DE102012205209A1 - Method for determination of temperature gradient of switch of power semiconductor switch module of power converter, involves determining temperature function, and determining gradient of switch by Fourier inverse transformation of function - Google Patents

Method for determination of temperature gradient of switch of power semiconductor switch module of power converter, involves determining temperature function, and determining gradient of switch by Fourier inverse transformation of function Download PDF

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Abstract

The method involves determination of a substrate temperature course of a substrate i.e. insulated metal substrate, by a temperature sensor e.g. electrical positive temperature coefficient resistor. A Fourier-transform is determined by Fourier-transformation of the substrate temperature course. A periodical temperature function is determined by multiplication of Fourier-transform with a periodical temperature transfer function. A temperature gradient of a power semiconductor switch (T1) is determined by Fourier inverse transformation of the periodical temperature function. An independent claim is also included for a power semiconductor switch module.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Temperaturverlaufs eines auf einem Substrat angeordneten ersten Leistungshalbleiterschalters eines Leistungshalbleiterschaltermoduls. Weiterhin betrifft die Erfindung ein diesbezügliches Leistungshalbleiterschaltermodul. The invention relates to a method for determining the temperature profile of a first semiconductor power switch arranged on a substrate of a power semiconductor switch module. Furthermore, the invention relates to a related power semiconductor switch module.

Leistungshalbleiterschalter werden unter anderem z.B. zum Gleichrichten und Wechselrichten von elektrischen Spannungen und Strömen verwendet, wobei in der Regel mehrere Leistungshalbleiterschalter, z.B. zur Realisierung eines Stromrichters, elektrisch miteinander verbunden werden. Die Leistungshalbleiterschalter sind dabei im Allgemeinen auf einem Substrat angeordnet, das in der Regel mit einem Kühlkörper verbunden ist. Power semiconductor switches are used inter alia, e.g. for rectifying and inverting electrical voltages and currents, typically involving multiple power semiconductor switches, e.g. for the realization of a power converter to be electrically connected to each other. The power semiconductor switches are generally arranged on a substrate, which is usually connected to a heat sink.

Beim Betrieb eines Leistungshalbleiterschalters, wie z.B. eines IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), eines MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) oder eines Thyristors, fällt beim Ein- und Ausschalten des Leistungshalbleiterschalters im Leistungshalbleiterschalter Verlustenergie in Form von Wärme an, die zu einer Erwärmung des Leistungshalbleiterschalters führt. Die Verlustenergie hängt dabei im Wesentlichen von der Frequenz mit der der Leistungshalbleiterschalter ein- und ausgeschaltet wird, sowie dem durch ihn im Betrieb fließenden elektrischen Strom und der über ihm anliegenden Spannung ab. Überschreitet im Betrieb des Leistungshalbleiterschalters die Temperatur des Leistungshalbleiterschalters einen zulässigen Grenzwert, z.B. infolge einer dynamischen oder stationären Überlastung, kann dies zu Fehlfunktionen und im Extremfall zur Zerstörung des Leistungshalbleiterschalters führen. In the operation of a power semiconductor switch, such as e.g. an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or a thyristor, falls when turning on and off of the power semiconductor switch in the power semiconductor switch loss energy in the form of heat, which leads to a heating of the power semiconductor switch. The energy loss depends essentially on the frequency at which the power semiconductor switch is turned on and off, as well as the electrical current flowing through it during operation and the voltage applied across it. In operation of the power semiconductor switch, the temperature of the power semiconductor switch exceeds an allowable limit, e.g. due to dynamic or stationary overload, this can lead to malfunction and in extreme cases to the destruction of the power semiconductor switch.

Um dies zu verhindern ist es aus dem Stand der Technik bekannt auf dem Substrat einen Temperatursensor anzuordnen und die Substrattemperatur des Substrats zu messen, an das die Leistungshalbleiterschalter ihre Verlustenergie abgeben und das sich infolge erwärmt. Überschreitet die gemessene Substrattemperatur einen voreingestellten Grenzwert, dann werden die Leistungshalbleiterschalter abgeschaltet. Infolge der Wärmezeitkonstanten und der endlichen Wärmeleitfähigkeit des Substrats, folgt die Substrattemperatur nur relativ träge der Temperatur des Leistungshalbleiterschalters und stimmt im Zeitverlauf nicht mit ihr überein. Somit kann es bei techniküblichen Leistungshalbleiterschaltermodulen trotz der Überwachung der Substrattemperatur zu Fehlfunktionen oder zur Zerstörung der Leistungshalbleiterschalter, infolge zu hoher Temperaturen der Leistungshalbleiterschalter, kommen. To prevent this, it is known from the prior art to arrange a temperature sensor on the substrate and to measure the substrate temperature to which the power semiconductor switches give off their energy loss and which consequently heats up. If the measured substrate temperature exceeds a preset limit, then the power semiconductor switches are turned off. Due to the thermal time constant and the finite thermal conductivity of the substrate, the substrate temperature follows only relatively slowly the temperature of the power semiconductor switch and does not coincide with it over time. Thus, despite the monitoring of the substrate temperature, malfunction or destruction of the power semiconductor switches due to excessive temperatures of the power semiconductor switches may occur in technology-standard power semiconductor switch modules.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässiges Verfahren zur Ermittlung des Temperaturverlaufs eines auf einem Substrat angeordneten Leistungshalbleiterschalters eines Leistungshalbleiterschaltermoduls und ein diesbezügliches Leistungshalbleiterschaltermodul zu schaffen. The invention has for its object to provide a reliable method for determining the temperature profile of a arranged on a substrate power semiconductor switch of a power semiconductor switch module and a related power semiconductor switch module.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Ermittlung des Temperaturverlaufs eines auf einem Substrat angeordneten ersten Leistungshalbleiterschalters eines Leistungshalbleiterschaltermoduls mit folgenden Verfahrensschritten:

  • a) Ermittlung eines Substrattemperaturverlaufs des Substrats mittels eines auf dem Substrat angeordneten Temperatursensors,
  • b) Ermittlung einer Fouriertransformierten durch Fouriertransformation des Substrattemperaturverlaufs,
  • c) Ermittlung einer frequenzabhängigen Temperaturfunktion durch Multiplikation der Fouriertransformierten mit einer frequenzabhängigen Temperaturübertragungsfunktion, wobei die Temperaturübertragungsfunktion das frequenzabhängige Temperaturübertragungsverhalten von dem Substrattemperaturverlauf zum Temperaturverlauf des ersten Leistungshalbleiterschalters im Frequenzbereich angibt,
  • d) Ermittlung des Temperaturverlaufs des ersten Leistungshalbleiterschalters durch Fourierrücktransformation der Temperaturfunktion.
This object is achieved according to the invention by a method for determining the temperature profile of a first power semiconductor switch of a power semiconductor switch module arranged on a substrate with the following method steps:
  • a) determination of a substrate temperature profile of the substrate by means of a temperature sensor arranged on the substrate,
  • b) determination of a Fourier transform by Fourier transformation of the substrate temperature profile,
  • c) determining a frequency-dependent temperature function by multiplication of the Fourier transform with a frequency-dependent temperature transfer function, the temperature transfer function indicating the frequency-dependent temperature transfer behavior of the substrate temperature profile to the temperature profile of the first power semiconductor switch in the frequency domain,
  • d) determination of the temperature profile of the first power semiconductor switch by Fourier reverse transformation of the temperature function.

Es erweist sich dabei als vorteilhaft, wenn die Ermittlung der frequenzabhängigen Temperaturfunktion durch Multiplikation der Fouriertransformierten mit der frequenzabhängigen Temperaturübertragungsfunktion erfolgt, wenn der erste Leistungshalbleiterschalter eingeschaltet ist, und dass die Ermittlung der frequenzabhängigen Temperaturfunktion durch Multiplikation der Fouriertransformierten mit einer frequenzabhängigen Diodentemperatureinflussfunktion erfolgt, wenn der erste Leistungshalbleiterschalter ausgeschaltet ist und ein Laststrom durch eine auf dem Substrat angeordnete erste Diode fließt. Durch diese Maßnahme kann der Temperaturverlauf des ersten Leistungshalbleiterschalters besonders genau ermittelt werden. It proves to be advantageous if the determination of the frequency-dependent temperature function by multiplying the Fourierransformierten with the frequency-dependent temperature transfer function, when the first power semiconductor switch is turned on, and that the determination of the frequency-dependent temperature function by multiplying the Fourierransformierten with a frequency-dependent Diode temperature influence function, if the first Power semiconductor switch is turned off and a load current flows through a arranged on the substrate first diode. By this measure, the temperature profile of the first power semiconductor switch can be determined particularly accurately.

Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch ein Leistungshalbleiterschaltermodul aufweisend,

  • – ein Substrat und ein auf dem Substrat angeordneter Temperatursensor, der zur Ermittlung eines Substrattemperaturverlaufs des Substrats ausgebildet ist,
  • – ein auf dem Substrat angeordneter erster Leistungshalbleiterschalter,
  • – eine Fouriertransformationseinheit, die zur Ermittlung einer Fouriertransformierten durch Fouriertransformation des Substrattemperaturverlaufs ausgebildet ist,
  • – eine Multiplikationseinheit, die zur Ermittlung einer frequenzabhängigen Temperaturfunktion durch Multiplikation der Fouriertransformierten mit einer frequenzabhängigen Temperaturübertragungsfunktion ausgebildet ist, wobei die Temperaturübertragungsfunktion das frequenzabhängige Temperaturübertragungsverhalten von dem Substrattemperaturverlauf zum Temperaturverlauf des ersten Leistungshalbleiterschalters im Frequenzbereich angibt, und
  • – eine Fourierrücktransformationseinheit, die zur Ermittlung des Temperaturverlaufs des ersten Leistungshalbleiterschalters durch Fourierrücktransformation der Temperaturfunktion ausgebildet ist.
Furthermore, this object is achieved by having a power semiconductor switch module,
  • A substrate and a temperature sensor arranged on the substrate, which is designed to determine a substrate temperature profile of the substrate,
  • A first power semiconductor switch arranged on the substrate,
  • A Fourier transformation unit which is designed to determine a Fourier transform by Fourier transformation of the substrate temperature profile,
  • - A multiplication unit, which is designed to determine a frequency-dependent temperature function by multiplying the Fourier transform with a frequency-dependent temperature transfer function, the temperature transfer function indicating the frequency-dependent temperature transfer behavior of the substrate temperature profile to the temperature profile of the first power semiconductor switch in the frequency domain, and
  • - A Fourierrücktransformationseinheit, which is designed to determine the temperature profile of the first power semiconductor switch by Fourierrücktransformation the temperature function.

Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Ermittlung des Temperaturverlaufs eines auf einem Substrat angeordneten ersten Leistungshalbleiterschalters eines Leistungshalbleiterschaltermoduls mit folgenden Verfahrensschritten:

  • a) Ermittlung eines Substrattemperaturverlaufs des Substrats mittels eines auf dem Substrat angeordneten Temperatursensors,
  • b) Ermittlung des Temperaturverlaufs des ersten Leistungshalbleiterschalters durch Faltung des Substrattemperaturverlaufs mit der Fourierrücktransformierten einer frequenzabhängigen Temperaturübertragungsfunktion, wobei die Temperaturübertragungsfunktion das frequenzabhängige Temperaturübertragungsverhalten von dem Substrattemperaturverlauf zum Temperaturverlauf des ersten Leistungshalbleiterschalters im Frequenzbereich angibt.
Furthermore, this object is achieved by a method for determining the temperature profile of a substrate arranged on a first power semiconductor switch of a power semiconductor switch module with the following method steps:
  • a) determination of a substrate temperature profile of the substrate by means of a temperature sensor arranged on the substrate,
  • b) Determining the temperature profile of the first power semiconductor switch by folding the substrate temperature curve with the Fourierrücktransformierten a frequency-dependent temperature transfer function, the temperature transfer function indicating the frequency-dependent temperature transfer behavior of the substrate temperature profile to the temperature profile of the first power semiconductor switch in the frequency domain.

Es erweist sich dabei als vorteilhaft, wenn die Ermittlung des Temperaturverlaufs des ersten Leistungshalbleiterschalters durch Faltung des Substrattemperaturverlaufs mit der Fourierrücktransformierten der frequenzabhängigen Temperaturübertragungsfunktion erfolgt, wenn der erste Leistungshalbleiterschalter eingeschaltet ist, und dass die Ermittlung des Temperaturverlaufs des ersten Leistungshalbleiterschalters durch Faltung des Substrattemperaturverlaufs mit der Fourierrücktransformierten einer frequenzabhängigen Diodentemperatureinflussfunktion erfolgt, wenn der erste Leistungshalbleiterschalter ausgeschaltet ist und ein Laststrom durch eine auf dem Substrat angeordnete erste Diode fließt. It proves to be advantageous if the determination of the temperature profile of the first power semiconductor switch by folding the substrate temperature curve with the Fourierrücktransformierten the frequency-dependent temperature transfer function occurs when the first power semiconductor switch is turned on, and that the determination of the temperature profile of the first power semiconductor switch by folding the substrate temperature curve with the Fourierrücktransformierten a frequency dependent diode temperature influence function occurs when the first power semiconductor switch is turned off and a load current flows through a first diode disposed on the substrate.

Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch ein Leistungshalbleiterschaltermodul aufweisend,

  • – ein Substrat und ein auf dem Substrat angeordneter Temperatursensor, der zur Ermittlung eines Substrattemperaturverlaufs des Substrats ausgebildet ist,
  • – ein auf dem Substrat angeordneter erster Leistungshalbleiterschalter, und
  • – eine Faltungseinheit, die zur Ermittlung des Temperaturverlaufs des ersten Leistungshalbleiterschalters durch Faltung des Substrattemperaturverlaufs mit der Fourierrücktransformierten einer frequenzabhängigen Temperaturübertragungsfunktion ausgebildet ist, wobei die Temperaturübertragungsfunktion das frequenzabhängige Temperaturübertragungsverhalten von dem Substrattemperaturverlauf zum Temperaturverlauf des ersten Leistungshalbleiterschalters im Frequenzbereich angibt.
Furthermore, this object is achieved by having a power semiconductor switch module,
  • A substrate and a temperature sensor arranged on the substrate, which is designed to determine a substrate temperature profile of the substrate,
  • A first power semiconductor switch disposed on the substrate, and
  • - A folding unit, which is designed to determine the temperature profile of the first power semiconductor switch by folding the substrate temperature curve with the Fourierrücktransformierten a frequency-dependent temperature transfer function, wherein the temperature transfer function indicates the frequency-dependent temperature transfer behavior of the substrate temperature profile to the temperature profile of the first power semiconductor switch in the frequency domain.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Temperatursensor als elektrischer NTC-Widerstand oder als elektrischer PTC-Widerstand ausgebildet ist, da ein NTC-Widerstand oder ein PTC-Widerstand eine übliche Ausbildung eines Temperatursenors darstellt. Furthermore, it proves to be advantageous if the temperature sensor is designed as an electrical NTC resistor or as an electrical PTC resistor, since an NTC resistor or a PTC resistor represents a common formation of a temperature sensor.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausbildungen des Leistungshalbleiterschaltermoduls ergeben sich analog zu vorteilhaften Ausbildungen des Verfahrens und umgekehrt. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims. Advantageous embodiments of the power semiconductor switch module are analogous to advantageous embodiments of the method and vice versa.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei zeigen: Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail below. Showing:

1: ein elektrisches Schaltbild einer Halbbrückenschaltung, 1 FIG. 2: an electrical circuit diagram of a half-bridge circuit, FIG.

2: ein erfindungsgemäßes Leistungshalbleiterschaltermodul, 2 a power semiconductor switch module according to the invention,

3: eine Ausbildung einer Temperaturermittlungseinheit des erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterschaltermoduls 3 : an embodiment of a temperature detection unit of the power semiconductor switch module according to the invention

4: eine weitere Ausbildung einer Temperaturermittlungseinheit des erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterschaltermoduls, 4 a further embodiment of a temperature determination unit of the power semiconductor switch module according to the invention,

5: eine weitere Ausbildung einer Temperaturermittlungseinheit des erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterschaltermoduls und 5 a further embodiment of a temperature detection unit of the power semiconductor switch module according to the invention and

6: eine weitere Ausbildung einer Temperaturermittlungseinheit des erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterschaltermoduls. 6 A further embodiment of a temperature determination unit of the power semiconductor switch module according to the invention.

