半导体电路的过热检测方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及功率半导体领域，特别涉及一种半导体电路的过热检测方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.半导体电路是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动类产品，其将功率开关器件和高压驱动电路集成在一起，并内藏有过电压、过电流和过热等故障检测电路。
3.一般方案，有些半导体电路没有热敏电阻，也没有相应的采样控制功能。有些方案在内部放置有热敏电阻，可以将功率芯片产生的热量通过基板和塑封料传递，从而改变其阻值。内部驱动芯片或外部mcu通过引脚，检测热敏电阻的阻值，通过软件比较运算，判断半导体电路的温度是否过高。
4.但是，在一些异常情况发生时，往往温升不会缓慢增加，而是存在一个突然的跳变。比如负载短路，输入电压异常等，造成功率器件的快速温升，此时如果还是依靠监测热敏电阻检测到的绝对温度做衡量，因为温度传导时差的存在，可能在热敏电阻达到温度上限之前，功率器件就已经被损坏。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提出一种半导体电路的过热检测方法，旨在解决现有的半导体电路的过热检测方法可能会导致功率器件损坏的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提出一种半导体电路的过热检测方法，所述半导体电路包括金属基板、功率芯片和热敏电阻，所述功率芯片和所述热敏电阻分别设于所述金属基板上并与其电连接，所述功率芯片所产生的热量通过所述金属基板传递给所述热敏电阻，所述半导体电路的过热检测方法包括：
7.获取所述热敏电阻的阻值以及其在预设时间内的波动值；
8.若所述热敏电阻的阻值大于预设阈值，则判断所述半导体电路的内部温度过高；和/或，
9.若所述波动值超出预设的波动范围，则判断所述半导体电路的内部温度过高。
10.优选地，当判断所述半导体电路的内部温度过高时，所述半导体电路的过热检测方法还包括：
11.控制所述半导体电路降频。
12.优选地，当判断所述半导体电路的内部温度过高时，所述半导体电路的过热检测方法还包括：
13.控制所述半导体电路减小电流。
14.优选地，当判断所述半导体电路的内部温度过高时，所述半导体电路的过热检测方法还包括：
15.控制所述半导体电路关断。
16.本发明还提出一种半导体电路的过热检测装置，所述半导体电路包括金属基板、功率芯片和热敏电阻，所述功率芯片和所述热敏电阻分别设于所述金属基板上并与其电连接，所述功率芯片所产生的热量通过所述金属基板传递给所述热敏电阻，所述半导体电路的过热检测装置包括：
17.数据获取模块，用于获取热敏电阻的阻值以及其在预设时间内的波动值；
18.第一判断模块，用于若所述热敏电阻的阻值大于预设阈值，则判断所述半导体电路的内部温度过高；和/或，
19.第二判断模块，用于若所述波动值超出预设的波动范围，则判断所述半导体电路的内部温度过高。
20.优选地，所述半导体电路的过热检测装置还包括：
21.第一控制模块，用于控制所述半导体电路降频。
22.优选地，所述半导体电路的过热检测装置还包括：
23.第二控制模块，用于控制所述半导体电路减小电流。
24.优选地，所述半导体电路的过热检测装置还包括：
25.第三控制模块，用于控制所述半导体电路关断。
26.本发明进一步提出一种半导体电路的过热检测设备，该半导体电路的过热检测设备包括：
27.存储器，用于存储计算机程序；
28.处理器，用于执行所述计算机程序时，实现前述所记载的半导体电路的过热检测方法，该半导体电路的过热检测方法至少包括以下步骤：
29.获取所述热敏电阻的阻值以及其在预设时间内的波动值；
30.若所述热敏电阻的阻值大于预设阈值，则判断所述半导体电路的内部温度过高；和/或，
31.若所述波动值超出预设的波动范围，则判断所述半导体电路的内部温度过高。
