CN109375085A - 非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统与方法 - Google Patents

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CN109375085A
CN109375085A CN201811017699.7A CN201811017699A CN109375085A CN 109375085 A CN109375085 A CN 109375085A CN 201811017699 A CN201811017699 A CN 201811017699A CN 109375085 A CN109375085 A CN 109375085A
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陈义强
恩云飞
黄云
贺致远
王蕴辉
候波
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Abstract

本申请涉及一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统与方法，其中系统包括第一采集电路、第二采集电路以及信号处理电路；信号处理电路分别连接第一采集电路、第二采集电路；其中，第一采集电路用于非接触采集印刷电路板上功率器件的电流信号，并将电流信号传输给信号处理电路；第二采集电路用于非接触采集功率器件的电压信号，并将电压信号传输给信号处理电路；信号处理电路用于对电流信号和电压信号进行处理得到阻抗值，并对阻抗值特征提取得到特征数据，并根据特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果，通过分析处理采集到的电流信号和电压信号，对功率器件的可靠性进行实时预测，从而实现对功率器件的可靠性进行实时监控。

Description

非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统与方法
技术领域
本申请涉及故障预测与健康管理技术领域，特别是涉及一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统与方法。
背景技术
电力电子器件又称为功率半导体器件，主要用于电能变换和控制电路方面大功率的电子器件，被喻为电子装备的“心脏”，通常电流为数十至数千安，电压为数百伏至数千伏以上，在航空航天、轨道交通、新能源、家电等等领域得到广泛应用。由于装备系统运行工况的复杂性，使得电力电子器件承受不均衡的电热应力，容易引起老化失效等可靠性问题。一旦电力电子器件发生失效，轻则造成装备系统停机，带来经济损失，重则如在电网、航空等需要高可靠性的应用场合中，可能会引发重大安全事故。因此，电力电子器件在实际应用中的可靠性保障至关重要。
传统的电力电子器件可靠性检测主要有两种途径：(a)对电力电子器件开展可靠性寿命试验，预计产品的可靠性寿命；(b)对已发生失效的电力电子器件进行失效分析，确定其失效模式和失效机理，在此基础上提出对电力电子器件进行改进措施。
但是，在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统功率器件可靠性检测技术无法实时对功率器件的可靠性进行实时预测。
发明内容
基于此，有必要针对传统功率器件可靠性检测技术无法实时对功率器件的可靠性进行实时预测的问题，提供一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统与方法。
为了实现上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，包括第一采集电路、第二采集电路以及信号处理电路；
信号处理电路分别连接第一采集电路、第二采集电路；
其中，第一采集电路用于非接触式采集印刷电路板上功率器件的电流信号，并将电流信号传输给信号处理电路；第二采集电路用于非接触式采集功率器件的电压信号，并将电压信号传输给信号处理电路；信号处理电路用于对电流信号和电压信号进行处理得到阻抗值，并对阻抗值特征提取得到特征数据，并根据特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果。
在其中一个实施例中，还包括预警输出电路；
信号处理电路连接预警输出电路；
信号处理电路还用于处理电流信号和电压信号，得到功率器件的阻抗值，并在阻抗值超过预设阈值时控制预警输出电路发出告警。
在其中一个实施例中，信号处理电路包括印刷电路板上的系统级芯片；
系统级芯片分别连接第一采集电路、第二采集电路以及预警输出电路；
其中，系统级芯片用于对接收到的电流信号和电压信号进行特征提取得到特征数据，并根据特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果。
在其中一个实施例中，还包括信号放大电路；
信号放大电路分别连接第一采集电路、第二采集电路以及系统级芯片。
在其中一个实施例中，信号处理电路包括预警判断电路；
预警判断电路分别连接系统级芯片、预警输出电路；
其中，预警判断电路接收系统级芯片传输的阻抗值；预警判断电路在阻抗值超过预设阈值时控制预警输出电路发出告警。