Das erfindungsgemäße Leistungshalbleiterschaltermodul 1 (siehe 2) weist im Rahmen des Ausführungsbeispiels eine sogenannte Halbbrückenschaltung 4 auf. In 1 ist ein elektrisches Schaltbild der Halbbrückenschaltung 4 dargestellt. Die Halbbrückenschaltung 4 weist einen ersten Leistungshalbleiterschalter T1, einen zweiten Leistungshalbleiterschalter T2, eine erste Diode D1 und eine zweite Diode D2 auf. Der erste und der zweite Leistungshalbleiterschalter T1 und T2 liegen im Rahmen des Ausführungsbeispiels als IGBT vor. Der erste Leistungshalbleiterschalter T1, der zweite Leistungshalbleiterschalter T2, die erste Diode D1 und die zweite Diode D2 sind elektrisch , wie schon beschrieben, zu der Halbbrückenschaltung 4 verschalten, d.h. der Kollektor C des zweiten Leistungshalbleiterschalters T2 ist mit der Kathode der zweiten Diode D2 elektrisch leitend verbunden und der Emitter E des zweiten Leistungshalbleiterschalters T2 ist mit dem Kollektor C des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 und mit der Anode der zweiten Diode D2 und mit der Kathode der ersten Diode D1 elektrisch leitend verbunden und der Emitter E des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 ist mit der Anode der ersten Diode D1 elektrisch leitend verbunden. The power semiconductor switch module according to the invention 1 (please refer 2 ) has, in the context of the embodiment, a so-called half-bridge circuit 4 on. In 1 is an electrical circuit diagram of the half-bridge circuit 4 shown. The half-bridge circuit 4 has a first power semiconductor switch T1, a second power semiconductor switch T2, a first diode D1 and a second diode D2. The first and second power semiconductor switches T1 and T2 are within the scope of the embodiment as IGBT. The first power semiconductor switch T1, the second power semiconductor switch T2, the first diode D1 and the second diode D2 are electrically, as already described, to the half-bridge circuit 4 that is, the collector C of the second power semiconductor switch T2 is electrically connected to the cathode of the second diode D2 and the emitter E of the second power semiconductor switch T2 is connected to the collector C of the first power semiconductor switch T1 and to the anode of the second diode D2 and to the cathode the first diode D1 is electrically conductively connected and the emitter E of the first power semiconductor switch T1 is electrically conductively connected to the anode of the first diode D1.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass das Leistungshalbleiterschaltermodul 1 zusätzlich zur dargestellten Halbbrückenschaltung 4, noch weitere Halbbrückenschaltungen aufweisen kann. So kann das Leistungshalbleiterschaltermodul 1 z.B. drei Halbbrückenschaltungen aufweisen mittels derer, durch entsprechende Ansteuerung der Leistungshalbleiterschalter der Brückenschaltungen, aus der Gleichspannung Ud eine 3-phasige Wechselspannung, z.B. zur Ansteuerung eines Motors, erzeugt werden kann. Selbstverständlich kann das Leistungshalbleiterschaltermodul aber auch andere elektrische Schaltungen als eine Halbbrückenschaltung aufweisen. Im einfachsten Fall kann das Leistungshalbleiterschaltermodul auch nur einen einzigen Leistungshalbleiterschalter aufweisen. It should be noted at this point that the power semiconductor switch module 1 in addition to the illustrated half-bridge circuit 4 , may have further half-bridge circuits. Thus, the power semiconductor switch module 1 For example, have three half-bridge circuits by means of which, by appropriate control of the power semiconductor switch of the bridge circuits, from the DC voltage Ud a 3-phase AC voltage, for example for driving a motor can be generated. Of course, the power semiconductor switch module but also have other electrical circuits than a half-bridge circuit. In the simplest case, the power semiconductor switch module may also have only a single power semiconductor switch.

Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist das Leistungshalbleiterschaltermodul mit einer Gleichspannungserzeugungseinrichtung, die der Übersichtlichkeit halber in 1 nicht dargestellt ist, elektrisch leitend verbunden. Die Gleichspannungserzeugungseinrichtung erzeugt eine Zwischenkreisspannung Ud. Die Halbbrückenschaltung 4 ist mit einer externen Last 2 elektrisch leitend verbunden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gleichspannungserzeugungseinrichtung von extern an das Leistungshalbleiterschaltermodul angeschlossen. Dies muss nicht notwendiger Weise so sein. Das Leistungshalbleiterschaltermodul kann auch die Gleichspannungserzeugungseinrichtung aufweisen und die Gleichspannungserzeugungseinrichtung somit integraler Bestandteil des Leistungshalbleiterschaltermoduls sein. In the context of the embodiment, the power semiconductor switch module with a DC voltage generating device, the sake of clarity in 1 not shown, electrically connected. The DC voltage generating device generates a DC link voltage Ud. The half-bridge circuit 4 is with an external load 2 electrically connected. In the illustrated embodiment, the DC voltage generating device is externally connected to the power semiconductor switch module. This does not necessarily have to be the case. The power semiconductor switch module may also have the DC voltage generating device and the DC voltage generating device thus be an integral part of the power semiconductor switch module.

Wenn der erste Leistungshalbleiterschalter T1 eingeschaltet ist, fließt der Laststrom I durch den ersten Leistungshalbleiterschalter T1 und durch die externe Last 2. When the first power semiconductor switch T1 is turned on, the load current I flows through the first power semiconductor switch T1 and through the external load 2 ,

Wenn der erste Leistungshalbleiterschalter T1 ausgeschaltet wird, fließt der Laststrom I, infolge der Induktiviät der externen Last 2, weiter in derselben Richtung durch die Last 2 und kommutiert von dem ersten Leistungshalbleiterschalter T1 auf die zweite Diode D2. Der Laststrom I fließt dann durch die zweite Diode D2. Der Kommutierungsvorgang des Laststroms I von dem zweiten Leistungshalbleiterschalter T2 auf die erste Diode D1 läuft in analoger Form ab. When the first power semiconductor switch T1 is turned off, the load current I flows due to the inductance of the external load 2 , continue in the same direction through the load 2 and commutes from the first power semiconductor switch T1 to the second diode D2. The load current I then flows through the second diode D2. The commutation process of the load current I from the second power semiconductor switch T2 to the first diode D1 takes place in analog form.

In 2 ist das erfindungsgemäße Leistungshalbleiterschaltermodul 1 in Form einer schematisierten blockförmigen Darstellung dargestellt. Gleiche Elemente sind dabei in 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in 1. In 2 is the power semiconductor switch module according to the invention 1 shown in the form of a schematic block-shaped representation. Same elements are in 2 provided with the same reference numerals as in 1 ,

Das erfindungsgemäße Leistungshalbleiterschaltermodul 1 weist ein Substrat 3 auf. Das Substrat 3 weist im Rahmen des Ausführungsbeispiels einen elektrisch nicht leitenden Isolierstoffkörper und eine auf dem Isolierstoffkörper angeordnete elektrisch leitende strukturierte Leitungsschicht auf, die infolge ihrer Struktur elektrische Leiterbahnen ausbildet. Vorzugsweise weist das Substrat 3 eine weitere elektrisch leitende vorzugsweise unstrukturierte Leitungsschicht auf, wobei der Isolierstoffkörper zwischen der strukturierten Leitungsschicht und der weiteren Leitungsschicht angeordnet ist. An der weiteren Leitungsschicht ist im Allgemeinen ein Kühlkörper, der zur Kühlung der auf dem Substrat angeordneten Elemente dient, angeordnet. Die strukturierte Leitungsschicht und die weitere Leitungsschicht können z.B. aus Kupfer bestehen. The power semiconductor switch module according to the invention 1 has a substrate 3 on. The substrate 3 has, in the embodiment, an electrically non-conductive insulating body and arranged on the Isolierstoffkörper electrically conductive patterned conductive layer, which forms electrical conductor tracks as a result of their structure. Preferably, the substrate has 3 a further electrically conductive preferably unstructured conductor layer, wherein the insulating material between the structured conductor layer and the further conductor layer is arranged. At the further conductor layer is in Generally, a heat sink, which serves to cool the arranged on the substrate elements arranged. The structured conductor layer and the further conductor layer may consist of copper, for example.

Das Substrat kann z.B. in Form eines DCB-Substrats oder z.B. in Form eines Insulated Metal Substrats vorliegen. The substrate may e.g. in the form of a DCB substrate or e.g. in the form of an insulated metal substrate.

Der erste und der zweite Leistungshalbleiterschalter T1 und T2 und die erste und die zweite Diode D1 und D2 sind auf der strukturierten Leitungsschicht des Substrats 3 angeordnet und mit der strukturierten Leitungsschicht verbunden. Die jeweilige Verbindung der Leistungshalbleiterschalter und der Dioden mit der strukturierten Leitungsschicht des Substrats kann dabei z.B. in Form einer Löt- oder einer Sinterverbindung vorliegen. Der erste und der zweite Leistungshalbleiterschalter T1 und T2 und die erste und die zweite Diode D1 und D2 sind somit mit der strukturierten Leitungsschicht und damit mit dem Substrat 3 direkt verbunden. Die Leistungshalbleiterschalter T1 und T2 und die Dioden D1 und D2 sind dabei an ihrer der strukturierten Leitungsschicht zugewandten Seite mit der strukturierten Leitungsschicht verbunden. Der erste und der zweite Leistungshalbleiterschalter T1 und T2 und die erste und die zweite Diode D1 und D2 sind an ihrer dem Substrat abgewandten Seite im Rahmen des Ausführungsbeispiels mittels Bonddrahtverbindungen und über die strukturierte Leitungsschicht elektrisch miteinander und mit Lastanschlusselementen verbunden. Der Übersichtlichkeit halber und da für das Verständnis der Erfindung unwesentlich sind die Bonddrahtverbindungen und die Lastanschlusselemente in 2 nicht dargestellt. The first and second power semiconductor switches T1 and T2 and the first and second diodes D1 and D2 are on the patterned wiring layer of the substrate 3 arranged and connected to the structured conductor layer. The respective connection of the power semiconductor switches and the diodes to the structured conductor layer of the substrate can be in the form of a solder or a sintered connection, for example. The first and second power semiconductor switches T1 and T2 and the first and second diodes D1 and D2 are thus connected to the structured conductor layer and thus to the substrate 3 directly connected. The power semiconductor switches T1 and T2 and the diodes D1 and D2 are connected to the structured line layer side facing the structured line layer at its. The first and the second power semiconductor switches T1 and T2 and the first and second diodes D1 and D2 are electrically connected to one another and to load connection elements at their side facing away from the substrate in the exemplary embodiment by means of bonding wire connections and via the structured conductor layer. For the sake of clarity and as for the understanding of the invention are immaterial, the bonding wire connections and the load connection elements in 2 not shown.

