进一步的，第一电源调节模块250包括第一电压源252和电子负载254。

第一电压源252的输出正端连接电子负载254的正端，输出负端连接待测IGBT器件的发射极；电子负载254的负端连接待测IGBT器件的集电极。

其中，第一电压源252指的是能够输出恒定电压的装置。电子负载254指的是能够调整负载电流的设备。

具体地，基于第一电压源252的输出正端连接电子负载254的正端，第一电压源252的输出负端连接待测IGBT器件的发射极；电子负载254的负端连接待测IGBT的集电极。进而第一电压源252可向待测IGBT器件提供集电极与发射极之间的电压；以及向待测IGBT器件提供测试集电极电流。基于第一电压源252输出的电压为恒定的电压，通过调节电子负载254的大小，进而可调节测试集电极电流的大小。

基于本实施例，通过在不同测试温度下，向待测IGBT器件提供不同大小的测试集电极电流，进而可获取相应的待测IGBT器件的测试饱和导通压降。通过拟合测试温度，测试集电极电流和测试饱和导通压降，进而可得到待测IBGT器件的结温、集电极电流和饱和导通压降之间的拟合函数，提高了对待测IGBT器件数据(测试温度，测试集电极电流和测试饱和导通压降)采集效率。

在一个实施例中，如图3所示，结温控制装置包括温度调节设备320、第二驱动设备310以及第二采集设备330，其中，第二驱动设备310包括分别连接处理设备的第二栅极触发模块340、第二电源调节模块350。

第二栅极触发模块340连接待测IGBT器件的栅极；第二电源调节模块350连接在待测IGBT器件的集电极和发射极之间。

其中，第二栅极触发模块340指的是触发待测IGBT器件栅极驱动的模块。第二电源调节模块350指的是能够输出电压电流信号的模块。第二电源调节模块350可用来向待测IGBT器件提供集电极电流，还可用来向待测IGBT器件提供集电极与发射极之间的电压。

具体地，基于第二栅极触发模块340连接待测IGBT器件的栅极；第二电源调节模块350连接在待测IGBT器件的集电极和发射极之间。将待测IGBT器件设置在温度调节设备中后，通过第二栅极触发模块340驱动待测IGBT器件的栅极，通过第二电源调节模块350向待测IGBT器件传输实时集电极电流，通过第二采集设备330采集待测IGBT器件在不同实时集电极电流下的实时饱和导通压降，并将采集到的实时饱和导通压降传输给处理设备。进而处理设备基于结温、集电极电流和饱和导通压降之间的拟合函数处理接收到的实时饱和导通压降，进而得到对应实时饱和导通压降的结温。进而在需要对待测IGBT器件升温时，可通过增大实时集电极电流的大小来增大待测IGBT的结温；在需要对待测IGBT器件降温时，可通过降低实时集电极电流的大小，来降低待测IGBT器件的结温；当需要快速降温时，可关闭集电极输出，开启温度调节设备，即可快速降低待测IGBT器件的结温。实现对IGBT结温的监控，简化了IGBT结温监控电路的结构，提高了监控的可靠性。

进一步的，第二栅极触发模块340包括连接在待测IGBT器件的栅极和发射极之间的偏置电源342。

其中，偏置电源342指的是能够提供电压电流的电源装置，偏置电源342可用来向待测IGBT器件提高偏置电压。

具体地，基于偏置电源342连接在待测IGBT器件的栅极和发射极之间，偏置电源342驱动待测IGBT器件，使得待测IGBT器件导通。

进一步的，第二电源调节模块350包括第二电压源352和电阻器354。

第二电压源352的输出正端连接电阻器354的一端，输出负端连接待测IGBT器件的发射极；电阻器354的另一端连接待测IGBT的集电极。

其中，第二电压源352指的是能够输出恒定电压的装置。电阻器354指的是能够限制通过它所连支路的电流大小的器件，电阻器354可以是可变电阻器，优选的，电阻器354为大功率的可变电阻器。