在其中一个实施例中，预警判断电路包括比较电路以及阈值调节电路；
比较电路通过阈值调节电路连接系统级芯片，且连接预警输出电路。
在其中一个实施例中，第一采集电路包括磁感应传感器；第二采集电路包括耦合电容传感器；磁感应传感器、耦合电容传感器分别连接信号处理电路；
磁感应传感器、耦合电容传感器均布置在连接功率器件源极的导线的一侧。
在其中一个实施例中，还包括计算机设备；
计算机设备连接信号处理电路；
其中，计算机设备通过信号处理电路接收第一采集电路传输的电流信号和第二采集电路传输的电压信号，并对电路信号和电压信号进行统计分析。
另一方面，本申请实施例还提供了一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警方法，应用于如上所述的非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，包括以下步骤：
接收第一采集电路传输的电流信号和第二采集电路传输的电压信号；
根据电压信号和电流信号的比值，得到阻抗值；
对阻抗值特征提取得到特征数据；
根据特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果。
在其中一个实施例中，包括：
信号接收模块，用于接收第一采集电路传输的电流信号和第二采集电路传输的电压信号；
信号处理模块，用于根据电压信号和电流信号的比值，得到阻抗值；
特征提取模块，用于对阻抗值特征提取得到特征数据；
预测模块，用于根据特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果。
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：
采用第一采集电路、第二采集电路预以及信号处理电路构建非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，其中，信号处理电路分别连接第一采集电路和第二采集电路，第一采集电路用于采集印刷电路板上功率器件的电流信号，并将电流信号传输给信号处理电路；第二采集电路用于采集功率器件的电压信号，并将电压信号传输给信号处理电路；信号处理电路用于对电流信号和电压信号进行处理得到阻抗值，并对阻抗值特征提取得到特征数据，并根据特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果，非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统通过分析处理采集到的电流信号和电压信号，对功率器件的可靠性进行实时预测，从而实现对功率器件的可靠性进行实时监控，进而有利于及时对印刷电路板进行检修，并有利于对印刷电路板进行改进以增强其可靠性。
附图说明
图1为一个实施例中非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统的第一结构示意图；
图2为一个实施例中非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统的采集电路的结构示意图；
图3为一个实施例中平面型磁感应传感器的结构示意图；
图4为一个实施例中立体型磁感应传感器的结构示意图；
图5为一个实施例中平面型耦合电容传感器的结构示意图；
图6为一个实施例中非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统的预警输出电流的结构示意图；
图7为一个实施例中非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统的第二结构示意图；
图8为一个实施例中非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统的第三结构示意图；
图9为一个实施例中非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统的预警判断电路的结构示意图；
图10为一个实施例中非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警方法步骤的流程图；
图11为一个实施例中非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警装置的结构示意图。
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。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“布置”以及类似的表述只是为了说明的目的。
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。
本发明非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统、方法以及装置的一具体应用场景：
