CN110632490A - 一种igbt模块状态监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种IGBT模块状态监测装置及方法，该装置包括IGBT模块、栅极开通电压过冲监测模块、驱动电路、键合线状态判断模块和信号采集模块，通过将监测的实际栅极开通电压过冲与预先设定的参考栅极开通电压过冲阈值进行比较，得出键合线断裂的情况。本发明解决了电力电子变流器中IGBT的键合线老化监测问题，将键合线的脱落用栅极开通电压过冲进行表征，不仅对电路没有侵入性，而且可以实现键合线脱落的轻微老化监测，分辨率高，无侵入性，可实时在线监测，采样频率高，成本低，对于IGBT的监测和电力电子变流器的可靠性评估具有重要意义。

Description

一种IGBT模块状态监测装置及方法

技术领域

本发明属于电气工程领域，涉及一种电力电子变流器状态监测方案，尤其涉及一种IGBT模块状态监测装置及方法。

背景技术

电力电子器件是电力电子变换器的核心部件，同时也是变换器最脆弱和最易发生故障的部件。电力电子器件的故障占比为31％，是所有器件中最高的。IGBT是使用最为广泛的电力电子器件，IGBT在所有电力电子器件中占比最大。对运行中的电力电子器件进行在线的可靠性监测，对于避免电力电子变换器发生灾难性故障而造成重大损失具有重要意义。

键合线故障是丝焊封装器件中最为突出和常见的失效原因。IGBT内长期处于高速的开关切换工作状态，受到热应力和电磁应力频繁的波动。这些应力波动使得器件疲劳与老化。键合线老化脱落与断裂是丝焊封装器件中最为突出的故障类型。

国内外学者关于IGBT模块温度的监测进行了大量的研究，所提出的方法主要分为：基于短路电流的监测、基于导通压降的监测、基于栅极信号的监测。

基于短路电流的监测具有非常好的效果，但是该方法对栅极驱动电压要求较高，需要不断切换驱动电压，增加了驱动的复杂性，而且定期的短路监测，干扰了变换器的正常工作。基于导通压降的监测方法虽然可以识别键合线的脱落，但是区分度很小，在键合线断裂数量较少时区分度很低，而且在强的电磁干扰环境中精确监测导通电压也非常困难。基于栅极开通电压与电流的动态变化虽然在键合线失效以后存在差异，但是很难定量描述，而且只有失效非常剧烈时，才表现出明显的差异。基于栅极密勒平台时间的监测也可以评估IGBT的老化，但是要求驱动电阻较大，否则区分度非常小，然而大的驱动电阻会使得电力电子器件的开关频率难以提升。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的问题，提出一种IGBT模块状态监测装置和方法，该方法采样栅极电压信号，便于测量，具有非侵入性，对驱动电阻没有特殊要求，轻微键合线开裂故障也可以及时被发现，分辨率更高，对于IGBT的早期故障预警更有效，具有很强的在线监测应用价值。

本发明由下述技术方案实现：

本发明的第一方面提供了一种IGBT模块状态监测装置，包括：IGBT模块、栅极开通电压过冲监测模块、驱动电路、键合线状态判断模块和信号采集模块；

所述栅极开通电压过冲监测模块包括电压采样电路，用于测量所述IGBT模块中IGBT的栅极和发射极之间的电压，以监测实际栅极开通电压过冲；

所述驱动电路包括驱动电源和驱动电阻，所述驱动电源通过驱动电阻连接到所述IGBT模块的栅极和发射极；

所述键合线状态判断模块通过判断所述实际栅极开通电压过冲与参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}的大小关系，以判断键合线的状态；

所述信号采集模块将采集的信号传输给所述键合线状态判断模块，用于确定参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}。

进一步的，所述键合线状态判断模块包括比较器和处理器；

所述比较器用于判断所述实际栅极开通电压过冲与参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}的大小关系，并将判断结果发送给所述处理器；