Weiterhin ist zur Messung eines Substrattemperaturverlaufs Tse(t) des Substrats 3 auf dem Substrat 3 ein Temperatursensor 18 angeordnet, der z.B. in Form eines temperaturabhängigen elektrischen Widerstands (z.B. NTC-Widerstand oder PTC-Widerstand) vorliegen kann. Der Temperatursensor 18 ist dabei vorzugsweise, wie im Ausführungsbeispiel, in der Nähe des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 angeordnet. Furthermore, to measure a substrate temperature profile, Tse (t) of the substrate 3 on the substrate 3 a temperature sensor 18 arranged, for example, in the form of a temperature-dependent electrical resistance (eg NTC resistor or PTC resistor) may be present. The temperature sensor 18 is preferably, as in the embodiment, arranged in the vicinity of the first power semiconductor switch T1.

Im Betrieb des Leistungshalbleiterschaltermoduls 1 geben der erste und der zweite Leistungshalbleiterschalter T1 und T2 und die erste und die zweite Diode D1 und D2 ihre beim Betrieb anfallende Verlustenergie an das Substrat 3 ab, das sich infolge dessen erwärmt. Die Temperatur des Substrats 3 ist dabei nicht über dessen Gesamtfläche konstant sondern lokal unterschiedlich. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist der Temperatursensor 18 in der Nähe des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 und der ersten Diode D1 angeordnet, so dass der gemessene Substrattemperaturverlauf Tse(t) im überwiegenden Maße vom Temperaturverlauf Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 und dem Temperaturverlauf der ersten Diode D1 abhängt. Die erste Diode D1 ist in der Nähe des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 angeordnet. Da die im ersten Leistungshalbleiterschalter T1 beim Betrieb anfallende Verlustenergie wesentlich größer ist als die in der ersten Diode D1 anfallende Verlustenergie hängt der gemessene Substrattemperaturverlauf Tse(t) im stärkeren Maße vom Temperaturverlauf Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 ab als vom Temperaturverlauf der ersten Diode D1. Infolge der Wärmezeitkonstanten und der endlichen Wärmeleitfähigkeit des Substrats 3, folgt der Substrattemperaturverlauf Tse(t) nur relativ träge dem Temperaturverlauf Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1, so dass der gemessene Substrattemperaturverlauf Tse(t) nicht mit dem Temperaturverlauf Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 übereinstimmt. During operation of the power semiconductor switch module 1 For example, the first and second power semiconductor switches T1 and T2 and the first and second diodes D1 and D2 supply their dissipating energy to the substrate during operation 3 which heats up as a result. The temperature of the substrate 3 is not constant over its total area but locally different. In the context of the embodiment, the temperature sensor 18 arranged in the vicinity of the first power semiconductor switch T1 and the first diode D1, so that the measured substrate temperature Tse (t) depends largely on the temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1 and the temperature profile of the first diode D1. The first diode D1 is disposed in the vicinity of the first power semiconductor switch T1. Since the loss energy occurring during operation in the first power semiconductor switch T1 is substantially greater than the loss energy arising in the first diode D1, the measured substrate temperature profile Tse (t) depends to a greater extent on the temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1 than on the temperature profile of the first diode D1. Due to the thermal time constant and the finite thermal conductivity of the substrate 3 , the substrate temperature profile Tse (t) follows only relatively slowly the temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1, so that the measured substrate temperature Tse (t) does not match the temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1.

Das Leistungshalbleiterschaltermodul 1 weist weiterhin zur Ansteuerung der Leistungshalbleiterschalter T1 und T2 eine Steuereinrichtung 7 auf, die eine Temperaturermittlungseinheit 5 und eine Steuereinheit 6 aufweist. Die Steuereinheit 6 erzeugt Ansteuersignale S1 und S2 zum Ein- und Ausschalten der Leistungshalbleiterschalter T1 und T2. The power semiconductor switch module 1 also has a control device for driving the power semiconductor switches T1 and T2 7 on, which is a temperature detection unit 5 and a control unit 6 having. The control unit 6 generates drive signals S1 and S2 for switching on and off the power semiconductor switches T1 and T2.

Der gemessene Substrattemperaturverlauf Tse(t) wird erfindungsgemäß einer Temperaturermittlungseinheit 5 als Eingangsgröße zugeführt, die aus dem Substrattemperaturverlauf Tse(t) den Temperaturverlauf Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 ermittelt und an die Steuereinheit 6 übermittelt. Wenn der Temperaturverlauf Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 einen voreingestellten Grenzwert überschreitet, dann werden der erste und der zweite Leistungshalbleiterschalters T1 und T2 von der Steuereinheit 6 bis zu einem Zurücksetzten der Steuereinheit 6 dauerhaft ausgeschaltet. The measured substrate temperature profile Tse (t) according to the invention a temperature detection unit 5 supplied as input, which determines the temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1 from the substrate temperature profile Tse (t) and to the control unit 6 transmitted. When the temperature history Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1 exceeds a preset limit, the first and second power semiconductor switches T1 and T2 become the control unit 6 until a reset of the control unit 6 permanently switched off.

In 3 ist eine Ausbildung der Temperaturermittlungseinheit 5 des erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterschaltermoduls 1 in Form einer blockförmigen Darstellung dargestellt. Der von der Zeit t abhängige Substrattemperaturverlauf Tse(t) wird einer Fouriertransformationseinheit 8 als Eingangsgröße zugeführt, die eine Fouriertransformierte F(Tse(t)) ermittelt, indem sie den Substrattemperaturverlauf Tse(t) fouriertransformiert. In 3 is an embodiment of the temperature detection unit 5 the power semiconductor switch module according to the invention 1 shown in the form of a block-shaped representation. The dependent on the time t substrate temperature curve Tse (t) is a Fourier transform unit 8th supplied as an input which determines a Fourier transform F (Tse (t)) by Fourier transforming the substrate temperature profile Tse (t).

Die Fouriertransformation erfolgt dabei nach der Beziehung:

Figure 00090001
mit der Kreisfrequenz ω = 2πf
Zeit: t
Frequenz: f
imaginäre Einheit: j
Laufparameter des Fensters: τThe Fourier transformation takes place according to the relationship:
Figure 00090001
with the angular frequency ω = 2πf
Time: t
Frequency: f
imaginary unit: j
Running parameters of the window: τ

Die sogenannte Fensterfunktion g(t – τ) ist im Rahmen des Ausführungsbeispiels eine Rechteckfensterfunktion, d.h. die Fensterfunktion g(t – τ) ist „1“ innerhalb des Fensters und „0“ außerhalb des Fensters. Die Fensterlänge ist frei wählbar und bestimmt über welchen Zeitraum der Substrattemperaturverlauf Tse(t) bei der Ermittlung der Fouriertransformierten F(Tse(t)) berücksichtigt werden soll, wobei im Rahmen des Ausführungsbeispiels die Fensterlänge 60 Sekunden beträgt. Selbstverständlich sind aber auch andere aus der Signalverarbeitung bekannte Fensterfunktionen möglich. Der Substrattemperaturverlauf Tse(t) wird solchermaßen in den Frequenzbereich transformiert. The so-called window function g (t-τ) is a rectangular window function in the context of the exemplary embodiment. the window function g (t - τ) is "1" within the window and "0" outside the window. The window length is freely selectable and determines over which period of time the substrate temperature profile Tse (t) is to be taken into account when determining the Fourier transform F (Tse (t)), wherein in the exemplary embodiment the window length is 60 seconds. Of course, other known from the signal processing window functions are possible. The substrate temperature profile Tse (t) is thus transformed into the frequency domain.

Die Fouriertransformierte F(Tse(t)) wird anschließend einer Multiplikationseinheit 9 als Eingangsgröße zugeführt. Die Multiplikationseinheit 9 ermittelt eine frequenzabhängige Temperaturfunktion T1(jω), indem sie die Fouriertransformierte F(Tse(t)) mit einer frequenzabhängigen Temperaturübertragungsfunktion H1(jω) im Frequenzbereich multipliziert, wobei die Temperaturübertragungsfunktion H1(jω) das frequenzabhängige Temperaturübertragungsverhalten von dem Substrattemperaturverlauf T(se(t)) zum Temperaturverlauf Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 im Frequenzbereich angibt. T1(jω) = F(Tse(t))·H1(jω) (2) The Fourier transform F (Tse (t)) then becomes a multiplication unit 9 supplied as input. The multiplication unit 9 determines a frequency-dependent temperature function T1 (jω) by multiplying the Fourier transform F (Tse (t)) by a frequency-dependent temperature transfer function H1 (jω) in the frequency domain, wherein the temperature transfer function H1 (jω) determines the frequency-dependent temperature transfer behavior from the substrate temperature curve T (se (t ) indicates the temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1 in the frequency domain. T1 (jω) = F (Tse (t)) * H1 (jω) (2)

Anschließend wird die Temperaturfunktion T1(jω) in den Zeitbereich von einer Fourierrücktransformationseinheit 10 fourierrücktransformiert und solchermaßen der Temperaturverlauf Tscht(t) des Leistungshalbleiterschalters T1 ermittelt. Subsequently, the temperature function T1 (jω) becomes the time domain from a Fourier back transformation unit 10 Fourierrücktransformiert and thus determines the temperature profile Tscht (t) of the power semiconductor switch T1.