传统的功率器件可靠性监测主要有两种途径：(a)对功率器件开展可靠性寿命试验，预计产品的可靠性寿命；(b)对已发生失效的功率器件进行失效分析，确定其失效模式和失效机理，在此基础上提出改进措施。以上两种途径都存在耗资大、试验周期长、无时效性以及不够准确的缺陷。主要原因如下：在(a)方案中，功率器件可靠性寿命是根据简单应力条件下可靠性寿命试验数据计算所得，可靠性试验中并未涉及产品实际工作状态和工作环境，而实际使用中，功率器件处于一个多种应力综合作用的复杂工作环境条件下，从而导致采用该方案对功率器件进行寿命预计往往和实际相差很大，很难发挥应有的失效预计作用；在(b)方案，对已失效功率器件的失效分析是一种事后诊断技术，对于失效模式和失效机理已非常明确的产品来说，不管从经济角度还是从技术角度都不是一种最佳的方法。换言之，传统监测技术在面对瞬息万变的应变时无法评价功率器件的可靠性，尤其是复杂、严酷的环境，传统监测技术更是无能为力。
因此，本申请基于故障预测与健康管理(PHM，Prognostic and HealthManagement)技术提出一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统、方法以及装置，其中，故障预测与健康管理技术是一种实现装备基于状态维修、自主式保障、感知与响应后勤的技术。故障预测与健康管理技术是一种全面的故障检测、隔离、预测及健康管理的技术，它的引入不仅仅是为了消除故障，更是为了了解和预报故障何时可能发生，使得系统在尚未完全故障之前人们就能依据系统的当前健康状况决定何时维修，从而实现自助式保障，降低使用和保障费用的目标。故障预测与健康管理技术已广泛应用于机械结构产品中，比如核电站设备、制动装置、发动机、传动装置等。故障预测与健康管理的关键技术主要包括：(l)退化监测与健康管理技术，要求利用先进的传感器获得精确的电子系统运行状态信息，通过设计更先进的数据分析技术获得对电子系统健康状况的精确估计；(2)诊断技术，对系统维修时，如何定位出故障模块或元件是非常重要的。由于此时的故障程度还不足以使得系统完全失效，因此大多属于早期故障状态，设计先进的特征提取技术和具有良好性能的分类器就显得尤其重要；(3)预测技术，当系统、分系统或部件可能出现小缺陷或早期故障，或逐渐降级到不能以最佳性能完成其功能的某一点时，选取相关检测方式，设计预测系统来检测这些小缺陷、早期故障或降级，做到防患于未然。
为了解决传统功率器件可靠性检测技术无时效性，无法对功率器件的可靠性进行实时监测的问题，在一个实施例中，如图1所示，提供了一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，包括第一采集电路11、第二采集电路13以及信号处理电路15；
信号处理电路15分别连接第一采集电路11、第二采集电路13；
其中，第一采集电路11用于非接触采集印刷电路板17上功率器件171的电流信号，并将电流信号传输给信号处理电路15；第二采集电路13用于非接触采集功率器件171的电压信号，并将电压信号传输给信号处理电路15；信号处理电路15用于对电流信号和电压信号进行处理得到阻抗值，并对阻抗值特征提取得到特征数据，并根据特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果。
需要说明的是，在实际应用时，非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统中的第一采集电路、第二采集电路和信号处理电路是印刷在印刷电路板上(PCB，PrintedCircuit Board)的，非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统用于实时监控印刷电路板上的功率器件的可靠性。
第一采集电路的功能是采集印刷电路板上的功率器件的电流信号，并将采集到的电流信号传输给信号处理电路。
在一个示例中，如图2所示，第一采集电路11包括磁感应传感器111；磁感应传感器111连接信号处理电路15；磁感应传感器111布置在连接功率器件171源极的导线的一侧。磁感应传感器采集电流信号的原理为：在印刷电路板工作过程中，功率器件在导通和截止之间不断切换过程中，对应的，功率器件连接其源极的导线上的电流也会瞬间变大或者变小(di/dt)。在一个示例中，磁感应传感器感应功率器件连接其源极的导线上的电流变化(di/dt)，并将电流变化(di/dt)进行积分得到电流值，将电流值作为电流信号，传输给信号处理电路。在另一示例中，电流信号为磁感应传感器感应到的功率器件连接其源极的导线上的电流变化(di/dt)，信号处理电路对电流变化(di/dt)进行积分得到电流值，需要说明的是，电流值用于信号处理电路后续得到功率器件的阻抗值。电流信号正比于di/dt，当功率器件退化后，功率器件的导通电阻增大，导致di/dt增大，从而电流信号也跟着变大。磁感应传感器将电流信号传输给信号处理电路。进一步的，磁感应传感器为平面型磁感应传感器(如图3所示)或立体型磁感应传感器(如图4所示)。
第二采集电路的功能是采集印刷电路板上的功率器件的电压信号，并将采集到的电压信号传输给信号处理电路。