具体地，基于第二电压源352的输出正端连接电阻器的一端，第二电压源352的输出负端连接待测IGBT器件的发射极；电阻器354的另一端连接待测IGBT的集电极。进而第二电压源352可向待测IGBT器件提供集电极与发射极之间的电压；以及向待测IGBT器件提供实时集电极电流。基于第二电压源352输出的电压为恒定的电压，通过调节电阻器354的大小，进而可调节实时集电极电流的大小。

基于本实施例，通过向待测IGBT器件提供不同大小的实时集电极电流，进而可获取相应的待测IGBT器件的实时饱和导通压降。基于结温、集电极电流和饱和导通压降之间的拟合函数处理实时饱和导通压降，进而可得到对应实时饱和导通压降的结温，提高了对待测IGBT器件结温监控效率。

在一个实施例中，如图4所示，数据采集装置的具体工作过程为：将待测IGBT器件置于恒温箱中，设置好温度之后，在该温度点停留预设时间(例如30分钟，则认为恒温箱设置的温度为待测IGBT器件的结温)，通过处理设备设置测试集电极电流范围、电流步长、集电极-发射极电压和信号发生器脉冲宽度等关键参数。数据采集装置开始工作后，记录在设置温度及不同测试集电极电流下的测试饱和导通压降；之后调节恒温箱温度，重复记录不同温度点下的测试饱和导通压降，最后得出不同测试温度和测试集电极电流下的饱和导通压降数据。通过处理设备拟合测试温度、测试集电极电流和测试饱和导通压降，得出结温、集电极电流和饱和导通压降之间的拟合函数，如图6所示的拟合函数的曲面图。进而依据该拟合函数，即可在已知饱和导通压降和集电极电流的情况下得出预测结温。

基于本实施例，在数据采集时，采用了合适的测试集电极电流，减小了自热温升的影响，使用饱和导通压降作为温敏参数，避免了数据采集过程中大电流电路与小电流电路切换带来的一些问题，简化了电路结构。同时，数据采集装置的执行可以依靠程序，提高了数据采集效率。

在一个实施例中，如图5所示，结温控制装置的具体工作过程为：将待测IGBT器件下表面接触散热板。试验开始时水冷机关闭，通过处理设备调用待测IGBT器件的结温、集电极电流和饱和导通压降之间的拟合函数，并输入实时集电极电流、偏置电源的电压、设定的最高结温与最低结温。结温控制装置开始工作后，根据实时集电极电流大小和获取到的实时饱和导通压降，调用拟合函数，得到待测IGBT器件的结温。通过改变实时集电极电流大小使结温稳定在设定的最高控制值；达到预设的维持时间后，将实时集电极电流改为恒定小电流，并启动水冷机，调用拟合函数处理获取到的实时饱和导通压降，得到待测IGBT器件的结温，通过改变水冷机的温度设置使结温稳定在设定的最低控制值。

基于本实施例，对待测IGBT器件升温时，可输入较大的实时集电极电流，基于结温、集电极电流与饱和导通压降之间的拟合函数，实时监测待测IGBT器件的结温变化趋势，提高了监控的准确；同时，结温控制装置减少了小电流切换电路，电路结构更加简单实用。对待测IGBT器件降温时，将集电极电流改为恒定小电流，基于拟合函数来监测下降过程中的结温，对测试精度不存在影响。使得结温的控制更加准确，从而有效地避免结温变化达不到要求(即欠试验)或者结温变化超出预期设定(即过试验)。

在一个实施例中，如图7所示，提供了一种IGBT结温监控系统，包括处理设备710以及分别连接处理设备710的数据采集装置720、结温控制装置730。数据采集装置720包括温度控制设备、第一驱动设备724以及第一采集设备，其中，温度控制设备为恒温箱722。

其中，恒温箱722指的是能够加热或降温的装置，可通过设置恒温箱722，使得可恒温箱722的箱体内的温度为一恒定值。

具体地，基于处理设备710连接恒温箱722，将待测IGBT器件放置在恒温箱722内，通过处理设备710控制恒温箱722的箱体内温度，使得待测IGBT器件处于不同的测试温度下，进而通过第一采集设备采集待测IGBT器件在不同测试温度和不同测试集电极电流下的测试饱和导通压降，并将采集到的测试饱和导通压降传输给处理设备。进而处理设备拟合测试温度、测试集电极电流与测试饱和导通压降之间的函数关系，得到对应待测IGBT器件的结温、集电极电流和饱和导通压降之间的拟合函数。