所述处理器根据所述判断结果进行键合线状态预警。

进一步的，所述比较器包括多个，每个比较器的参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}对应相应的键合线断裂数量；

还包括锁存器，连接于所述比较器的输出，用于对栅极开通电压过冲值进行比较状态锁定。

进一步的，还包括计数器，所述计数器的输入连接于所述锁存器的输出，计数器的输出连接于所述处理器；

所述计数器用于记录不同比较器的翻转次数，以判断对应数量的键合线断裂发生的概率。

进一步的，对于同一母线电压、集射极电流以及温度的运行情况下，所述参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}由下式进行计算：

其中，V_{g_mil}为栅极密勒电压，L_{p_A}为每条键合线的寄生电感，该键合线为IGBT芯片发射极与IGBT模块中汇流铜排之间的键合线，n为键合线条数，m为断裂或脱落的键合线数量，L_{s_e}为IGBT的发射极到驱动电源负极之间键合线的等效寄生电感，L_g为IGBT内部芯片栅极到驱动电阻之间的引线寄生电感，i_c为集电极电流。

进一步的，其中V_{g_mil}和

与母线电压、集射极电流以及温度有关，在不同母线电压、集电极电流以及温度的情况下对栅极开通电压过冲进行前期试验测试，然后通过多点拟合或者构建数据表的方式给出V_{g_mil}和

与母线电压、集射极电流以及温度之间的关系；再通过上述公式1计算得到不同键合线断裂数量在不同母线电压、集射极电流以及不同温度的运行状态下所对应的参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}。

本发明的第二方面提供了一种IGBT模块状态监测方法，包括如下步骤：

驱动电源通过驱动电阻驱动待监测的IGBT模块；

实时测量所述IGBT模块中IGBT的栅极和发射极之间的电压，以监测实际栅极开通电压过冲；

将所述实际栅极开通电压过冲和参考栅极开通电压过冲阈值进行比较，得到比较结果；

根据比较结果判断键合线的状态。

进一步的，还包括提前设置所述参考栅极开通电压过冲阈值的步骤，该步骤包括：

在不同母线电压、集电极电流以及温度的情况下对栅极开通电压过冲进行前期试验测试；

通过多点拟合或者构建数据表的方式给出V_{g_mil}和

与母线电压、集射极电流以及温度之间的关系；

再通过下述公式1计算得到不同键合线断裂数量在不同母线电压、集射极电流以及不同温度的运行状态下所对应的参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}：

其中，V_{g_mil}为栅极密勒电压，L_{p_A}为每条键合线的寄生电感，该键合线为IGBT芯片发射极与IGBT模块中汇流铜排之间的键合线，n为键合线条数，m为断裂或脱落的键合线数量，L_{s_e}为IGBT的发射极到驱动电源负极之间键合线的等效寄生电感，L_g为IGBT内部芯片栅极到驱动电阻之间的引线寄生电感，i_c为集电极电流。