在一个示例中，如图2所示，第二采集电路13包括耦合电容传感器131；耦合电容传感器131连接信号处理电路15；耦合电容传感器131布置在连接功率器件171源极的导线的一侧。耦合电容传感器采集电学信号的原理为：在印刷电路板工作过程中，功率器件在导通和截止之间不断切换时，对应的，功率器件连接其漏极的导线上的电压也会瞬间变大或者变小(dv/dt)。在一个示例中，耦合电容传感器感应功率器件连接其源极的导线上的电压变化(dv/dt)，并将电压变化(dv/dt)进行积分得到电压值，将电压值作为电压信号，传输给信号处理电路。在另一示例中，电压信号为耦合电容传感器感应到的功率器件连接其源极的导线上的电压变化(dv/dt)，信号处理电路对电压变化(dv/dt)进行积分得到电压值，需要说明的是，电压值用于信号处理电路后续得到功率器件的阻抗值。电压信号正比于dv/dt，当功率器件退化后，功率器件的导通电阻增大，导致dv/dt增大，从而电压信号也跟着变大。进一步的，耦合电容传感器为平面型耦合电容传感器(如图5所示)或立体型耦合电容传感器。
信号处理电路接收第一采集电路采集的电流信号和第二采集电路采集的电压信号，获取功率器件的阻抗值，具体的，将电压信号与电流信号比值作为阻抗值，然后对阻抗值进行特征提取得到特征数据，并根据特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果，从而实现对印刷电路板上功率器件的可靠性预测。
进一步的，在一个具体的实施例中，还包括计算机设备；计算机设备连接信号处理电路，其中，计算机设备通过信号处理电路接收第一采集电路传输的电流信号和第二采集电路传输的电压信号，并对电路信号和电压信号进行统计分析。信号处理电路将接收到的所有电流信号和电压信号上传给计算机设备，计算机设备对电学信号进行统计整理分析，为分析印刷电路板的可靠性以及为提出印刷电路板的改进方案提供支持。
本申请非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统各实施例中，采用第一采集电路、第二采集电路预以及信号处理电路构建非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，其中，信号处理电路分别连接第一采集电路和第二采集电路，第一采集电路用于采集印刷电路板上功率器件的电流信号，并将电流信号传输给信号处理电路；第二采集电路用于采集功率器件的电压信号，并将电压信号传输给信号处理电路；信号处理电路用于对电流信号和电压信号进行特征提取得到特征数据，并根据特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果，非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统通过分析处理采集到的电流信号和电压信号，对功率器件的可靠性进行实时预测，从而实现对功率器件的可靠性进行实时监控，进而有利于及时对印刷电路板进行检修，并有利于对印刷电路板进行改进以增强其可靠性。
在一个实施例中，如图6所示，还包括预警输出电路19；
信号处理电路15连接预警输出电路19；
信号处理电路15还用于处理电流信号和电压信号，得到功率器件的阻抗值，并在阻抗值超过预设阈值时控制预警输出电路19发出告警。
其中，预警输出电路的功能是接收信号处理电路的控制发出告警，以提醒相关人员印刷电路板可能出现故障或者潜在的故障。例如，预警输出电路可采用提示音提醒方式(例如，声音预警器)，也可采用光提醒方式(例如，光预警器)，以及其他用于提醒的方式。
本申请非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，通过预警输出电路及时通知相关人员，避免印刷电路板出现更大的损伤。
在一个实施例中，如图7所示，提供了一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，包括第一采集电路11、第二采集电路13、预警输出电路19以及印刷电路板17上的系统级芯片173；
系统级芯片173分别连接第一采集电路11、第二采集电路13以及预警输出电路19。
其中，系统级芯片用于对接收到的电流信号和电压信号进行特征提取得到特征数据，并根据特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果。
进一步的，如图7所示，还包括信号放大电路71；信号放大电路71分别连接第一采集电路11、第二采集电路13以及系统级芯片173。
其中，系统级芯片为印刷电路板上自带的，利用印刷电路板上自带的系统级芯片构建非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，有利于成本的控制，也有利于资源的节省。系统级芯片的功能是将接收到的电流信号和电压信号进行特征提取得到特征数据，并根据特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果。
信号放大电路的功能是将采集电路采集到的电学信号进行放大处理，并将放大后的电学信号传输给系统级芯片。进一步的，信号放大电路印制在印刷电路板上。
本发明非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统各实施例中，通过信号放大电路对电学信号进行放大处理，保证系统级芯片接收到的电学信号的质量，从而提高了非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统的工作的准确度，保证准确地对印刷电路板的故障或者潜在故障进行预警，并克服了传统技术中因采用电流互感器、霍尔传感器、罗氏线圈电流传感器等存在磁性饱和频率带宽受限带来的缺陷。