32.本发明还进一步提出一种存储介质，该存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现前述所记载的半导体电路的过热检测方法，该半导体电路的过热检测方法至少包括以下步骤：
33.获取所述热敏电阻的阻值以及其在预设时间内的波动值；
34.若所述热敏电阻的阻值大于预设阈值，则判断所述半导体电路的内部温度过高；和/或，
35.若所述波动值超出预设的波动范围，则判断所述半导体电路的内部温度过高。
36.与现有技术相比，本发明实施例的有益技术效果在于：
37.本发明所提出的半导体电路的过热检测方法，其不仅可根据热敏电阻的阻值判断半导体电路的温度是否过高，同时还可根据热敏电阻的阻值在预设时间内的波动值判断半导体电路的温度是否过高，如此，可避免出现因温度突变而导致的功率器件损坏，从而保证半导体电路的使用安全。
附图说明
38.图1为本发明一实施例中半导电路的过热检测方法的流程图；
39.图2为本发明实施例中半导体电路的结构示意图；
40.图3为本发明一实施中半导体电路的过热检测装置的功能模块图。
具体实施方式
41.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。
43.另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
44.本发明提到的半导体电路，是一种将功率开关器件和高压驱动电路等集成在一起，并在外表进行密封封装的一种电路模块，在电力电子领域应用广泛，如驱动电机的变频器、各种逆变电压、变频调速、冶金机械、电力牵引、变频家电等领域应用。这里的半导体电路还有多种其他的名称，如模块化智能功率系统(modular intelligent power system，mips)、智能功率模块(intelligent power module，ipm)，或者称为混合集成电路、功率半导体模块、功率模块等名称。在本发明的以下实施例中，统一称为模块化智能功率系统(mips)。
45.实施例一
46.请参见图1-2，本发明实施例提出一种模块化智能功率系统的过热检测方法，该模块化智能功率系统的过热检测方法包括以下步骤：
47.s10，获取热敏电阻的阻值以及其在预设时间内的波动值；
48.s20，若热敏电阻的阻值大于预设阈值，则判断半导体电路的内部温度过高；和/或，
49.s30，若波动值超出预设的波动范围，则判断半导体电路的内部温度过高。
50.本实施例中，模块化智能功率系统包括金属基板10、功率芯片20和热敏电阻30，功率芯片20和热敏电阻30分别设于金属基板10上并与其电连接，功率芯片20所产生的热量通过金属基板10传递给热敏电阻30。
51.作为优选，本实施例所提出的热敏电阻30可设置在靠近功率芯片20的位置处，以使得功率芯片20所产生的热量能够及时传导给热敏电阻30，使得热敏电阻30的阻值及时产生变化，从而提高热敏电阻30的检测精度。
52.进一步的，本实施例所提出的模块化智能功率系统一般设置有多个功率芯片20，为使得模块化智能功率系统能够准确检测每个功率芯片20的温度，可在金属基板10上对应设置多个热敏电阻30，多个热敏电阻30与多个功率芯片20一一对应，并且每个热敏电阻30均设置在靠近对应的功率芯片20的位置处。
53.更进一步的，本实施例所提出的热敏电阻30的阻值可通过模块化智能功率系统的内部ic进行检测，也可通过模块化智能功率系统的外部mcu进行检测，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。若通过模块化智能功率系统的外部mcu进行检测，则mcu需通过模块化智能功率系统上的引脚与热敏电阻30电连接。
54.模块化智能功率系统在使用时，功率芯片20会不断的产生热量，其所产生的热量会通过金属基板10传递给热敏电阻30，热敏电阻30的阻值会因此发生改变。热敏电阻30的阻值可通过模块化智能功率系统内置的ic或外置的mcu检测，在检测到热敏电阻30的阻值后，模块化智能功率系统的内置ic或外置mcu将据此判断其与预设阈值的大小。若热敏电阻30的阻值大于预设阈值，则表示模块化智能功率系统的内部温度过高，超出其安全温度，需控制模块化智能功率系统进行过温保护。相反，若热敏电阻30的阻值小于预设阈值，则表示半导体的内部温度正常，未超出其安全温度，无需对模块化智能功率系统进行过温保护。
