CN116466155B - 一种通过分Bin降低SiC模块高温电压应力的方法 - Google Patents

一种通过分Bin降低SiC模块高温电压应力的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通过分Bin降低SiC模块高温电压应力的方法,包括步骤S1:通过双脉冲测试多个SiC模块的样本,以获得不同样本在高温下的电压应力数据测试结果;步骤S2:根据获取的电压应力数据测试结果统计分析影响高温下SiC模块的电压应力的多个因素,从而获得不同因素对于高温下电压应力的影响关系数据;步骤S3:从多个因素中选取关键参数,以对关键参数进行分Bin。本发明公开的一种通过分Bin降低SiC模块高温电压应力的方法,其可在不损失电流能力的情况下有效降低SiC模块高温下的电压应力,同时不会降低SiC模块的良率。

Description

一种通过分Bin降低SiC模块高温电压应力的方法
技术领域
本发明属于SiC模块选择驱动参数技术领域,具体涉及一种通过分Bin降低SiC模块高温电压应力的方法。
背景技术
在现有汽车高压电驱动系统中,SiC模块得到了广泛应用。相比于传统Si模块,SiC模块受限于Die生产制造工艺,其电性能参数(如Rdson)离散程度更大。考虑到模块的高温下电压应力的问题,应用端通常会选取较大的驱动参数,以保证足够的安全余量,但这会损失掉模块的一部分电流能力。
因此,针对上述问题,予以进一步改进。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种通过分Bin降低SiC模块高温电压应力的方法,其可在不损失电流能力的情况下有效降低SiC模块高温下的电压应力,同时不会降低SiC模块的良率。
为达到以上目的,本发明提供一种通过分Bin降低SiC模块高温电压应力的方法,包括以下步骤:
步骤S1:通过双脉冲测试多个SiC模块的样本,以获得不同样本在高温下的电压应力数据测试结果;
步骤S2:根据获取的电压应力数据测试结果统计分析影响高温下SiC模块的电压应力的多个因素,从而获得不同因素对于高温下电压应力的影响关系数据;
步骤S3:从多个因素中选取关键参数,以对关键参数进行分Bin;
步骤S4:对关键参数进行分Bin后的SiC模块重新定义型号,并且对重新定义型号后的SiC模块进行区分,以获得根据关键参数进行分Bin后的对于SiC模块的若干新型号,选择不同的驱动参数匹配不同的新型号,以使得不同新型号的SiC模块在不损失电流能力的情况下降低高温下的电压应力。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案,在步骤S4中,对原始型号为A的若干个SiC模块,从关键参数中按照权重比例选取大于预设比例的参数进行分Bin,并且按照该参数进行重新定义SiC模块的型号。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案,步骤S4中对于关键参数的选取具体实施为以下步骤,将关键参数按照权重比例进行排序:
步骤S4.1:若没有关键参数的权重比例大于预设比例,则优先选取排序第一的参数作为被主选取参数并且判断排序第二的参数与排序第一的参数之间的差值是否小于第一预设值,如果小于,则将排序第二的参数作为次选取参数,否则只选取排序第一的参数(设预设比例为40%,第一预设值为10%,导通电阻Rdson的高温下应力的影响权重为45%,开启阈值电压Vth为40%,杂散电感Ls为8%,则优先选取Rdson和Vth进行分Bin,因为Rdson和Vth相对于其他参数而言对高温下应力的影响较大而且两者的权重比例相差不多,因此均进行选取,从而提高重新定义后SiC模块的区分精度,进而选择更加匹配的驱动参数进行驱动,如果Vth为28%,则只选择Rdson进行分Bin,因为相对于其他参数而言,Rdson为最主要影响参数,其余的可以忽略,进而节省一定程度的区分成本,又保障分Bin后模块的性能);
步骤S4.2:若只有一个关键参数的权重比例大于预设比例,则优先选取排序第一的参数(即大于预设比例的参数)作为被主选取参数并且判断排序第二的参数与排序第一的参数之间的差值是否小于第二预设值,如果小于,则将排序第二的参数作为次选取参数,否则只选取排序第一的参数(设预设比例为40%,第二预设值为5%,导通电阻Rdson的高温下应力的影响权重为41%,开启阈值电压Vth为39%,杂散电感Ls为8%,虽然只有Rdson符合预设比例,但是Vth较为接近,也一定程度上较大影响高温下应力的影响,因此也进行选取,第二预设值的范围相对于第一预设值小一些);