在一个实施例中，如图8所示，提供了一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，包括第一采集电路11、第二采集电路13、预警判断电路81、预警输出电路19以及印刷电路板17上的系统级芯片173；
预警判断电路81分别连接系统级芯片173、预警输出电路19；
系统级芯片173连接预警输出电路81。
其中，预警判断电路81接收系统级芯片173传输的阻抗值；预警判断电路81在阻抗值超过预设阈值时控制预警输出电路19发出告警。
需要说明的是，预警判断电路的功能是接收第一采集电路采集的电流信号和第二采集电路采集的电压信号，并将电压信号与电流信号的比值作为功率器件的阻抗值，当阻抗值超过预设阈值时，预警判断电路控制预警输出电路发出告警。进一步的，预警判断电路还将接收到的电流信号和电压信号传输给系统级芯片。
在一个具体的实施例中，如图9所示，预警判断电路81包括比较电路811以及阈值调节电路813；比较电路811通过阈值调节电路813连接系统级芯片173，且连接预警输出电路19。需要说明的是，阈值调节电路为比较电路提供预设阈值，阈值调节电路内的预设阈值的受系统级芯片调控。在阻抗值超过预设阈值时，控制预警输出电路发出高警，并同时向系统级芯片反馈，系统级芯片做好告警统计。进一步的，预警判断电路可印刷在印刷电路板上。
本发明非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统各实施例中，采用预警判断电路来判断电学信号是否超过预设阈值，避免过多的占用系统级芯片处理资源，在系统级芯片工作负荷较大的情况下有利于减轻系统级芯片的工作负担，从而提高了非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统的功率效率，进一步的非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统采用非接触式信号采集方式，可将非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统直接布置在印刷电路板上，实现对功率器件退化实时监测。
在一个实施例中，如图10所示，提供了一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警方法，应用于如上所述的非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，包括以下步骤：
步骤S1010，接收第一采集电路传输的电流信号和第二采集电路传输的电压信号；。
需要说明的是，非接触式板级电路中功率器件监测方法是基于非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统实现的。
步骤S1020，根据电压信号和电流信号，得到阻抗值。
其中，将电压信号和电流信号的比值作为功率器件的阻抗值。
步骤S1030，对阻抗值特征提取得到特征数据。
其中，通过对阻抗值进行特征提取得到特征数据，表征印刷电路板上功率器件的物理状态，以便用作后续进行功率器件可靠性预测。电流信号和电压信号采集的位置是功率器件连接源极的导线。
进一步的，将电压信号与电流信号的比值，作为功率器件的阻抗值，并对阻抗值进行特征提取得到特征数据。
步骤S1040，根据特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果。
其中，得到可靠性预测结果的具体方式并不唯一，可以采用任何具有预测功能的算法进行分析和预测。具体地，可采用拓展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波和粒子滤波算法进行实时分析与预测，这些算法均是以卡尔曼滤波为基础。
给定N个阻抗值y1，y2，...，yN，要预测p步之后系统状态xN+p。其中，以滤波是指：
一步预测和两步预测分别为：
其中，为记号方便，间记
具体而言，对于线性随机系统：
其中，A和C为预设矩阵，wk是均值为0，方差为Q不相关过程噪声，vk是均值为0，方差为R不相关测量噪声，且wk，vk不相关。
进一步的，采用卡尔曼滤波滤波得到滤波数据。具体为：
P′＝APk-1AT+Q
Kk＝P′kCT(CP′kCT+R)-1
Pk＝P′k-KkCP′k
其中，k＝1，2，...，N，N为特征数据的个数，且P′0，已知；A和C为预设矩阵，AT，CT分别表示对矩阵A和C进行转置，Q和R分别为不相关过程噪声和不相关测量噪声的方差，yk表示特征数据，表示滤波数据。
根据滤波数据进行卡尔曼预测得到可靠性预测结果，具体为：
其中， 为滤波数据，表示第k步的可靠性预测结果；N为特征数据的个数，P为预测步数。
本发明非接触式板级电路中功率器件监测方法各实施例中，对采集到的印刷电路版上功率器件的电流信号和电压信号，对功率器件的可靠性进行预测，实现对功率器件的可靠性进行实时监测。
在一个实施例中，如图11所示，提供了一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警装置，包括：
信号接收模块1110，用于接收第一采集电路传输的电流信号和第二采集电路传输的电压信号；
信号处理模块1120，用于根据电压信号和电流信号的比值，得到阻抗值；