进一步的，将所述实际栅极开通电压过冲和参考栅极开通电压过冲阈值进行比较，得到比较结果的步骤包括：

设置键合线不同断裂数量m对应的参考栅极开通电压过冲阈值；

设置n个比较器，n为键合线的数量，第m个比较器对应键合线断裂数量为m的参考栅极开通电压过冲阈值，m∈n；

判断实际栅极开通电压过冲和参考栅极开通电压过冲阈值的大小关系，如果实际栅极开通电压过冲＞第m个参考栅极开通电压过冲阈值，则翻转第1～m个比较器的输出电平。

进一步的，还包括设置n个锁存器，与所述n个比较器相对应，以锁存对应的比较器的翻转；

将所述驱动电源的驱动信号连接至所述锁存器的复位端，以使锁存器的输出信号周期与IGBT周期一致。

进一步的，根据比较结果判断键合线的状态的步骤包括：

设置n个计数器，与所述n个锁存器相对应，以记录对应的比较器的翻转次数；

当对应的比较器的翻转次数超过一阈值时，则判断该比较器对应数量的键合线发生断裂。

综上所述，本发明提供了一种IGBT模块状态监测装置及方法，该装置包括IGBT模块、栅极开通电压过冲监测模块、驱动电路和键合线状态判断模块，通过将监测的实际栅极开通电压过冲与预先设定的参考栅极开通电压过冲阈值进行比较，得出键合线断裂的情况。本发明解决了电力电子变流器中IGBT的键合线老化监测问题，将键合线的脱落用栅极开通电压过冲进行表征，不仅对电路没有侵入性，而且可以实现键合线脱落的轻微老化监测，分辨率高，无侵入性，可实时在线监测，采样频率高，成本低，对于IGBT的监测和电力电子变流器的可靠性评估具有重要意义。

附图说明

图1为本发明的IGBT模块状态监测装置的结构示意图；

图2为现有技术中典型IGBT内部的键合线结构；

图3为考虑IGBT内部键合线的分布式驱动等效电路图；

图4为考虑IGBT内部多条键合线及寄生电容的等效电路图；

图5为IGBT开通过程的关键波形示意图；

图6是本发明的键合线状态监测方法的流程示意图；

图7是本发明具体实施例的键合线状态监测判断逻辑电路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明的第一方面提供了一种IGBT模块状态监测装置，如图1所示，该装置包括：IGBT模块1、栅极开通电压过冲监测模块2、驱动电路3、键合线状态判断模块4和信号采集模块5；所述栅极开通电压过冲监测模块4包括电压采样电路，用于测量所述IGBT模块1中IGBT的栅极和发射极之间的电压，以监测实际栅极开通电压过冲；所述驱动电路3包括驱动电源和驱动电阻，所述驱动电源通过驱动电阻连接到所述IGBT模块1的栅极和发射极；所述键合线状态判断模块4通过判断所述实际栅极开通电压过冲与参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}的大小关系，以判断键合线的状态；所述信号采集模块将采集的信号传输给所述键合线状态判断模块，用于设定参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}，具体采集母线电压、负载电流以及温度等信息。

具体的，IGBT模块1为典型大容量丝焊式IGBT模块，该模块内部结构如图2所示，一般包括IGBT芯片11、二极管12、焊料层13、铝键合线14、铜基板上部铜层15、陶瓷层16、铜基板下部铜层17、基板18和散热器19。该模块由多个IGBT芯片并联组成，各芯片之间、芯片与接线端子之间的连接通常依靠键合线、铜板和汇流母排实现。为了保证模块内部温度的稳定性以及安全性并提高电气部分的绝缘性能和防止宇宙射线辐射，芯片上方用导热系数极低的透明硅脂进行填充。一般IGBT模块的功率损耗基本由铜基板下部铜层通过散热器散掉。

图3是考虑IGBT内部键合线的分布式驱动等效电路，该电路中考虑IGBT的寄生电容及键合线的寄生电阻与寄生电感，其中R_{g_on}为驱动电阻，驱动电源经由R_{g_on}与一条键合线连接到IGBT内部芯片栅极，键合线包含有寄生电感L_g与寄生电阻R_g。集射极包含n条键合线，该n条键合线包含有寄生电感L_e与寄生电阻R_e。驱动回路经由辅助发射极的一条键合线回到驱动电源负极，该辅助发射极的键合线包括有寄生电感L_{s_e}与寄生电阻R_{s_e}。同时IGBT的栅射极间电容为C_ge，栅集间电容为C_gc。