需要说明的是，调整恒温箱722的温度维持稳定足够长的时间，可以认为待测IGBT器件的结温与恒温箱722的温度相同。

在一个具体的实施例中，如图7所示，温度调节设备包括散热板以及连接处理设备的水冷机732；待测IGBT器装设在散热板上，水冷机732通过水流对散热板进行散热。

其中，散热板可用于对待测IGBT器件进行散热，降低待测IGBT器件的结温。水冷机732指的是可提供恒温的冷却水设备，水冷机732可以是风冷式冷水机或水式冷水机。

具体地，基于处理设备710连接水冷机732，将待测IGBT器件装设在散热板上，在需要对待测IGBT器件快速降温时，可通过降低实时集电极电流的大小，且通过处理设备启动水冷机732，对待测IGBT器件进行降温；也可通过关闭集电极输出，且通过处理设备启动水冷机732，通过水冷机732来快速降低待测IGBT器件的结温。实现对IGBT结温的控制。优选的，水冷机732可通过RS485总线连接处理设备710。

在一个具体地实施例中，如图7所示，第一采集设备为示波器726；第二采集设备为数字多用表736。

具体地，示波器726可用来采集待测IGBT器件的测试饱和导通压降。示波器726可以是双通道示波器，双通道示波器的第一探头两端可分别连接待测IGBT器件的栅极和发射极，用于作为触发源；双通道示波器的第二探头两端可分别连接待测IGBT器件的集电极和发射极，用于采集测试饱和导通压降。数字多用表736可用来采集待测IGBT器件的实时饱和导通压降。数字多用表736可探头可分别连接待测IGBT器件的集电极和发射极，用于采集实时饱和导通压降。

在一个示例中，IGBT结温监控系统的具体工作原理为：基于数据采集装置连接处理设备，将待测IGBT器件的集电极与发射极的饱和导通压降作为温敏参数，采集和记录不同结温和集电极电流下的饱和导通压降，通过处理设备拟合结温、集电极电流与饱和导通压降之间的函数关系，得到拟合函数，从而可基于拟合函数，根据实时监测的饱和导通压降和集电极电流来推导结温。基于结温控制装置连接处理设备，待测IGBT器件升温阶段时，输入大集电极电流，使结温上升，基于拟合函数实时监测结温，进而可通过改变集电极电流大小来控制结温；待测IGBT降温阶段时，首先将大集电极电流改为恒定小电流(通常为10-100mA)，开启水冷机。基于拟合函数来监测结温，通过调整水冷机设置来使结温稳定在控制值。

进一步的，在对待测IGBT器件进行老化试验时，可对待测IGBT器件施加大电流来升高器件的温度，当器件的温度超过预期的温度时，通过调整电流的大小来温度器件的温度，此时水冷机不工作；当器件在高温加热了一段时间之后，需要对器件快速降温，此时关断施加到器件的大电流，同时开启水冷机，进而实现快速对器件降温。需要说明的是，对待测IGBT器件做老化试验，是一个高温-低温的循环。高温靠电流来让待测IGBT器件发热，然后维持一段时间，撤掉电流，用水冷机降温，维持一段时间，再到高温，一直循环。

基于本实施例，通过将待测IGBT器件集电极与发射极的饱和导通压降作为温敏参数，采集和记录不同结温和集电极电流下的饱和导通压降，并拟合结温、集电极电流与饱和导通压降之间的函数关系，从而可根据实时监测的饱和导通压降和集电极电流来推导结温。在待测IGBT器件的寿命试验中，根据该函数关系通过测量试验中集电极和发射极的饱和导通压降，可以获得试验过程中待测IGBT器件的实时结温，然后通过改变集电极电流大小来控制结温，使试验过程中待测IGBT器件的结温基本保持恒定，从而更加准确地评估待测IGBT器件的寿命，简化了IGBT结温监控系统的电路结构，提高了监控的可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种IGBT结温监控系统，其特征在于，包括处理设备以及分别连接所述处理设备的数据采集装置、结温控制装置；