特征提取模块1130，用于对阻抗值特征提取得到特征数据；
预测模块1140，用于根据特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果。
关于非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警装置的具体限定可以参见上文中对于非接触式板级电路中功率器件监测方法的限定，在此不再赘述。上述非接触式板级电路中功率器件监测装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
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，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，其特征在于，包括第一采集电路、第二采集电路以及信号处理电路；
所述信号处理电路分别连接所述第一采集电路、所述第二采集电路；
其中，所述第一采集电路用于非接触式采集印刷电路板上功率器件的电流信号，并将所述电流信号传输给所述信号处理电路；所述第二采集电路用于非接触式采集所述功率器件的电压信号，并将所述电压信号传输给所述信号处理电路；所述信号处理电路用于对所述电流信号和所述电压信号进行处理得到阻抗值，并对所述阻抗值特征提取得到特征数据，根据所述特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果。
2.根据权利要求1所述的非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，其特征在于，还包括预警输出电路；
所述信号处理电路连接所述预警输出电路；
所述信号处理电路还用于处理所述电流信号和所述电压信号，得到所述功率器件的阻抗值，并在所述阻抗值超过预设阈值时控制所述预警输出电路发出告警。
3.根据权利要求2所述的非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，其特征在于，所述信号处理电路包括印刷电路板上的系统级芯片；
所述系统级芯片分别连接所述第一采集电路、所述第二采集电路以及所述预警输出电路。
4.根据权利要求3所述的非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，其特征在于，还包括信号放大电路；
所述信号放大电路分别连接所述第一采集电路、所述第二采集电路以及所述系统级芯片。
5.根据权利要求3所述的非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，其特征在于，所述信号处理电路包括预警判断电路；
所述预警判断电路分别连接所述系统级芯片、所述预警输出电路；
其中，所述预警判断电路接收所述系统级芯片传输的所述阻抗值；所述预警判断电路在所述阻抗值超过预设阈值时控制所述预警输出电路发出告警。
6.根据权利要求5所述的非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，其特征在于，所述预警判断电路包括比较电路以及阈值调节电路；
所述比较电路通过所述阈值调节电路连接所述系统级芯片，且连接所述预警输出电路。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，其特征在于，所述第一采集电路包括磁感应传感器；所述第二采集电路包括耦合电容传感器；所述磁感应传感器、所述耦合电容传感器分别连接所述信号处理电路；
所述磁感应传感器、所述耦合电容传感器均布置在连接所述功率器件源极的导线的一侧。
8.根据权利要求1所述的非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，其特征在于，还包括计算机设备；
所述计算机设备连接所述信号处理电路；
其中，所述计算机设备通过所述信号处理电路接收所述第一采集电路传输的电流信号和所述第二采集电路传输的电压信号，并对所述电路信号和所述电压信号进行统计分析。
9.一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警方法，应用于权利要求1至8任意一项所述的非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警系统，其特征在于，包括以下步骤：
接收第一采集电路传输的电流信号和第二采集电路传输的电压信号；
根据所述电压信号和所述电流信号的比值，得到阻抗值；
对所述阻抗值特征提取得到特征数据；
根据所述特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果。
10.一种非接触式板级电路中功率器件健康监测及预警装置，其特征在于，包括：
信号接收模块，用于接收第一采集电路传输的电流信号和第二采集电路传输的电压信号；
信号处理模块，用于根据所述电压信号和所述电流信号的比值，得到阻抗值；
特征提取模块，用于对所述阻抗值特征提取得到特征数据；
预测模块，用于根据所述特征数据进行实时预测，得到可靠性预测结果。
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