图4是考虑IGBT内部多条键合线及寄生电容的等效电路。L_{p_A}是每一条键合线的寄生电感，可以表示为：

式中l表示键合线的长度，d表示键合线的直径。则包含n健康键合线并联的电路中，其等效寄生电感表示为：

V_bus是直流母线电压，IL是流过负载的电流，该电流将在IGBT完全开通后，流过IGBT集射极。

图5是IGBT开通时的关键波形(包含集射极电压v_ce、集电极电流i_c以及栅极电压v_g)示意图，图中各个物理量的表示为：栅极电流i_g、栅极驱动电压v_g、集射极电压v_ce、集电极电流i_c、栅极阈值电压V_{g_th}、负载电流I_L、栅极密勒电压V_{g_mil}、栅极开通电压过冲V_{g_p}、栅极开通电压V_{g_on}、栅极开通电压V_{g_off}、直流母线电压V_bus、开通集电极电流过冲V_{c_max}。另外，栅极驱动电阻表示为R_{g_on}，栅极输入电容表示为C_ies。根据不同的波形特征，分为6个阶段。

阶段1[t₀-t₁]：在该阶段，驱动电源经过驱动电阻R_{g_on}给输入电容C_ies充电，充电电流表示为i_g。此时栅极电压v_g以指数规律上升，这使得IGBT栅极的电子浓度逐渐增加，开始反型。在此期间，集射极电压v_ce和集电极电流i_c保持不变，集射极电压v_ce为直流母线电压V_bus，集电极电流i_c为零。

阶段2[t₁-t₂]：该阶段从t₁时刻开始，栅极电压从v_g增加至栅极阈值电压V_{g_th}。栅极开始出现强反型层。栅极沟道开始导通，集电极电流i_c从0迅速增加到负载电流I_L。此时由于母线寄生电感的存在使得集射极电压v_ce有轻微的下降。

阶段3[t₂-t₃]：在该阶段开始时刻，集电极电流i_c已经上升至I_L，此时上管的反并联二极管的电压开始上升，集射极电压v_ce开始快速下降。该阶段输入电容等效的密勒电容非常大，于是所有的栅极电流i都给输入密勒电容充电，栅极电容C_gc的电压保持为常数栅极密勒电压V_{g_mil}不变。然而，上管的反并联二极管在关断时间存在反向恢复过程。因此集电极电流i_c在上升至负载电流I_L以后，还将继续上升。该上升的电流在引线电感上会形成一个非常高的感应电压，该感应电压叠加上栅极密勒电压V_{g_mil}，从而形成栅极开通电压过冲V_{g_p}。该电压过冲与键合线的寄生电感值密切相关，从而使得栅极开通电压过冲可以用来监测键合线的健康状态。当m条键合线断裂时，忽略键合线的寄生电阻和驱动电路上的压降，则栅极开通电压过冲V_{g_p}表示为(在同一母线电压、集射极电流以及温度的运行情况下)：

其中，V_{g_mil}为栅极密勒电压，L_{p_A}为每条键合线的寄生电感，该键合线为IGBT芯片发射极与IGBT模块中汇流铜排之间的键合线，n为键合线条数，m为断裂或脱落的键合线数量，L_{s_e}为IGBT的发射极到驱动电源负极之间键合线的等效寄生电感，L_g为IGBT内部芯片栅极到驱动电阻之间的引线寄生电感，i_c为集电极电流。

具体的，其中V_{g_mil}和

与母线电压、集射极电流以及温度有关，在不同母线电压、集电极电流以及温度的情况下对栅极开通电压过冲进行前期试验测试，然后通过多点拟合或者构建数据表的方式给出V_{g_mil}和

与母线电压、集射极电流以及温度之间的关系；同时通过电感物理计算公式求取L_{p_A}、L_{s_e}以及L_g。这样就可以通过公式3计算得到在不同键合线断裂数量在各种母线电压、集射极电流以及不同温度的运行状态下所对应的参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}。

具体的，可以通过采样得到变换器母线电压(通过隔离差分采样)、IGBT负载电流(通过罗氏线圈测量)以及IGBT模块的温度(通过NTC以及△-∑转换电路)。然后利用基于这些信号通过解析法或者查表法实时设定参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}。