55.其中，热敏电阻30分为正温度系数热敏电阻30和负温度系数热敏电阻30，正温度系数热敏电阻30也即温度与阻值成正比，温度升高，热敏电阻30的阻值增大，而负温度系数热敏电阻30也即温度与阻值成反比，温度升高，热敏电阻30的阻值减小。作为优选，本实施例所提出的热敏电阻30为负温度系数热敏电阻30，此仅为示例性的，而非限制性的，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。
56.在获取热敏电阻30的阻值时，同时会获取热敏电阻30的阻值在预设时间内的波动值，以据此判断模块化智能功率系统是否存在温度突变的情况。具体的，模块化智能功率系统的内置ic或外置mcu可获取热敏电阻30的阻值在预设时间内的波动值，在获取到该波动值后，将其与预设的波动范围进行比较，若波动值在该预设的波动范围内，则表示模块化智能功率系统不存在温度突变的情况，反之，则表示模块化智能功率系统存在温度突变的情况，需控制模块化智能功率系统进行过温保护。
57.更为具体的，假定热敏电阻30的阻值的预设波动范围为5-10欧姆/分钟，对热敏电阻30的温度波动范围为5-10摄氏度/分钟，若模块化智能功率系统的内置ic或外置mcu检测到热敏电阻30的阻值在一分钟内的变化值为7，则表示模块化智能功率系统不存在温度突变的情况，而若模块化智能功率系统的内置ic或外置mcu检测到热敏电阻30的阻值在一分钟内的变化值为15，则表示模块化智能功率系统存在温度突变的情况，需控制模块化智能功率系统进行过温保护。
58.实施例二
59.本发明实施例所提出的模块化智能功率系统的过热检测方法还包括以下步骤：
60.控制模块化智能功率系统降频。本实施例中，根据热敏电阻30的阻值和/或热敏电阻30的阻值在预设时间内的波动值，判断出模块化智能功率系统存在温度过高和/或温度突变的情况时，由模块化智能功率系统的内置ic或外置mcu控制模块化智能功率系统降频，以降低模块化智能功率系统的功率芯片20的发热。
61.实施例三
62.本发明实施例所提出的模块化智能功率系统的过热检测方法还包括以下步骤：
63.控制模块化智能功率系统减小电流。本实施例中，根据热敏电阻30的阻值和/或热敏电阻30的阻值在预设时间内的波动值，判断出模块化智能功率系统存在温度过高和/或温度突变的情况时，由模块化智能功率系统的内置ic或外置mcu控制模块化智能功率系统
减小电流，以降低模块化智能功率系统的功率芯片20的发热。
64.实施例四
65.本发明实施例所提出的模块化智能功率系统的过热检测方法还包括以下步骤：
66.控制模块化智能功率系统关断。本实施例中，根据热敏电阻30的阻值和/或热敏电阻30的阻值在预设时间内的波动值，判断出模块化智能功率系统存在温度过高和/或温度突变的情况时，由模块化智能功率系统的内置ic或外置mcu控制模块化智能功率系统关断，以使得模块化智能功率系统的功率芯片20停止发热。
67.实施例五
68.请参见图3，基于前述所提出的模块化智能功率系统的过流检测方法，本发明实施例还提出一种模块化智能功率系统的过流检测装置，该模块化智能功率系统的过流检测装置包括：
69.数据获取模块100，用于获取热敏电阻30的阻值以及其在预设时间内的波动值；
70.第一判断模块200，用于若热敏电阻30的阻值大于预设阈值，则判断模块化智能功率系统的内部温度过高；和/或，
71.第二判断模块300，用于若波动值超出预设的波动范围，则判断模块化智能功率系统的内部温度过高。
72.本实施例中，模块化智能功率系统包括金属基板10、功率芯片20和热敏电阻30，功率芯片20和热敏电阻30分别设于金属基板10上并与其电连接，功率芯片20所产生的热量通过金属基板10传递给热敏电阻30。
73.作为优选，本实施例所提出的热敏电阻30可设置在靠近功率芯片20的位置处，以使得功率芯片20所产生的热量能够及时传导给热敏电阻30，使得热敏电阻30的阻值及时产生变化，从而提高热敏电阻30的检测精度。