步骤S4.3:若大于一个关键参数的权重比例大于预设比例,则选取排序第一和第二的参数作为被主选取参数和次选取参数。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案,步骤S4中对于SiC模块的重新定义型号具体实施为以下步骤,
步骤T4.1:如果只选取排序第一的参数,设在若干SiC模块中该参数的出厂范围在范围a之内,其中:
将若干个SiC模块在范围a之内按照预设划分比例进行划分,以获得若干个SiC模块在范围a之内的若干个新型号,并且选择不同的驱动参数匹配不同的新型号,以使得不同新型号的SiC模块在不损失电流能力的情况下降低高温下的电压应力(设新型号为a1,a2,a3…,具体在a范围之内的划分精度按照实际需求进行划分,以将一个较大范围a的所有SiC模块划分为若干个较小范围的各个区域,每个区域内设有符合该范围的SiC模块,然后对于不同区域内的SiC模块选择不同的驱动参数进行驱动即可,而不用像现有的选择统一的驱动参数,从而对于一部分区域内的SiC模块而言,为了符合高温下的应力要求而会损失一定的电流);
步骤T4.2:如果选取排序第一和第二的参数,设在若干SiC模块中主选取参数的出厂范围在范围a之内,次选取参数的出厂范围在范围b之内,其中:
首先将若干个SiC模块在范围a之内按照第一预设划分比例进行划分,以获得若干个SiC模块在范围a之内的若干个第一新型号,然后再将SiC模块在范围b之内按照第二预设划分比例进行划分,以获得在第一新型号基础上的若干个第二新型号,并且选择不同的驱动参数匹配不同的新型号,以使得不同新型号的SiC模块在不损失电流能力的情况下降低高温下的电压应力(设第一新型号为a1,a2,a3…,具体在a范围之内的划分精度按照实际需求进行划分,以将一个较大范围a的所有SiC模块划分为若干个较小范围的各个区域,每个区域内设有符合该范围的SiC模块,设第二新型号为a1b1,a1b2,a2b1,a2b2…然后对于不同区域内的SiC模块选择不同的驱动参数进行驱动即可,而不用像现有的选择统一的驱动参数,从而对于一部分区域内的SiC模块而言,为了符合高温下的应力要求而会损失一定的电流)。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案,在步骤S3中,关键参数包括导通电阻Rdson、开启阈值电压Vth和杂散电感Ls。
本发明的有益效果在于:
本发明采用了分Bin的方法来改善SiC模块应力的问题。传统解决SiC模块高温电压应力超标的方法是选取更大的驱动参数,这会增加开关损耗,从而降低SiC模块的输出电流能力。本发明通过分Bin的方法,在保证SiC模块应力满足要求的情况下,不损失掉其输出电流能力,使得SiC模块的性能得到最大程度发挥。同时,由于分Bin后重新定义了模块型号,这并不会降低模块的良率。
附图说明
图1是本发明的一种通过分Bin降低SiC模块高温电压应力的方法的示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例,本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
在本发明的优选实施例中,本领域技术人员应注意,本发明所涉及的SiC模块等可被视为现有技术。
优选实施例。
本发明公开了一种通过分Bin降低SiC模块高温电压应力的方法,包括以下步骤:
步骤S1:通过双脉冲测试多个SiC模块的样本,以获得不同样本在高温下的电压应力数据测试结果;
步骤S2:根据获取的电压应力数据测试结果统计分析影响高温下SiC模块的电压应力的多个因素,从而获得不同因素对于高温下电压应力的影响关系数据;
步骤S3:从多个因素中选取关键参数,以对关键参数进行分Bin;
步骤S4:对关键参数进行分Bin后的SiC模块重新定义型号,并且对重新定义型号后的SiC模块进行区分,以获得根据关键参数进行分Bin后的对于SiC模块的若干新型号,选择不同的驱动参数匹配不同的新型号,以使得不同新型号的SiC模块在不损失电流能力的情况下降低高温下的电压应力。
具体的是,在步骤S4中,对原始型号为A的若干个SiC模块,从关键参数中按照权重比例选取大于预设比例的参数进行分Bin,并且按照该参数进行重新定义SiC模块的型号。
更具体的是,步骤S4中对于关键参数的选取具体实施为以下步骤,将关键参数按照权重比例进行排序:
步骤S4.1:若没有关键参数的权重比例大于预设比例,则优先选取排序第一的参数作为被主选取参数并且判断排序第二的参数与排序第一的参数之间的差值是否小于第一预设值,如果小于,则将排序第二的参数作为次选取参数,否则只选取排序第一的参数(设预设比例为40%,第一预设值为10%,导通电阻Rdson的高温下应力的影响权重为45%,开启阈值电压Vth为40%,杂散电感Ls为8%,则优先选取Rdson和Vth进行分Bin,因为Rdson和Vth相对于其他参数而言对高温下应力的影响较大而且两者的权重比例相差不多,因此均进行选取,从而提高重新定义后SiC模块的区分精度,进而选择更加匹配的驱动参数进行驱动,如果Vth为28%,则只选择Rdson进行分Bin,因为相对于其他参数而言,Rdson为最主要影响参数,其余的可以忽略,进而节省一定程度的区分成本,又保障分Bin后模块的性能);
步骤S4.2:若只有一个关键参数的权重比例大于预设比例,则优先选取排序第一的参数(即大于预设比例的参数)作为被主选取参数并且判断排序第二的参数与排序第一的参数之间的差值是否小于第二预设值,如果小于,则将排序第二的参数作为次选取参数,否则只选取排序第一的参数(设预设比例为40%,第二预设值为5%,导通电阻Rdson的高温下应力的影响权重为41%,开启阈值电压Vth为39%,杂散电感Ls为8%,虽然只有Rdson符合预设比例,但是Vth较为接近,也一定程度上较大影响高温下应力的影响,因此也进行选取,第二预设值的范围相对于第一预设值小一些);
步骤S4.3:若大于一个关键参数的权重比例大于预设比例,则选取排序第一和第二的参数作为被主选取参数和次选取参数。
进一步的是,步骤S4中对于SiC模块的重新定义型号具体实施为以下步骤,
步骤T4.1:如果只选取排序第一的参数,设在若干SiC模块中该参数的出厂范围在范围a之内,其中:
将若干个SiC模块在范围a之内按照预设划分比例进行划分,以获得若干个SiC模块在范围a之内的若干个新型号,并且选择不同的驱动参数匹配不同的新型号,以使得不同新型号的SiC模块在不损失电流能力的情况下降低高温下的电压应力(设新型号为a1,a2,a3…,具体在a范围之内的划分精度按照实际需求进行划分,以将一个较大范围a的所有SiC模块划分为若干个较小范围的各个区域,每个区域内设有符合该范围的SiC模块,然后对于不同区域内的SiC模块选择不同的驱动参数进行驱动即可,而不用像现有的选择统一的驱动参数,从而对于一部分区域内的SiC模块而言,为了符合高温下的应力要求而会损失一定的电流);
步骤T4.2:如果选取排序第一和第二的参数,设在若干SiC模块中主选取参数的出厂范围在范围a之内,次选取参数的出厂范围在范围b之内,其中:
首先将若干个SiC模块在范围a之内按照第一预设划分比例进行划分,以获得若干个SiC模块在范围a之内的若干个第一新型号,然后再将SiC模块在范围b之内按照第二预设划分比例进行划分,以获得在第一新型号基础上的若干个第二新型号,并且选择不同的驱动参数匹配不同的新型号,以使得不同新型号的SiC模块在不损失电流能力的情况下降低高温下的电压应力(设第一新型号为a1,a2,a3…,具体在a范围之内的划分精度按照实际需求进行划分,以将一个较大范围a的所有SiC模块划分为若干个较小范围的各个区域,每个区域内设有符合该范围的SiC模块,设第二新型号为a1b1,a1b2,a2b1,a2b2…然后对于不同区域内的SiC模块选择不同的驱动参数进行驱动即可,而不用像现有的选择统一的驱动参数,从而对于一部分区域内的SiC模块而言,为了符合高温下的应力要求而会损失一定的电流)。
优选地,在步骤S3中,关键参数包括导通电阻Rdson、开启阈值电压Vth和杂散电感Ls。
优选地,对于本发明:
1、双脉冲测试多个样本:首先随机选取一个模块,以该模块为参考,设计选取驱动参数。基于选取的驱动参数,通过双脉冲测试不同样本高温下的电压应力。注意:样本应尽可能覆盖该SiC模块规格书定义的参数范围。
2、统计分析影响应力的因素:影响高温电压应力的参数有多个,如:导通电阻Rdson、开启阈值电压Vth、杂散电感Ls等。根据样本测试结果可以得到不同参数对于高温下电压应力的关系。例如:Rdson越大,开通速度越慢,高温下的电压应力越小。
3、关键参数分Bin:根据步骤2测试统计结果,选取1~2个关键参数(如Rdson、Vth)进行分Bin。其中关键参数的选取取决于该参数的对高温下电压应力的影响以及该参数自身的范围。例如:不同Rdson可造成最大300V的电压应力偏差,而不同Ls可造成最大50V的电压应力偏差,则对于高温下的电压应力,Rdson的影响比Ls的影响更大。