一般IGBT的开通集电极电流变化率

高达1000A/us以上，所以随着键合线断裂数量m的增加，一般会有几自毫伏甚至几伏的电压差异。该计算的栅极开通电压过冲V_{g_p}可作为理论值用于接下来判断键合线状态中的参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}。或者，将IGBT模块不同键合线断裂情况下，不同电压、电流以及温度的栅极开通电压过冲进行前期试验测试，以确定不同键合线断裂数量所对应的参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}。

阶段4[t₃-t₄]：在这个阶段，二极管的反向恢复电流I_rr开始下降，集射极电压v_ce继续下降。栅极电压v_g仍然保持V_{g_mil}不变。

阶段5[t₄-t₅]：集电极电流i_c已经下降至负载电流I_L，集射极电压v_ce继续下降。栅极电压v_g仍然保持V_{g_mil}不变。

阶段6[t₅-t₆]：IGBT开通后进入饱和区，集电极电流i_c与集射极电压v_ce保持不变。栅极电源通过驱动电阻R_{g_on}给栅极输入电容充电至栅极开通电压V_{g_on}。

进一步的，所述键合线状态判断模块包括比较器和处理器；比较器用于判断所述实际栅极开通电压过冲与参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}的大小关系，并将判断结果发送给所述处理器；处理器根据判断结果进行键合线状态预警。

进一步的，所述比较器包括多个，每个比较器的参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}对应相应的键合线断裂数量。还包括锁存器，连接于所述比较器的输出，用于对栅极开通电压过冲值进行比较状态锁定，保证了比较状态翻转的稳定性。

进一步的，还包括计数器，所述计数器的输入连接于所述锁存器的输出，计数器的输出连接于所述处理器；计数器用于记录不同比较器的翻转次数，以判断对应数量的键合线断裂发生的概率。