所述数据采集装置包括温度控制设备、第一驱动设备以及第一采集设备；所述温度控制设备中装设待测IGBT器件；所述第一驱动设备连接所述待测IGBT器件；所述第一采集设备连接在所述待测IGBT器件的发射极和集电极之间；所述温度控制设备、第一驱动设备和第一采集设备分别连接所述处理设备，所述温度控制设备用于为所述待测IGBT器件提供测试温度，所述第一驱动设备用于驱动所述待测IGBT器件并传输测试集电极电流，所述第一采集设备用于采集所述待测IGBT器件在不同测试温度和测试集电极电流下的测试饱和导通压降，所述处理设备用于确定测试温度、集电极电流和饱和导通压降之间的拟合函数；

所述结温控制装置包括温度调节设备、第二驱动设备以及第二采集设备；所述温度调节设备中装设所述待测IGBT器件；所述第二驱动设备连接所述待测IGBT器件；所述第二采集设备连接在所述待测IGBT器件的集电极和发射极之间；所述温度调节设备、第二驱动设备和第二采集设备分别连接所述处理设备，所述第二驱动设备用于驱动所述待测IGBT器件并传输实时集电极电流，所述第二采集设备用于采集对应实时集电极电流的实时饱和导通压降，所述处理设备还用于根据所述拟合函数确定对应实时饱和导通压降的实时结温，以及

当所述实时结温小于标准值，增大所述第二驱动设备输出的集电极电流，以提高待测IGBT器件的结温；当所述实时结温大于标准值，减小所述第二驱动设备输出的集电极电流，或停止所述第二驱动设备输出集电极电流并开启所述温度调节设备，以快速降低待测IGBT器件的结温；

所述第二驱动设备包括分别连接所述处理设备的第二栅极触发模块、第二电源调节模块；

所述第二栅极触发模块连接所述待测IGBT器件的栅极；所述第二电源调节模块连接在所述待测IGBT器件的集电极和发射极之间；

所述第二电源调节模块包括第二电压源和电阻器；所述第二电压源的输出正端连接所述电阻器的一端，输出负端连接所述待测IGBT器件的发射极；所述电阻器的另一端连接所述待测IGBT器件的集电极。

2.根据权利要求1所述的IGBT结温监控系统，其特征在于，所述第一驱动设备包括分别连接所述处理设备的第一栅极触发模块、第一电源调节模块；

所述第一栅极触发模块连接所述待测IGBT器件的栅极；所述第一电源调节模块连接在所述待测IGBT器件的集电极和发射极之间。

3.根据权利要求2所述的IGBT结温监控系统，其特征在于，所述第一栅极触发模块包括信号发生器、光耦器件和直流电源；

所述光耦器件的输入端连接所述信号发生器，输出端连接所述待测IGBT器件的栅极，供电端连接所述直流电源。

4.根据权利要求2所述的IGBT结温监控系统，其特征在于，所述第一电源调节模块包括第一电压源和电子负载；

所述第一电压源的输出正端连接所述电子负载的正端，输出负端连接所述待测IGBT器件的发射极；所述电子负载的负端连接所述待测IGBT器件的集电极。

5.根据权利要求1所述的IGBT结温监控系统，其特征在于，所述第二栅极触发模块包括连接在所述待测IGBT器件的栅极和发射极之间的偏置电源。

6.根据权利要求1所述的IGBT结温监控系统，其特征在于，所述温度控制设备为恒温箱。

7.根据权利要求1所述的IGBT结温监控系统，其特征在于，所述温度调节设备包括散热板以及连接所述处理设备的水冷机；

所述待测IGBT器装设在所述散热板上，所述水冷机通过水流对所述散热板进行散热。

8.根据权利要求1所述的IGBT结温监控系统，其特征在于，所述第一采集设备为示波器；所述第二采集设备为数字多用表。

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