【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及包括形成在公共基板中或公共基板上的一个或多个功率半导体组件的电驱动设备和功率半导体模块领域，并且更具体地涉及一种用于监测电驱动设备的功率半导体模块的状况的装置和一种电驱动设备。
技术介绍
1、电驱动设备(即，电驱动器)在工业中用于不同应用，诸如在运输行业中用于驱动电机，在工艺和制造行业以及能源行业中用于驱动不同设备。在运输行业中，例如在地铁和铁路交通应用以及在海洋行业的船舶推进单元应用中，存在通常用于电力驱动器的应用。在工艺和制造行业中，电驱动器可以用于例如输送机应用、混合器应用或甚至造纸机应用。在能源行业内，电驱动器可以例如用作风力发电行业的风力涡轮机的电驱动器。
2、功率半导体可以被布置成功率半导体模块，诸如绝缘栅双极晶体管(igbt)模块，该功率半导体模块可以包括被配置为逆变器桥腿或整个逆变器桥的半导体。
3、枝晶和晶须的生长是功率半导体模块中的导致主电路中短路和对电驱动设备的严重损坏的主要故障机制中的一种。枝晶生长通常发生在阴极表面，因为金属形成物开始生长，以形成树状结构(称为枝晶)或针状结构(也称为晶须)。高电压是促进枝晶和晶须生长的重要因素。
4、在下文中，将参考附图描述现有技术，其中：
5、图1示出了根据现有技术的一个电驱动设备的基板中的枝晶生长的示例性图示。
6、图2示出了根据现有技术的另一电驱动设备的基板中的枝晶生长的示例性图示。
7、图3示出了根据现有技术的第三电驱动设备的基板中的枝晶生长的示例性图示。
8、图1
9、图2示出了根据现有技术的另一电驱动设备的基板中的枝晶生长的示例性图示。在所提供的基板中，在一定的测试时间段内，在中心的阴极4与布置在阴极4两侧的阳极10之间施加500v dc的电压。在图2的示例性图示中，测试时间段与图1的示例性图示中相同。电场和相对湿度也与图1的图示中相同。
10、在图2中，枝晶用附图标记5和6表示。在图2中，枝晶5、6的生长是显著的，并且比图1的图示中的要快得多。
11、图3示出了根据现有技术的第三电驱动设备的基板中的枝晶生长的示例性图示。在所提供的基板中，在一定的测试时间段内，在中心的阴极7与布置在阴极7两侧的阳极10之间施加1000v dc的电压。在图3的示例性图示中，测试时间段与图1和图2的图示中相同。电场和相对湿度也与图1和图2的图示中相同。
12、在图3中，枝晶用附图标记8和9表示。在图3中，枝晶8、9的生长非常迅速，甚至比图2的图示中快得多。从图1至图3中得出的结论是，高电压是促进枝晶生长功率半导体模块的重要因素。
13、监测功率半导体模块的状况的一种流行的解决方案涉及通过利用基于薄铜迹线的常规腐蚀传感器来测量枝晶生长和晶须生长。常规腐蚀传感器的传感器几何形状不允许高电压，因为常规腐蚀传感器的铜迹线之间的间隙通常仅为约0.1mm。功率半导体模块中的很多常见故障机制(诸如例如igbt模块中的气体相关故障机制)与高电压相关，并且因此用常规腐蚀传感器无法检测到。
14、市场上需要一种用于监测功率半导体模块的状况的装置，该装置将提供一种简单但有效的解决方案来检测功率半导体模块的主电路组件中的枝晶和晶须生长风险。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是介绍一种用于监测功率半导体模块的状况的装置，该装置将提供一种用于检测功率半导体模块的主电路组件中的枝晶和晶须生长风险的解决方案。进一步提供了有利的实施例。
2、提出了一种用于监测电驱动器件的功率半导体模块的状况的新装置，该装置包括至少一对传感器元件，每对包括第一pcb铜迹线传感器元件和第二pcb铜迹线传感器元件，该至少一对传感器元件彼此相邻平行布置在印刷电路板上作为传感器元件对，其中上述第一pcb铜迹线传感器元件被连接到上述电驱动设备的正dc电源电压源，并且上述第二pcb铜迹线传感器元件被连接到上述电驱动设备的负dc电源电压源，使得在施加上述电驱动设备的dc电源电压时，上述dc电源电压在被施加到功率半导体模块的电路组件的同时被施加到上述至少一对传感器元件。
3、在优选实施例中，上述至少一对传感器元件包括两对传感器元件，上述两个传感器元件对在上述元件对中的元件之间具有不同间隙。
4、在优选实施例中，上述至少一对传感器元件包括至少三对传感器元件，上述传感器元件对中的至少两个传感器元件对在上述元件对中的元件之间具有不同间隙。
5、在优选实施例中，上述至少一对传感器元件的pcb铜迹线传感器元件包括1mm至50mm长的pcb铜迹线、优选地3mm至30mm长的pcb铜迹线、更优选地5mm至15mm长的pcb铜迹线。
6、在优选实施例中，上述至少一对传感器元件的pcb铜迹线传感器元件不具有任何涂层。
7、在优选实施例中，上述装置包括被布置为检测上述传感器元件之间的电压电位和/或短路的检测电子器件。
8、在优选实施例中，上述检测电子器件包括至少一个放大器、至少一个分压器、至少一个电压限制器、至少一个过电压保护和/或至少一个缓冲隔离器。
9、在优选实施例中，上述每隔一个的pcb铜迹线传感器元件经由限流器和/或过电流保护器连接到上述电驱动设备的正dc电源电压源，和/或上述每隔一个的pcb铜迹线传感器元件经由限流器和/或过电流保护器连接到上述电驱动设备的负dc电源电压源。
10、在优选实施例中，其中上述印刷电路板是布置在另一印刷电路板之上的小型独立印刷电路板。
11、在优选实施例中，上述印刷电路板或上述另一印刷电路板是控制上述功率半导体模块的栅极信令的电子电路系统的印刷电路板。
12、在优选实施例中，上述印刷电路板或上述另一印刷电路板被布置在上述功率半导体模块内部。
13、在优选实施例中，上述印刷电路板和/或上述另一印刷电路板包括陶瓷材料和/或复合材料。