4、重新定义SiC模块型号:按关键参数分bin后,可重新定义该SiC模块型号。例如:该SiC模块原始型号为A。假定按照步骤3分析得到关键参数是Rdson,而A模块原本的Rdson范围为2~3mΩ,则可按Rdson的大小分Bin。例如分Bin后,新模块型号分别为a1和a2。a1模块范围为2~2.5mΩ,a2范围为2.5~3mΩ。相比于a2,a1的Rdson会更小,开通速度会更快,会选取更大的驱动参数,从而导致开通损耗增大。但由于a1的Rdson更小,其导通损耗也会更小,因此总损耗并不会增加过多。故a1和a2均为可用的模块型号,应用端可选取其中一个型号,并就该型号再次设计选取驱动参数即可。该方法同样适用于如Vth,Ls等其他参数的SiC模块型号定义。
值得一提的是,本发明专利申请涉及的SiC模块等技术特征应被视为现有技术,这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可,不应被视为本发明专利的发明点所在,本发明专利不做进一步具体展开详述。
对于本领域的技术人员而言,依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种通过分Bin降低SiC模块高温电压应力的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1:通过双脉冲测试多个SiC模块的样本,以获得不同样本在高温下的电压应力数据测试结果;
步骤S2:根据获取的电压应力数据测试结果统计分析影响高温下SiC模块的电压应力的多个因素,从而获得不同因素对于高温下电压应力的影响关系数据;
步骤S3:从多个因素中选取关键参数,以对关键参数进行分Bin;
步骤S4:对关键参数进行分Bin后的SiC模块重新定义型号,并且对重新定义型号后的SiC模块进行区分,以获得根据关键参数进行分Bin后的对于SiC模块的若干新型号,选择不同的驱动参数匹配不同的新型号,以使得不同新型号的SiC模块在不损失电流能力的情况下降低高温下的电压应力;
步骤S4中对于关键参数的选取具体实施为以下步骤,将关键参数按照权重比例进行排序:
步骤S4.1:若没有关键参数的权重比例大于预设比例,则优先选取排序第一的参数作为被主选取参数并且判断排序第二的参数与排序第一的参数之间的差值是否小于第一预设值,如果小于,则将排序第二的参数作为次选取参数,否则只选取排序第一的参数;
步骤S4.2:若只有一个关键参数的权重比例大于预设比例,则优先选取排序第一的参数作为被主选取参数并且判断排序第二的参数与排序第一的参数之间的差值是否小于第二预设值,如果小于,则将排序第二的参数作为次选取参数,否则只选取排序第一的参数;
步骤S4.3:若大于一个关键参数的权重比例大于预设比例,则选取排序第一和第二的参数作为被主选取参数和次选取参数。
2.根据权利要求1所述的一种通过分Bin降低SiC模块高温电压应力的方法,其特征在于,在步骤S4中,对原始型号为A的若干个SiC模块,从关键参数中按照权重比例选取大于预设比例的参数进行分Bin,并且按照该参数进行重新定义SiC模块的型号。
3.根据权利要求2所述的一种通过分Bin降低SiC模块高温电压应力的方法,其特征在于,步骤S4中对于SiC模块的重新定义型号具体实施为以下步骤,
步骤T4.1:如果只选取排序第一的参数,设在若干SiC模块中该参数的出厂范围在范围a之内,其中:
将若干个SiC模块在范围a之内按照预设划分比例进行划分,以获得若干个SiC模块在范围a之内的若干个新型号,并且选择不同的驱动参数匹配不同的新型号,以使得不同新型号的SiC模块在不损失电流能力的情况下降低高温下的电压应力;
步骤T4.2:如果选取排序第一和第二的参数,设在若干SiC模块中主选取参数的出厂范围在范围a之内,次选取参数的出厂范围在范围b之内,其中:
首先将若干个SiC模块在范围a之内按照第一预设划分比例进行划分,以获得若干个SiC模块在范围a之内的若干个第一新型号,然后再将SiC模块在范围b之内按照第二预设划分比例进行划分,以获得在第一新型号基础上的若干个第二新型号,并且选择不同的驱动参数匹配不同的新型号,以使得不同新型号的SiC模块在不损失电流能力的情况下降低高温下的电压应力。
4.根据权利要求3所述的一种通过分Bin降低SiC模块高温电压应力的方法,其特征在于,在步骤S3中,关键参数包括导通电阻Rdson、开启阈值电压Vth和杂散电感Ls。
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