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CARATTERIZZAZIONE DELLA TEMPERATURA DI GIUNZIONE DEI SEMICONDUTTORI DI POTENZA IN UN INVERTER TRIFASE

Affidabilità e prognosticaElettronica di potenzaGestione termicaSiC MOSFETTemperatura di giunzione

Introduzione

La temperatura di giunzione dei dispositivi di potenza è un parametro vitale, che risulta difficilmente misurabile. L’invenzione riguarda una metodologia e un sistema per la stima in tempo reale della temperatura di giunzione dei semiconduttori utilizzati nei convertitori di potenza. L’invenzione si applica a molteplici tecnologie quali: IGBT, MOSFET al silicio e MOSFET al carburo di silicio.

Caratteristiche Tecniche

Attualmente la protezione termica dei convertitori viene effettuata tramite un termistore posizionato internamente al modulo di potenza o nelle sue immediate vicinanze. Questa soluzione non permette una stima accurata della temperatura di giunzione e ciò porta a mantenere ampi margini di sicurezza. L’invenzione propone un metodo e un sistema per la mappatura termo-elettrica dei semiconduttori e per la stima della temperatura di giunzione durante il funzionamento del convertitore. Con un costo aggiuntivo modesto è possibile ottenere una stima accurata della temperatura di giunzione applicabile a molteplici architetture di convertitori switching e a molteplici tecnologie di semiconduttori quali IGBT, MOSFET sia SiC che al Silicio. L’invenzione permette di aumentare la corrente di picco e l’affidabilità del convertitore. Inoltre è possibile prevedere l’invecchiamento dei componenti così da poter effettuare una prognostica avanzata.

Possibili Applicazioni

  • Applicazioni con sovraccarichi frequenti quali l’automotive e i servo-azionamenti;
  • Applicazioni critiche per la sicurezza quali medicali e aerospazio;
  • Applicazioni dove il disservizio è costoso (industria, oil & gas);
  • Applicazioni ad alta densità di potenza;
  • Ambienti con temperature elevate.

Vantaggi

  • Ottenimento delle mappe termo-elettriche dei semiconduttori di potenza;
  • Stima precisa e ad alta dinamica della temperatura di giunzione;
  • La stima non interferisce con le operazione del convertitore;
  • Non sono richiesti calcoli complessi;
  • Le modifiche hardware sono minori e a basso costo.