14、在优选实施例中，上述装置被布置为基于上述传感器元件之间的上述检测到的电压电位和/或上述检测到的短路来执行状况监测活动。
15、提出了一种新的电驱动设备，该电驱动设备包括用于监测电驱动设备的功率半导体模块的状况的装置，该装置包括彼此相邻平行布置在印刷电路板上作为pcb铜迹线传感器元件的传感器元件对的至少一对传感器元件，其中每个传感器元件对的每隔一个的pcb铜迹线传感器元件被连接到上述电驱动设备的正dc电源电压源，并且每个传感器元件对的每隔一个的pcb铜迹线传感器元件被连接到上述电驱动设备的负dc电源电压源，并且其中上述电驱动设备的dc电源电压被施加到上述至少一对传感器元件。
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1.一种用于监测电驱动设备的功率半导体模块的状况的装置，所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一对传感器元件包括两对传感器元件，所述两个传感器元件对在所述元件对中的元件之间具有不同间隙。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一对传感器元件包括至少三对传感器元件，所述传感器元件对中的至少两个传感器元件对在所述元件对中的元件之间具有不同间隙。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述至少一对传感器元件的所述PCB铜迹线传感器元件包括1mm至50mm长的PCB铜迹线、优选地3mm至30mm长的PCB铜迹线、更优选地5mm至15mm长的PCB铜迹线。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述至少一对传感器元件的所述PCB铜迹线传感器元件不具有任何涂层。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中所述装置包括被布置为检测所述传感器元件之间的电压电位和/或短路的检测电子器件。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述检测电子器件包括至少一个放大器、至少一个分压器、至少一个电
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中每隔一个的PCB铜迹线传感器元件经由限流器和/或过电流保护器连接到所述电驱动设备的正DC电源电压源(UDC+)，和/或所述每隔一个的PCB铜迹线传感器元件经由限流器和/或过电流保护器连接到所述电驱动设备的负DC电源电压源(UDC-)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中所述印刷电路板是布置在另一印刷电路板之上的小型独立印刷电路板。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其中所述印刷电路板或所述另一印刷电路板是控制所述功率半导体模块的栅极信令的电子电路系统的印刷电路板。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中所述印刷电路板或所述另一印刷电路板被布置在所述功率半导体模块内部。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中所述印刷电路板和/或所述另一印刷电路板包括陶瓷材料和/或复合材料。
13.根据权利要求6至12中任一项所述的装置，其中所述装置被布置为基于所述传感器元件之间的检测到的所述电压电位和/或检测到的所述短路来执行状况监测活动。
14.一种电驱动设备，包括根据权利要求1至13中任一项所述的装置。
...【技术特征摘要】
1.一种用于监测电驱动设备的功率半导体模块的状况的装置，所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一对传感器元件包括两对传感器元件，所述两个传感器元件对在所述元件对中的元件之间具有不同间隙。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一对传感器元件包括至少三对传感器元件，所述传感器元件对中的至少两个传感器元件对在所述元件对中的元件之间具有不同间隙。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述至少一对传感器元件的所述pcb铜迹线传感器元件包括1mm至50mm长的pcb铜迹线、优选地3mm至30mm长的pcb铜迹线、更优选地5mm至15mm长的pcb铜迹线。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述至少一对传感器元件的所述pcb铜迹线传感器元件不具有任何涂层。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中所述装置包括被布置为检测所述传感器元件之间的电压电位和/或短路的检测电子器件。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述检测电子器件包括至少一个放大器、至少一个分压器、至少一个电压限制器、至少一个过电压保护和/或至少一个缓冲隔离器。
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【专利技术属性】
技术研发人员：米可·科赫瓦卡，卡里·科瓦南，亨利·哈卡莱南，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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