【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及宽禁带半导体器件领域，具体为一种cascode型功率模块的动态特性预测方法及系统。
技术介绍
1、有关电力电子器件的建模一直是电力电子器件研究的重点之一，其中，硅mosfet的建模已较为成熟。随着氮化镓器件技术的成熟和应用，针对gan器件的建模引起了专家学者的广泛关注。gan器件包括增强型(e-mode)氮化镓和耗尽型(p-mode)氮化镓，后者在使用时往往构建为cascode形式。关于增强型gan器件的建模，西安交通大学的王康平等人提出了增强型gan器件的分段模型，考虑了寄生电感的影响、寄生电容的非线性及器件跨导的非线性，列写了开通和关断过程的电压电流关系式，并由此计算了开关损耗，但是该拓扑结构简单，不能简单地用于cascode型功率模块。
2、谢瑞良等同样针对增强型gan器件，建立了基于双曲正切函数的连续解析模型，该模型能够精确地反映增强型gan晶体管电流-电压特性和电容-电压特性的非线性，但是这种非线性特性并不适用于强非线性场合，难以准确描述cascode型功率模块的非线性特性。
3、现有对场板结构的gan晶体管在关断状态下的结电容进行了基于物理特性的建模，建立了器件的物理参数与电气参数之间的关系，同时揭示了这些结电容非线性的物理根源，但是结果表征通过该方法搭建的模型与实际情况一致性不高。对于共源共栅型gan器件的建模，美国cpes中心进行了一系列深入的研究。为了计算共源共栅型gan器件的功率损耗，他们综合考虑了封装和pcb引入的寄生电感、结电容的非线性和晶体管自身跨导等因素，提出了共
4、上述研究现状表明，现有关于gan器件建模的研究主要集中在单管及其简单应用电路的建模上，且各自只侧重所建模型在某些方面的精确性，尚少有文献对器件间寄生参数的耦合进行全面准确的建模，以及对多参数影响下cascode型gan器件的工作模态做全面分析。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种cascode型功率模块的动态特性预测方法及系统，用以预测整体功率模块的动态特性。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种cascode型功率模块的动态特性预测方法，包括以下步骤：
4、s1、对功率模块内器件的工作状态进行分析，获取功率模块各支路的电流方向，并对功率模块内器件的工作状态划分；
5、s2、获取功率模块内器件的结电容非线性特性；
6、s3、获取功率模块内器件的跨导非线性特性；
7、s4、根据各支路的电流方向并结合有限元分析方法，获取功率模块和pcb电路板中的寄生参数；
8、s5、结合功率模块内器件的结电容非线性特性、跨导非线性特性和功率模块和pcb电路板中的寄生参数，根据对功率模块内器件的工作状态划分结果，确认各阶段之间的切换条件，构建功率模块各阶段的电压电流方程并进行求解，得到功率模块各阶段的动态特性预测结果。
9、优选的，步骤1中所述功率模块内器件的工作状态划分方法如下：
10、截止区，硅mosfet和氮化镓hemt等效于输出电容coss0和coss1；
11、在饱和区，硅mosfet和氮化镓hemt等效于受控电流源，由驱动电压vgs0和vgs1控制；
12、在变阻区，硅mosfet和氮化镓hemt等效于导通电阻rds(on)0和rds(on)1。
13、优选的，步骤2结电容非线性特性的获取方法如下：
14、获取功率模块内器件的结电容并进行拟合，得到功率模块内器件的结电容非线性特性。
15、优选的，采用插值拟合或者线性回归拟合方法对结电容并进行拟合。
16、优选的，步骤s3中跨导非线性特性的获取方法如下：
17、获取功率模块内器件的电流和电压曲线，根据电流和电压曲线提取跨导非线性特性。
18、优选的，步骤s4中寄生参数的获取方法如下：
19、基于各支路的电流方向，分别构建pcb板和功率模块的三维物理模型，搭建与实际键合线参数相同的键合线模型，定义电流流入source点和电流流出sink点，再通过有限元仿真得到功率模块和pcb板的寄生参数。
20、优选的，步骤5中对各阶段的电压电流方程进行变换，得到对应的空间状态方程，采用matlab对空间状态方程求解，得到功率模块各阶段的动态特性预测结果。
21、一种cascode型功率模块的动态特性预测方法的系统，包括，
22、电流方向分析模块，用于对功率模块内器件的工作状态进行分析，获取功率模块各支路的电流方向，并对功率模块内器件的工作状态划分；
23、结电容特性模块，用于获取功率模块内器件的结电容非线性特性；
24、跨导特性模块，用于获取功率模块内器件的跨导非线性特性；
25、寄生参数模块，用于根据各支路的电流方向并结合有限元分析方法，获取功率模块和pcb电路板中的寄生参数；
26、动态特性预测模块，用于结合功率模块内器件的结电容非线性特性、跨导非线性特性和功率模块和pcb电路板中的寄生参数，根据对功率模块内器件的工作状态划分结果，确认各阶段之间的切换条件，构建功率模块各阶段的电压电流方程并进行求解，得到功率模块各阶段的动态特性预测结果。
27、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
28、本专利技术提供的一种cascode型功率模块的动态特性预测方法，分析了高压氮化镓hemt和低电压硅mosfet组成的cascode结构功率模块的分别在开通过程和关断过程的寄生电感分布，考虑了低压硅mosfet和高压的非线性，分析了相邻开关模态的切换条件，分析了不同条件下开关模态的不同开关顺序，分析各个开关模态的电路并得到了相应的空间状态方程，通过空间状态方程得到一定条件下的数值解，解得整个开关过程的各个电压电流值。
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1.一种cascode型功率模块的动态特性预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种cascode型功率模块的动态特性预测方法，其特征在于，步骤1中所述功率模块内器件的工作状态划分方法如下：
3.根据权利要求1所述的一种cascode型功率模块的动态特性预测方法，其特征在于，步骤2结电容非线性特性的获取方法如下：
4.根据权利要求3所述的一种cascode型功率模块的动态特性预测方法，其特征在于，采用插值拟合或者线性回归拟合方法对结电容并进行拟合。
5.根据权利要求1所述的一种cascode型功率模块的动态特性预测方法，其特征在于，步骤S3中跨导非线性特性的获取方法如下：
6.根据权利要求1所述的一种cascode型功率模块的动态特性预测方法，其特征在于，步骤S4中寄生参数的获取方法如下：
7.根据权利要求1所述的一种cascode型功率模块的动态特性预测方法，其特征在于，步骤5中对各阶段的电压电流方程进行变换，得到对应的空间状态方程，采用MATLAB对空间状态方程求解，得到功率模块各
8.一种执行权利要求1-7任一项所述一种cascode型功率模块的动态特性预测方法的系统，其特征在于，包括，
...【技术特征摘要】
1.一种cascode型功率模块的动态特性预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种cascode型功率模块的动态特性预测方法，其特征在于，步骤1中所述功率模块内器件的工作状态划分方法如下：
3.根据权利要求1所述的一种cascode型功率模块的动态特性预测方法，其特征在于，步骤2结电容非线性特性的获取方法如下：
4.根据权利要求3所述的一种cascode型功率模块的动态特性预测方法，其特征在于，采用插值拟合或者线性回归拟合方法对结电容并进行拟合。
5.根据权利要求1所述的一种cascode型...
【专利技术属性】
技术研发人员：卓放，宋瑞杰，王丰，夏镔冰，田嘉琛，高鹏宇，程思悦，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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