具体的，处理器包括DSP或MCU，可以用于设定参考栅极开通电压过冲阈值、接收计数器的计数值、判断键合线的状态以及进行早期预警等。

本发明的第二方面提供了一种IGBT模块状态监测方法，如图6所示，包括如下步骤：

S100，驱动电源通过驱动电阻驱动待监测的IGBT模块；

S200，实时测量所述IGBT模块中IGBT的栅极和发射极之间的电压，以监测实际栅极开通电压过冲；

S300，将所述实际栅极开通电压过冲和参考栅极开通电压过冲阈值进行比较，得到比较结果；

S400，根据比较结果判断键合线的状态。

进一步的，在所述步骤S300中将实际栅极开通电压过冲和参考栅极开通电压过冲阈值进行比较，得到比较结果的步骤包括：

设置键合线不同断裂数量m对应的参考栅极开通电压过冲阈值；

设置n个比较器，n为键合线的数量，第m个比较器对应键合线断裂数量为m的参考栅极开通电压过冲阈值，m∈n；

判断实际栅极开通电压过冲和参考栅极开通电压过冲阈值的大小关系，如果实际栅极开通电压过冲＞第m个参考栅极开通电压过冲阈值，则翻转第1～m个比较器的输出电平。

进一步的，还包括设置n个锁存器，与所述n个比较器相对应，以锁存对应的比较器的翻转；

将所述驱动电源的驱动信号连接至所述锁存器的复位端，以使锁存器的输出信号周期与IGBT周期一致。

进一步的，根据比较结果判断键合线的状态的步骤包括：

设置n个计数器，与所述n个锁存器相对应，以记录对应的比较器的翻转次数；当对应的比较器的翻转次数超过一阈值时，则判断该比较器对应数量的键合线发生断裂。

下面以一个具体实施例对本发明的装置和方法进行进一步的说明。

图7是键合线状态监测判断逻辑电路。密勒平台前的驱动开通电压信号过冲是实际监测对象，即栅极开通电压过冲信号。将该栅极开通电压过冲信号与参考信号进行比较。其中参考信号是由参考选择逻辑与参考比较设置信号相与得到的。该参考比较设置信号为前述的参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}，可以公式3计算得到，或者由前期试验测试得到，不同键合线断裂数量的IGBT对应不同的参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}。参考选择逻辑是栅极开通信号经过一个密勒平台的延时得到的，参考比较设置信号是基于不同数量键合线情况下的栅极开通电压信号过冲值而设定。如图7所示，在一个IGBT芯片中，每个键合线断裂的情况设置一个比较器、连接于比较器输出的锁存器、连接于锁存器输出的计数器、以及对应的IGBT监测单元。多个IGBT芯片并联形成IGBT模块，每个IGBT芯片对于的IGBT监测单元将监测的结果(m根键合线断裂判断结果)汇总输入至处理器(具体的可选择DSP或MCU)，由处理器得出每个IGBT芯片的键合线状态。具体的，某一编号高速比较器发生动作表示IGBT的实际栅极开通电压过冲超过预设值(即参考栅极开通电压过冲阈值)，键合线出现部分断裂或者脱落情况(比如3号高速比较器电平发生翻转变低，则表示3根键合线断裂，编号小于3的高速比较器也会发生电平翻转变低，编号大于3的高速比较器则一直保持高电平)。高速比较器的输出接到锁存器置位输入，于是发生电平翻转的比较器所连接的锁存器会发生电平翻转变高，等驱动关断信号到来时，将锁存器复位，锁存器输出变低。等下一周期信号到来时重复这样的过程。于是键合线断裂数量相应及以下编号的锁存器的输出信号周期与开关周期一致。实际电路由于干扰及误差的存在，会有一定的翻转无效发生，因此将该信号输出接到计数器，然后通过计数器的值判断翻转发生的概率。计数器值越大表示相应数量的键合线断裂发生可能性越大。进而可以判断相应的IGBT键合线状态，以及时作出早期预警。对每个IGBT功率键合线进行这样的判断，就可以对整个IGBT模块的状态起到监测的目的。其中栅极电压过冲监测模块中的电压采样电路采用隔离电路，进而保证了强弱电的电气隔离与电压信号的抗干扰能力。当DSP或者MCU进行判断IGBT模块内部发射极键合线的健康程度，得到键合线断裂的数量时，对于健康程度明显下降的IGBT模块予以更换，从而减少因IGBT灾难性故障造成的损失。

综上所述，本发明提供了一种IGBT模块状态监测装置及方法，该装置包括IGBT模块、栅极开通电压过冲监测模块、驱动电路、键合线状态判断模块和信号采集模块，通过将监测的实际栅极开通电压过冲与预先设定的参考栅极开通电压过冲阈值进行比较，得出键合线断裂的情况。本发明解决了电力电子变流器中IGBT的键合线老化监测问题，将键合线的脱落用栅极开通电压过冲进行表征，不仅对电路没有侵入性，而且可以实现键合线脱落的轻微老化监测，分辨率高，无侵入性，可实时在线监测，采样频率高，成本低，对于IGBT的监测和电力电子变流器的可靠性评估具有重要意义。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种IGBT模块状态监测装置，其特征在于，包括：IGBT模块、栅极开通电压过冲监测模块、驱动电路、键合线状态判断模块和信号采集模块；

所述栅极开通电压过冲监测模块包括电压采样电路，用于测量所述IGBT模块中IGBT的栅极和发射极之间的电压，以监测实际栅极开通电压过冲；

所述驱动电路包括驱动电源和驱动电阻，所述驱动电源通过驱动电阻连接到所述IGBT模块的栅极和发射极；

所述键合线状态判断模块通过判断所述实际栅极开通电压过冲与参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}的大小关系，以判断键合线的状态；

所述信号采集模块将采集的信号传输给所述键合线状态判断模块，用于确定参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述键合线状态判断模块包括比较器和处理器；

所述比较器用于判断所述实际栅极开通电压过冲与参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}的大小关系，并将判断结果发送给所述处理器；