74.进一步的，本实施例所提出的模块化智能功率系统一般设置有多个功率芯片20，为使得模块化智能功率系统能够准确检测每个功率芯片20的温度，可在金属基板10上对应设置多个热敏电阻30，多个热敏电阻30与多个功率芯片20一一对应，并且每个热敏电阻30均设置在靠近对应的功率芯片20的位置处。
75.更进一步的，本实施例所提出的热敏电阻30的阻值可通过模块化智能功率系统的内部ic进行检测，也可通过模块化智能功率系统的外部mcu进行检测，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。若通过模块化智能功率系统的外部mcu进行检测，则mcu需通过模块化智能功率系统上的引脚与热敏电阻30电连接。
76.实施例六
77.本发明实施例所提出的模块化智能功率系统的过流检测装置还包括：
78.第一控制模块，用于控制模块化智能功率系统降频。本实施例中，第一判断模块根据热敏电阻30的阻值和/或第二判断模块根据热敏电阻30的阻值在预设时间内的波动值，判断出模块化智能功率系统存在温度过高和/或温度突变的情况时，由第一控制模块控制模块化智能功率系统降频，以降低模块化智能功率系统的功率芯片20的发热。
79.实施例七
80.本发明实施例所提出的模块化智能功率系统的过流检测装置还包括：
81.第二控制模块，用于控制模块化智能功率系统减小电流。本实施例中，第一判断模
块根据热敏电阻30的阻值和/或第二判断模块根据热敏电阻30的阻值在预设时间内的波动值，判断出模块化智能功率系统存在温度过高和/或温度突变的情况时，由第二控制模块控制模块化智能功率系统减小电流，以降低模块化智能功率系统的功率芯片20的发热。
82.实施例八
83.本发明实施例所提出的模块化智能功率系统的过流检测装置还包括：
84.第三控制模块，用于控制模块化智能功率系统关断。本实施例中，第一判断模块根据热敏电阻30的阻值和/或第二判断模块根据热敏电阻30的阻值在预设时间内的波动值，判断出模块化智能功率系统存在温度过高和/或温度突变的情况时，由第三控制模块控制模块化智能功率系统关断，以使得模块化智能功率系统的功率芯片20停止发热。
85.实施例九
86.基于前述所提出的模块化智能功率系统的过流检测方法，本发明实施例还提出一种模块化智能功率系统的过流检测设备，该模块化智能功率系统的过流检测设备包括：
87.存储器，用于存储计算机程序；
88.处理器，用于执行计算机程序时，实现前述所记载的模块化智能功率系统的过热检测方法，该模块化智能功率系统的过热检测方法至少包括以下步骤：
89.s10，获取热敏电阻30的阻值以及其在预设时间内的波动值；
90.s20，若热敏电阻30的阻值大于预设阈值，则判断模块化智能功率系统的内部温度过高；和/或，
91.s30，若波动值超出预设的波动范围，则判断模块化智能功率系统的内部温度过高。
92.实施例十
93.基于前述所提出的模块化智能功率系统的过流检测方法，本发明实施例还提出一种存储介质，该存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现前述所记载的模块化智能功率系统的过热检测方法，该模块化智能功率系统的过热检测方法至少包括以下步骤：
94.s10，获取所述热敏电阻30的阻值以及其在预设时间内的波动值；
95.s20，若热敏电阻30的阻值大于预设阈值，则判断模块化智能功率系统的内部温度过高；和/或，
96.s30，若波动值超出预设的波动范围，则判断模块化智能功率系统的内部温度过高。
97.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
98.作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
99.另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
100.集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
101.以上的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。