Die Fourierrücktransformation erfolgt dabei innerhalb des Fensters der Fensterfunktion nach der Beziehung (3) und ist „0“ außerhalb des Fensters:

Figure 00100001
The Fourier inverse transformation takes place within the window of the window function according to relationship (3) and is "0" outside the window:
Figure 00100001

Die frequenzabhängige Temperaturübertragungsfunktion H1(jω) wird vorzugsweise einmalig empirisch, bei z.B. einem Prototypen des erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterschaltermoduls ermittelt, indem der erste Leistungshalbleiterschalter T1 mit einem elektrischen Strom, der einen sprungförmigen Verlauf aufweist, für eine bestimmte Zeit belastet wird und dabei der Temperaturverlauf Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 und der Substrattemperaturverlauf Tse(t) gemessen werden, und anschließend beide Temperaturverläufe in den Frequenzbereich fouriertransformiert werden. Die frequenzabhängige Temperaturübertragungsfunktion H1(jω) ergibt sich als Quotient der Fouriertransformierten des gemessenen Temperaturverlaufs Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 dividiert durch die Fouriertransformierte des gemessenen Substrattemperaturverlaufs Tse(t). Die frequenzabhängige Temperaturübertragungsfunktion H1(jω) wird anschließend gespeichert. The frequency dependent temperature transfer function H1 (jω) is preferably determined once empirically, e.g. a prototype of the power semiconductor switch module according to the invention determined by the first power semiconductor switch T1 is charged with an electric current having a sudden waveform for a certain time and thereby the temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1 and the substrate temperature Tse (t) are measured , and then both temperature curves are Fourier transformed into the frequency domain. The frequency-dependent temperature transfer function H1 (jω) results as a quotient of the Fourier transform of the measured temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1 divided by the Fourier transform of the measured substrate temperature profile Tse (t). The frequency-dependent temperature transfer function H1 (jω) is then stored.

Alternativ kann die frequenzabhängige Temperaturübertragungsfunktion H1(jω) z.B. aber auch in Form einer empirisch ermittelten frequenzabhängigen Näherungsfunktion vorliegen. Alternatively, the frequency-dependent temperature transfer function H1 (jω) may be e.g. but also in the form of an empirically determined frequency-dependent approximation function.

In 4 ist eine weitere Ausbildung der Temperaturermittlungseinheit 5 des erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterschaltermoduls 1 in Form einer blockförmigen Darstellung dargestellt. Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine gegenüber der in 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung verbesserte Ausführungsform, wobei in 4 gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wir in 3. Die in 4 dargestellte Ausführungsform der Erfindung berücksichtigt zusätzlich den Einfluss der ersten Diode D1 auf den Substrattemperaturverlauf Tse(t) und auf den Temperaturverlauf Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1, so dass die Ausbildung der Erfindung gemäß 4 den Temperaturverlauf Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 noch genauer ermittelt als die Ausbildung der Erfindung gemäß 3. In 4 is another embodiment of the temperature detection unit 5 the power semiconductor switch module according to the invention 1 shown in the form of a block-shaped representation. At the in 4 illustrated embodiment is a relation to the in 3 illustrated embodiment of the invention improved embodiment, wherein in 4 the same elements are provided with the same reference numerals we are in 3 , In the 4 illustrated embodiment of the invention additionally takes into account the influence of the first diode D1 on the substrate temperature Tse (t) and on the temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1, so that the embodiment of the invention according to 4 the temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1 even more accurately determined as the embodiment of the invention according to 3 ,

Die Ausbildung der Erfindung gemäß 4 entspricht vom Grundaufbau her der Ausbildung der Erfindung gemäß 3. Gleiche Elemente sind in 4 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in 3. Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß 4 erfolgt die Ermittlung der frequenzabhängigen Temperaturfunktion T1(jω) durch Multiplikation der Fouriertransformierten F(Tse(t) mit der frequenzabhängigen Temperaturübertragungsfunktion H1(jω) wenn der erste Leistungshalbleiterschalter T1 eingeschaltet ist und die Ermittlung der frequenzabhängigen Temperaturfunktion T1(jω) durch Multiplikation der Fouriertransformierten F(Tse(t)) mit einer frequenzabhängigen Diodentemperatureinflussfunktion H2(jω), wenn der erste Leistungshalbleiterschalter T1 ausgeschaltet ist und der Laststrom I durch die auf dem Substrat 3 angeordnete erste Diode D1 fließt. The embodiment of the invention according to 4 corresponds to the basic structure of the training of the invention according to 3 , Same elements are in 4 provided with the same reference numerals as in 3 , In the embodiment of the invention according to 4 the determination of the frequency-dependent temperature function T1 (jω) by multiplication of the Fourier transform F (Tse (t) with the frequency-dependent temperature transfer function H1 (jω) when the first power semiconductor switch T1 is turned on and the determination of the frequency-dependent temperature function T1 (jω) by multiplying the Fourier transform F (Tse (t)) having a frequency-dependent diode temperature influence function H2 (jω) when the first power semiconductor switch T1 is turned off and the load current I through the on the substrate 3 arranged first diode D1 flows.

Im Rahmen des Ausführungsbeispiels erfolgt die Ermittlung der frequenzabhängigen Temperaturfunktion T1(jω) durch Multiplikation der Fouriertransformierten F(Tse(t)) mit einem Faktor von „1“, wenn der erste Leistungshalbleiterschalter T1 ausgeschaltet ist und kein Laststrom I durch die erste Diode D1 fließt. Anstatt der Verwendung eines konstanten Faktors von „1“ sind jedoch auch andere komplexere Funktionen denkbar. In the exemplary embodiment, the determination of the frequency-dependent temperature function T1 (jω) by multiplying the Fourier transform F (Tse (t)) by a factor of "1", when the first power semiconductor switch T1 is turned off and no load current I flows through the first diode D1 , However, instead of using a constant factor of "1", other more complex functions are also conceivable.

Die Temperaturermittlungseinheit 5 weist zur Steuerung, ob zur Ermittlung der Temperaturfunktion T1(jω) die Temperaturübertragungsfunktion H1(jω), die Diodentemperatureinflussfunktion H2(jω) oder der Faktor „1“ mit der Fouriertransformierten F(Tse(t)) multipliziert werden soll, einen Schalter A1 auf. Der Schalter A1 ist in der 4 dargestellten linken Stellung, wenn der erste Leistungshalbleiterschalter T1 eingeschaltet ist. Der Schalter A1 ist in Mittelstellung, wenn der erste Leistungshalbleiterschalter T1 ausgeschaltet ist und der Laststrom I durch die auf dem Substrat 3 angeordnete erste Diode D1 fließt. Der Schalter A1 ist in der rechten Stellung, wenn der erste Leistungshalbleiterschalter T1 ausgeschaltet ist und kein Laststrom I durch die erste Diode D1 fließt. The temperature detection unit 5 For controlling the temperature function T1 (jω), the temperature transfer function H1 (jω), the diode temperature influence function H2 (jω) or the factor "1" is multiplied by the Fourier transform F (Tse (t)) to control a switch A1 , The switch A1 is in the 4 shown left position when the first power semiconductor switch T1 is turned on. The switch A1 is in the middle position when the first power semiconductor switch T1 is turned off and the load current I through the on the substrate 3 arranged first diode D1 flows. The switch A1 is in the right position when the first power semiconductor switch T1 is turned off and no load current I flows through the first diode D1.

Die frequenzabhängige Diodentemperatureinflussfunktion H2(jω) wird vorzugsweise einmalig empirisch bei z.B. einem Prototyp des erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterschaltermoduls ermittelt, indem die erste Diode D1 mit einem elektrischen Strom, der einen sprungförmigen Verlauf aufweist, für eine bestimmte Zeit belastet wird und dabei der Temperaturverlauf Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 und der Substrattemperaturverlauf Tse(t) gemessen werden, und anschließend beide Temperaturverläufe in den Frequenzbereich fouriertransformiert werden. Die frequenzabhängige Diodentemperatureinflussfunktion H2(jω) ergibt sich als Quotient der Fouriertransformierten des gemessenen Temperaturverlaufs Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 dividiert durch die Fouriertransformierte des gemessenen Substrattemperaturverlaufs Tse(t). Die Diodentemperatureinflussfunktion H2(jω) beschreibt den Einfluss der ersten Diode D1 auf den Substrattemperaturverlauf Tse(t) und auf den Temperaturverlauf Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 The frequency-dependent diode temperature influence function H2 (jω) is preferably determined once empirically at e.g. a prototype of the power semiconductor switch module according to the invention determined by the first diode D1 is charged with an electric current having a sudden waveform for a certain time and thereby the temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1 and the substrate temperature Tse (t) are measured , and then both temperature curves are Fourier transformed into the frequency domain. The frequency-dependent diode temperature influence function H2 (jω) results as a quotient of the Fourier transform of the measured temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1 divided by the Fourier transform of the measured substrate temperature profile Tse (t). The diode temperature influence function H2 (jω) describes the influence of the first diode D1 on the substrate temperature profile Tse (t) and on the temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1

Alternativ kann die frequenzabhängige Diodentemperatureinflussfunktion aber auch z.B. in Form einer empirisch ermittelten frequenzabhängigen Näherungsfunktion vorliegen. Alternatively, however, the frequency dependent diode temperature influence function may also be e.g. in the form of an empirically determined frequency-dependent approximation function.