所述处理器根据所述判断结果进行键合线状态预警。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述比较器包括多个，每个比较器的参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}对应相应的键合线断裂数量；

还包括锁存器，连接于所述比较器的输出，用于对栅极开通电压过冲值进行比较状态锁定。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括计数器，所述计数器的输入连接于所述锁存器的输出，计数器的输出连接于所述处理器；

所述计数器用于记录不同比较器的翻转次数，以判断对应数量的键合线断裂发生的概率。

5.如权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，对于同一母线电压、集射极电流以及温度的运行情况下，所述参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}由下式进行计算：

其中，V_{g_mil}为栅极密勒电压，L_{p_A}为每条键合线的寄生电感，该键合线为IGBT芯片发射极与IGBT模块中汇流铜排之间的键合线，n为键合线条数，m为断裂或脱落的键合线数量，L_{s_e}为IGBT芯片的发射极到驱动电源负极之间键合线的等效寄生电感，L_g为IGBT芯片栅极到驱动电阻之间的引线寄生电感，i_c为集电极电流。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，其中V_{g_mil}和

与母线电压、集射极电流以及温度有关，在不同母线电压、集电极电流以及温度的情况下对栅极开通电压过冲进行前期试验测试，然后通过多点拟合或者构建数据表的方式给出V_{g_mil}和

与母线电压、集射极电流以及温度之间的关系；再通过上述公式1计算得到不同键合线断裂数量在不同母线电压、集射极电流以及不同温度的运行状态下所对应的参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}。

7.一种IGBT模块状态监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

驱动电源通过驱动电阻驱动待监测的IGBT模块；

实时测量所述IGBT模块中IGBT的栅极和发射极之间的电压，以监测实际栅极开通电压过冲；

将所述实际栅极开通电压过冲和参考栅极开通电压过冲阈值进行比较，得到比较结果；

根据比较结果判断键合线的状态。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括提前设置所述参考栅极开通电压过冲阈值的步骤，该步骤包括：

在不同母线电压、集电极电流以及温度的情况下对栅极开通电压过冲进行前期试验测试；

通过多点拟合或者构建数据表的方式给出V_{g_mil}和

与母线电压、集射极电流以及温度之间的关系；

再通过下述公式1计算得到不同键合线断裂数量在不同母线电压、集射极电流以及不同温度的运行状态下所对应的参考栅极开通电压过冲阈值V_{g_p}：

其中，V_{g_mil}为栅极密勒电压，L_{p_A}为每条键合线的寄生电感，该键合线为IGBT芯片发射极与IGBT模块中汇流铜排之间的键合线，n为键合线条数，m为断裂或脱落的键合线数量，L_{s_e}为IGBT的发射极到驱动电源负极之间键合线的等效寄生电感，L_g为IGBT内部芯片栅极到驱动电阻之间的引线寄生电感，i_c为集电极电流。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，将所述实际栅极开通电压过冲和参考栅极开通电压过冲阈值进行比较，得到比较结果的步骤包括：

设置键合线不同断裂数量m对应的参考栅极开通电压过冲阈值；

设置n个比较器，n为键合线的数量，第m个比较器对应键合线断裂数量为m的参考栅极开通电压过冲阈值，m∈n；

判断实际栅极开通电压过冲和参考栅极开通电压过冲阈值的大小关系，如果实际栅极开通电压过冲＞第m个参考栅极开通电压过冲阈值，则翻转第1～m个比较器的输出电平。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括设置n个锁存器，与所述n个比较器相对应，以锁存对应的比较器的翻转；

将所述驱动电源的驱动信号连接至所述锁存器的复位端，以使锁存器的输出信号周期与IGBT周期一致；

根据比较结果判断键合线的状态的步骤包括：

设置n个计数器，与所述n个锁存器相对应，以记录对应的比较器的翻转次数；

当对应的比较器的翻转次数超过一阈值时，则判断该比较器对应数量的键合线发生断裂。

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