Der Laststrom I fließt im Rahmen des Ausführungsbeispiels durch die erste Diode D1, wenn der erste Leitungshalbleiterschalter T1 ausgeschaltet ist und der zweite Leitungshalbleiterschalter T2 gerade ausgeschaltet worden ist, im Zeitraum zwischen dem Ausschalten des zweiten Leitungshalbleiterschalters T2 und dem Wiedereinschalten des zweiten Leitungshalbleiterschalters T2. Die Steuereinheit 6 übermittelt im Rahmen des Ausführungsbeispiels ein von den Ansteuersignale S1 und S2 abhängiges Zustandssignal Z an die Temperaturermittlungseinheit 5, die in Abhängigkeit des Zustandssignals Z die Stellung des Schalters A1 steuert. Alternativ kann aber auch mittels einer Strommesseinrichtung gemessen werden ob durch die erste Diode D1 gerade der Laststrom I fließt oder nicht und ein entsprechendes Zustandssignal Z von der Steuereinheit 6 erzeugt werden. In the embodiment, the load current I flows through the first diode D1 when the first line semiconductor switch T1 is turned off and the second line semiconductor switch T2 has just been turned off in the period between the turn-off of the second line semiconductor switch T2 and the restart of the second line semiconductor switch T2. The control unit 6 transmitted within the context of the embodiment of a dependent of the drive signals S1 and S2 state signal Z to the temperature detection unit 5 which controls the position of the switch A1 as a function of the state signal Z. Alternatively, however, it can also be measured by means of a current measuring device whether the load current I flows through the first diode D1 or not and a corresponding state signal Z from the control unit 6 be generated.

In 5 ist eine weitere Ausbildung einer Temperaturermittlungseinheit 5 des erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterschaltermoduls 1 in Form einer blockförmigen Darstellung dargestellt. Die Ausbildung der Erfindung gemäß 5 entspricht der Ausbildung der Erfindung gemäß 3, wobei die Fouriertransformationseinheit 8, die Multiplikationseinheit 9 und die Fourierrücktransformationseinheit 10 durch eine Faltungseinheit 15 ersetzt wurden. In 5 is another embodiment of a temperature detection unit 5 the power semiconductor switch module according to the invention 1 shown in the form of a block-shaped representation. The embodiment of the invention according to 5 corresponds to the embodiment of the invention according to 3 , wherein the Fourier transform unit 8th , the multiplication unit 9 and the Fourier back transformation unit 10 through a folding unit 15 have been replaced.

Die Faltungseinheit 15 ermittelt den Temperaturverlauf Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 durch Faltung des Substrattemperaturverlaufs Tse(t) mit der Fourierrücktransformierten h1(t) der frequenzabhängigen Temperaturübertragungsfunktion H1(jω) im Zeitbereich. Die Fourierrücktransformation der frequenzabhängigen Temperaturübertragungsfunktion H1(jω) erfolgt dabei innerhalb des Fensters der Fensterfunktion nach der Beziehung (6) und ist „0“ außerhalb des Fensters.

Figure 00130001
The folding unit 15 Determines the temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1 by folding the substrate temperature profile Tse (t) with the Fourierrücktransformierten h1 (t) of the frequency-dependent temperature transfer function H1 (jω) in the time domain. The Fourier reverse transformation of the frequency-dependent temperature transfer function H1 (jω) takes place within the window of the window function according to the relationship (6) and is "0" outside the window.
Figure 00130001

Die Fourierrücktransformierte h1(t), der frequenzabhängigen Temperaturübertragungsfunktion H1(jω) wird vorzugsweise einmalig, bei z.B. einem Prototyp des erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterschaltermoduls, ermittelt und gespeichert. Der Temperaturverlauf Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 wird anschließend von der Faltungseinheit 15 durch Faltung im Zeitbereich gemäß der Beziehung (7) ermittelt: Tsch(t) = Tse(t)·h1(t) = ∫Tse(τ)·h1(t – τ)dτ (7) The Fourier reverse transformer h1 (t), the frequency-dependent temperature transfer function H1 (jω) is preferably determined and stored once, for example in a prototype of the power semiconductor switch module according to the invention. The temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1 is then by the folding unit 15 determined by convolution in the time domain according to the relationship (7): Tsch (t) = Tse (t) · h1 (t) = ∫Tse (τ) · h1 (t - τ) dτ (7)

In 6 ist eine weitere Ausbildung der Temperaturermittlungseinheit 5 des erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterschaltermoduls 1 in Form einer blockförmigen Darstellung dargestellt. Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine gegenüber der in 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung verbesserte Ausführungsform, wobei in 6 gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in 5. Die in 6 dargestellte Ausführungsform der Erfindung berücksichtigt zusätzlich den Einfluss der ersten Diode D1 auf den Substrattemperaturverlauf Tse(t) und auf den Temperaturverlauf Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1, so dass die Ausbildung der Erfindung gemäß 6 der Temperaturverlauf Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 noch genauer ermittelt als die Ausbildung der Erfindung gemäß 5. In 6 is another embodiment of the temperature detection unit 5 the power semiconductor switch module according to the invention 1 shown in the form of a block-shaped representation. At the in 6 illustrated embodiment is a relation to the in 5 illustrated embodiment of the invention improved embodiment, wherein in 6 the same elements are provided with the same reference numerals as in 5 , In the 6 illustrated embodiment of the invention additionally takes into account the influence of the first diode D1 on the substrate temperature Tse (t) and on the temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1, so that the embodiment of the invention according to 6 the temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1 determined even more accurate than the embodiment of the invention according to 5 ,

Die Ausbildung der Erfindung gemäß 6 entspricht vom Grundaufbau her der Ausbildung der Erfindung gemäß 5. Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß 6 erfolgt die Ermittlung die des Temperaturverlaufs Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 durch Faltung des Substrattemperaturverlaufs Tse(t) mit der Fourierrücktransformierten h1(t) der frequenzabhängigen Temperaturübertragungsfunktion H1(jω) im Zeitbereich, wenn der erste Leistungshalbleiterschalter T1 eingeschaltet ist, und die Ermittlung des Temperaturverlaufs Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 durch Faltung des Substrattemperaturverlaufs Tse(t) mit der Fourierrücktransformierten h2(t) der frequenzabhängigen Diodentemperaturbeeinflussungsfunktion H2(jω) im Zeitbereich, wenn der erste Leistungshalbleiterschalter T1 ausgeschaltet ist und der Laststrom I durch die auf dem Substrat 3 angeordnete erste Diode D1 fließt. The embodiment of the invention according to 6 corresponds to the basic structure of the training of the invention according to 5 , In the embodiment of the invention according to 6 the determination of the temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1 is performed by convoluting the substrate temperature profile Tse (t) with the Fourier reverse transformer h1 (t) of the frequency-dependent temperature transfer function H1 (jω) in the time domain when the first power semiconductor switch T1 is turned on and determining the temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1 by folding the substrate temperature Tse (t) with the Fourierrücktransformierten h2 (t) of the frequency dependent diode temperature influencing function H2 (jω) in the time domain, when the first power semiconductor switch T1 is turned off and the load current I by on the substratum 3 arranged first diode D1 flows.

Wenn der erste Leistungshalbleiterschalter T1 ausgeschaltet ist und kein Laststrom I durch die erste Diode D1 fließt wird im Rahmen des Ausführungsbeispiels der gemessene Substrattemperaturverlauf Tse(t) als Temperaturverlauf Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 definiert, d.h. der Temperaturverlauf Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 wird mit dem gemessenen Substrattemperaturverlauf Tse(t) gleich gesetzt. Dies ist der Übersichtlichkeit halber in 6 nicht dargestellt. Anstatt des „Gleichsetzens“ ist jedoch auch die Verwendung einer komplexeren Funktion (z.B. eine Temperaturabklingfunktion), die das Temperaturübertragungsverhalten im Zeitbereich für diesen Fall beschreibt, möglich. If the first power semiconductor switch T1 is switched off and no load current I flows through the first diode D1, the measured substrate temperature profile Tse (t) is defined as the temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1, ie the temperature profile Tsch (t) of the first Power semiconductor switch T1 is set equal to the measured substrate temperature profile Tse (t). This is for clarity in 6 not shown. However, instead of "equating", it is also possible to use a more complex function (eg, a temperature decay function) that describes the temperature transfer behavior in the time domain for this case.

Die Ermittlung der Fourierrücktransformierten h2(t) der frequenzabhängigen Diodentemperaturbeeinflussungsfunktion H2(jω) erfolgt innerhalb des Fensters der Fensterfunktion nach der Beziehung (8) und ist „0“ außerhalb des Fensters. The determination of the inverse Fourier transform h2 (t) of the frequency-dependent diode temperature influencing function H2 (jω) occurs within the window of the window function according to the relation (8) and is "0" outside the window.

Figure 00140001
Figure 00140001

Der Temperaturverlauf Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 wird von der Faltungseinheit 9 durch Faltung im Zeitbereich gemäß der Beziehung (9), wenn der erste Leistungshalbleiterschalter T1 ausgeschaltet ist und der Laststrom I durch die auf dem Substrat 3 angeordnete erste Diode D1 fließt, ermittelt. Tsch(t) = Tse(t)·h2(t) = ∫Tse(τ)·h2(t – τ)dτ (9) The temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1 is from the folding unit 9 by convolution in the time domain according to the relationship (9) when the first power semiconductor switch T1 is turned off and the load current I by that on the substrate 3 arranged first diode D1 flows, determined. Tsch (t) = Tse (t) · h2 (t) = ∫Tse (τ) · h2 (t - τ) dτ (9)

Die Temperaturermittlungseinheit 5 weist zur Steuerung, ob zur Ermittlung des Temperaturverlaufs Tsch(t) des ersten Leistungshalbleiterschalters T1 die Fourierrücktransformierte h1(t) der frequenzabhängigen Temperaturübertragungsfunktion H1(jω) oder die Fourierrücktransformierte h2(t) der frequenzabhängigen Diodentemperaturbeeinflussungsfunktion H2(jω) mit dem Substrattemperaturverlauf Tse(t) gefaltet werden soll einen Schalter A2 auf. Der Schalter A2 ist in der 6 dargestellten linken Stellung, wenn der erste Leistungshalbleiterschalter T1 eingeschaltet ist. Der Schalter A2 ist in der rechten Stellung, wenn der erste Leistungshalbleiterschalter T1 ausgeschaltet ist und der Laststrom I durch die auf dem Substrat 3 angeordnete erste Diode D1 fließt. The temperature detection unit 5 For controlling the temperature profile Tsch (t) of the first power semiconductor switch T1, the Fourier reverse transformer h1 (t) of the frequency-dependent temperature transfer function H1 (jω) or the Fourier reverse transformer h2 (t) of the frequency-dependent diode temperature influencing function H2 (jω) has the substrate temperature profile Tse (t ) is to be folded on a switch A2. The switch A2 is in the 6 shown left position when the first power semiconductor switch T1 is turned on. The switch A2 is in the right position when the first power semiconductor switch T1 is turned off and the load current I through the on the substrate 3 arranged first diode D1 flows.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass wenn, wie in der Technik häufig üblich, der Substrattemperaturverlauf nicht in Form eines analogen Signals sondern in Form einen digitalisierten Signals bei dem der Substrattemperaturverlauf in Form von zeitlich äquidistant beabstandeten Substrattemperaturwerten vorliegt, anstatt der oben beschriebenen Fouriertransformation bzw. Fourierrücktransformation eines analogen Signals die sogenannte Diskrete Fouriertransformation (DFT) bzw. Diskrete Fourierrücktransformation (iDFT) zu verwenden ist. Die Diskrete Fouriertransformation kann dabei z.B. in Form der sogenannten Fast-Fouriertransformation oder Short Time Fourriertransformation vorliegen. Die Fourierrücktransformation kann dabei z.B. in Form der sogenannten Fast-Fourierrücktransformation oder Short Time Fourrierrücktransformation vorliegen. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff Fouriertransformation sowohl die Fouriertransformation eines analogen Signals als auch die Diskrete Fouriertransformation verstanden wird. Die Fouriertransformation und Fourierrücktransformation sind allgemein bekannter Stand der Technik. It should be noted at this point that if, as is common in the art, the substrate temperature profile is not in the form of an analog signal but in the form of a digitized signal in which the substrate temperature profile is in the form of equidistantly spaced substrate temperature values, instead of the Fourier transform or the above described Fourier backward transformation of an analog signal to use the so-called discrete Fourier transform (DFT) or discrete Fourier back transformation (iDFT). The discrete Fourier transform may be e.g. in the form of the so-called fast Fourier transformation or short-time Fourier transformation. The Fourier reverse transformation may be e.g. in the form of the so-called fast Fourier back transformation or short time Fourier back transformation. It should be noted at this point that in the context of the present invention the term Fourier transformation is understood to mean both the Fourier transformation of an analog signal and the discrete Fourier transformation. The Fourier transform and Fourier back transform are well known in the art.

Weiterhin sei an dieser Stelle angemerkt, dass im Rahmen der Erfindung mittels der Fouriertransformation die Amplituden- und Phaseninformation des Spektrums für mindestens einen vordefinierten Frequenzbereich oder mindestens eine vordefinierte Frequenz des Spektrums ermittelt wird und die Fourierrücktransformation entsprechend anhand dieser Amplituden- und Phaseninformation durchgeführt wird. Furthermore, it should be noted at this point that the amplitude and phase information of the spectrum for at least one predefined frequency range or at least one predefined frequency of the spectrum is determined within the scope of the invention by means of the Fourier transformation and the Fourier reverse transformation is carried out correspondingly on the basis of this amplitude and phase information.

Ferner sei angemerkt, dass die Temperaturermittlungseinheit und die Steuereinheit in Form von Hardware oder Software oder in Form einer Kombination von Hardware und Software vorliegen können. It should also be noted that the temperature detection unit and the control unit may be in the form of hardware or software or in the form of a combination of hardware and software.

Claims (6)

Verfahren zur Ermittlung des Temperaturverlaufs (Tsch(t)) eines auf einem Substrat (3) angeordneten ersten Leistungshalbleiterschalters (T1) eines Leistungshalbleiterschaltermoduls (1) mit folgenden Verfahrensschritten: a) Ermittlung eines Substrattemperaturverlaufs (Tse(t)) des Substrats (3) mittels eines auf dem Substrat (3) angeordneten Temperatursensors (18), b) Ermittlung einer Fouriertransformierten (F(Tse(t)) durch Fouriertransformation des Substrattemperaturverlaufs (Tse(t)), c) Ermittlung einer frequenzabhängigen Temperaturfunktion (T1(jω)) durch Multiplikation der Fouriertransformierten (F(Tse(t)) mit einer frequenzabhängigen Temperaturübertragungsfunktion (H1(jω)), wobei die Temperaturübertragungsfunktion (H1(jω)) das frequenzabhängige Temperaturübertragungsverhalten von dem Substrattemperaturverlauf (Tse(t)) zum Temperaturverlauf (Tsch(t)) des ersten Leistungshalbleiterschalters (T1) im Frequenzbereich angibt, d) Ermittlung des Temperaturverlaufs (Tsch(t)) des ersten Leistungshalbleiterschalters (T1) durch Fourierrücktransformation der Temperaturfunktion (T1(jω)). Method for determining the temperature profile (Tsch (t)) of a on a substrate ( 3 ) arranged first power semiconductor switch (T1) of a power semiconductor switch module ( 1 ) with the following process steps: a) determination of a substrate temperature profile (Tse (t)) of the substrate ( 3 ) by means of one on the substrate ( 3 ) arranged temperature sensor ( 18 ), b) determination of a Fourier transform (F (Tse (t)) by Fourier transformation of the substrate temperature profile (Tse (t)), c) determination of a frequency-dependent temperature function (T1 (jω)) by multiplication of the Fourier transform (F (Tse (t)) having a frequency-dependent temperature transfer function (H1 (jω)), the temperature transfer function (H1 (jω)) indicating the frequency-dependent temperature transfer behavior from the substrate temperature history (Tse (t)) to the temperature history (Tsch (t)) of the first power semiconductor switch (T1) in the frequency domain, d) determination of the temperature profile (Tsch (t)) of the first power semiconductor switch (T1) by Fourier reverse transformation of the temperature function (T1 (jω)). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der frequenzabhängigen Temperaturfunktion (T1(jω)) durch Multiplikation der Fouriertransformierten (F(Tse(t)) mit der frequenzabhängigen Temperaturübertragungsfunktion (H1(jω)) erfolgt, wenn der erste Leistungshalbleiterschalter (T1) eingeschaltet ist, und dass die Ermittlung der frequenzabhängigen Temperaturfunktion (T1(jω)) durch Multiplikation der Fouriertransformierten (F(Tse(t)) mit einer frequenzabhängigen Diodentemperatureinflussfunktion (H2(jω)) erfolgt, wenn der erste Leistungshalbleiterschalter (T1) ausgeschaltet ist und ein Laststrom (I) durch eine auf dem Substrat (3) angeordnete erste Diode (D1) fließt. Leistungshalbleiterschaltermodul aufweisend, – ein Substrat (3) und ein auf dem Substrat (3) angeordneter Temperatursensor (18), der zur Ermittlung eines Substrattemperaturverlaufs (Tse(t)) des Substrats (3) ausgebildet ist, – ein auf dem Substrat (3) angeordneter erster Leistungshalbleiterschalter (T1), – eine Fouriertransformationseinheit (8), die zur Ermittlung einer Fouriertransformierten (FTse(t)) durch Fouriertransformation des Substrattemperaturverlaufs (Tse(t)) ausgebildet ist, – eine Multiplikationseinheit (9), die zur Ermittlung einer frequenzabhängigen Temperaturfunktion (T1(jω)) durch Multiplikation der Fouriertransformierten (FTse(t)) mit einer frequenzabhängigen Temperaturübertragungsfunktion (H1(jω)) ausgebildet ist, wobei die Temperaturübertragungsfunktion (H1(jω)) das frequenzabhängige Temperaturübertragungsverhalten von dem Substrattemperaturverlauf (Tse(t)) zum Temperaturverlauf (Tsch(t)) des ersten Leistungshalbleiterschalters (T1) im Frequenzbereich angibt, und – eine Fourierrücktransformationseinheit (10), die zur Ermittlung des Temperaturverlaufs (Tsch(t)) des ersten Leistungshalbleiterschalters (T1) durch Fourierrücktransformation der Temperaturfunktion (T1(jω)) ausgebildet ist. Verfahren zur Ermittlung des Temperaturverlaufs (Tsch(t)) eines auf einem Substrat (3) angeordneten ersten Leistungshalbleiterschalters (T1) eines Leistungshalbleiterschaltermoduls (1) mit folgenden Verfahrensschritten: a) Ermittlung eines Substrattemperaturverlaufs (Tse(t)) des Substrats (3) mittels eines auf dem Substrat (3) angeordneten Temperatursensors (18), b) Ermittlung des Temperaturverlaufs (Tsch(t)) des ersten Leistungshalbleiterschalters (T1) durch Faltung des Substrattemperaturverlaufs (Tse(t)) mit der Fourierrücktransformierten (h1(t)) einer frequenzabhängigen Temperaturübertragungsfunktion (H1(jω)), wobei die Temperaturübertragungsfunktion (H1(jω)) das frequenzabhängige Temperaturübertragungsverhalten von dem Substrattemperaturverlauf (Tse(t)) zum Temperaturverlauf (Tsch(t)) des ersten Leistungshalbleiterschalters (T1) im Frequenzbereich angibt. A method according to claim 1, characterized in that the determination of the frequency-dependent temperature function (T1 (jω)) by multiplying the Fourier transform (F (Tse (t)) with the frequency-dependent temperature transfer function (H1 (jω)) takes place when the first power semiconductor switch (T1 ) is turned on, and that the determination of the frequency-dependent temperature function (T1 (jω)) by multiplying the Fourier transform (F (Tse (t)) with a frequency-dependent diode temperature influence function (H2 (jω)), when the first power semiconductor switch (T1) is turned off and a load current (I) through one on the substrate ( 3 ) arranged first diode (D1) flows. Power semiconductor switch module comprising, - a substrate ( 3 ) and one on the substrate ( 3 ) arranged temperature sensor ( 18 ) for determining a substrate temperature profile (Tse (t)) of the substrate ( 3 ), - one on the substrate ( 3 ) arranged first power semiconductor switch (T1), - a Fourier transformation unit ( 8th ), which is designed to determine a Fourier transform (FTse (t)) by Fourier transformation of the substrate temperature profile (Tse (t)), - a multiplication unit ( 9 ), which is designed to determine a frequency-dependent temperature function (T1 (jω)) by multiplying the Fourier transform (FTse (t)) with a frequency-dependent temperature transfer function (H1 (jω)), wherein the temperature transfer function (H1 (jω)) the frequency-dependent temperature transfer behavior of the substrate temperature profile (Tse (t)) to the temperature profile (Tsch (t)) of the first power semiconductor switch (T1) in the frequency domain indicates, and - a Fourierrücktransformationseinheit ( 10 ), which is designed to determine the temperature profile (Tsch (t)) of the first power semiconductor switch (T1) by Fourier reverse transformation of the temperature function (T1 (jω)). Method for determining the temperature profile (Tsch (t)) of a on a substrate ( 3 ) arranged first power semiconductor switch (T1) of a power semiconductor switch module ( 1 ) with the following method steps: a) determination of a substrate temperature profile (Tse (t)) of the substrate ( 3 ) by means of one on the substrate ( 3 ) arranged temperature sensor ( 18 b) determining the temperature profile (Tsch (t)) of the first power semiconductor switch (T1) by convoluting the substrate temperature profile (Tse (t)) with the Fourier reverse transformed (h1 (t)) of a frequency dependent temperature transfer function (H1 (jω)), wherein the Temperature transfer function (H1 (jω)) indicating the frequency-dependent temperature transfer behavior of the substrate temperature profile (Tse (t)) to the temperature profile (Tsch (t)) of the first power semiconductor switch (T1) in the frequency domain. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Temperaturverlaufs (Tsch(t)) des ersten Leistungshalbleiterschalters (T1) durch Faltung des Substrattemperaturverlaufs (Tse(t)) mit der Fourierrücktransformierten (h1(t)) der frequenzabhängigen Temperaturübertragungsfunktion (H1(jω)) erfolgt, wenn der erste Leistungshalbleiterschalter (T1) eingeschaltet ist, und dass die Ermittlung des Temperaturverlaufs (Tsch(t)) des ersten Leistungshalbleiterschalters (T1) durch Faltung des Substrattemperaturverlaufs (Tse(t)) mit der Fourierrücktransformierten (h2(t)) einer frequenzabhängigen Diodentemperatureinflussfunktion (H2(jω)) erfolgt, wenn der erste Leistungshalbleiterschalter (T1) ausgeschaltet ist und ein Laststrom (I) durch eine auf dem Substrat (3) angeordnete erste Diode (D1) fließt. A method according to claim 4, characterized in that the determination of the temperature profile (Tsch (t)) of the first power semiconductor switch (T1) by folding the substrate temperature profile (Tse (t)) with the Fourierrücktransformierten (h1 (t)) of the frequency-dependent temperature transfer function (H1 ( jω)) occurs when the first power semiconductor switch (T1) is turned on, and that the determination of the temperature profile (Tsch (t)) of the first power semiconductor switch (T1) by folding the substrate temperature curve (Tse (t)) with the Fourierrücktransformiert (h2 (t )), a frequency-dependent diode temperature influence function (H2 (jω)) occurs when the first power semiconductor switch (T1) is turned off and a load current (I) through one on the substrate ( 3 ) arranged first diode (D1) flows. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5, wobei der Temperatursensor (18) als elektrischer NTC-Widerstand oder als elektrischer PTC-Widerstand ausgebildet ist. Method according to one of claims 1, 2, 4 or 5, wherein the temperature sensor ( 18 ) is designed as an electrical NTC resistor or as an electrical PTC resistor. Leistungshalbleiterschaltermodul aufweisend, – ein Substrat (3) und ein auf dem Substrat (3) angeordneter Temperatursensor (18), der zur Ermittlung eines Substrattemperaturverlaufs (Tse(t)) des Substrats (3) ausgebildet ist, – ein auf dem Substrat (3) angeordneter erster Leistungshalbleiterschalter (T1), und – eine Faltungseinheit (15), die zur Ermittlung des Temperaturverlaufs (Tsch(t)) des ersten Leistungshalbleiterschalters (T1) durch Faltung des Substrattemperaturverlaufs (Tse(t)) mit der Fourierrücktransformierten (h1(t)) einer frequenzabhängigen Temperaturübertragungsfunktion (H1(jω)) ausgebildet ist, wobei die Temperaturübertragungsfunktion (H1(jω)) das frequenzabhängige Temperaturübertragungsverhalten von dem Substrattemperaturverlauf (Tse(t)) zum Temperaturverlauf (Tsch(t)) des ersten Leistungshalbleiterschalters (T1) im Frequenzbereich angibt. Power semiconductor switch module comprising, - a substrate ( 3 ) and one on the substrate ( 3 ) arranged temperature sensor ( 18 ) for determining a substrate temperature profile (Tse (t)) of the substrate ( 3 ), - one on the substrate ( 3 ) arranged first power semiconductor switch (T1), and - a folding unit ( 15 ), which is designed to determine the temperature profile (Tsch (t)) of the first power semiconductor switch (T1) by folding the substrate temperature profile (Tse (t)) with the Fourier reverse transformed (h1 (t)) of a frequency-dependent temperature transfer function (H1 (jω)), wherein the temperature transfer function (H1 (jω)) indicates the frequency-dependent temperature transfer behavior from the substrate temperature history (Tse (t)) to the temperature history (Tsch (t)) of the first power semiconductor switch (T1) in the frequency domain. Leistungshalbleiterschaltermodul nach Anspruch 3 oder 7, wobei der Temperatursensor (18) als elektrischer NTC-Widerstand oder als elektrischer PTC-Widerstand ausgebildet ist. Power semiconductor switch module according to claim 3 or 7, wherein the temperature sensor ( 18 ) is designed as an electrical NTC resistor or as an electrical PTC resistor.
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