DE102019111692B3

DE102019111692B3 - Method for determining the development over time of an operating parameter of a power semiconductor module and power semiconductor module

Info

Publication number: DE102019111692B3
Application number: DE102019111692.9A
Authority: DE
Inventors: Martin Röblitz; Christopher Schmidt; Arendt Wintrich
Original assignee: Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Current assignee: Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Priority date: 2019-05-06
Filing date: 2019-05-06
Publication date: 2020-03-26
Anticipated expiration: 2039-05-07
Also published as: CN111898232A

Abstract

Es wird ein Leistungshalbleitermodul und ein ein Verfahren zur algorithmischen Bestimmung der zeitlichen Entwicklung mindestens eines ersten Betriebsparameters dieses Leistungshalbleitermoduls mit mindestens einem Leistungshalbleiterbauelement, wobei zur Bestimmung der zeitlichen Entwicklung eine Mehrzahl von Eingangsmodulparametern und mindestens ein Eingangsbetriebsparameter, wobei dieser insbesondere der zeitliche Zielverlauf des Ausgangsstroms des Leistungshalbleitermoduls ist, verwendet werden und wobei die Bestimmung der zeitlichen Entwicklung dieses ersten Betriebsparameters mittels zweier Algorithmen erfolgt, wobei der erste Algorithmus in einem ersten hohen Frequenzbereich des Ausgangsstroms verwendet wird und hierbei der erste Betriebsparameter für mehr als eine Perioden des Ausgangsstroms nur einmal bestimmt wird, und wobei der zweite Algorithmus in einem zweiten niedrigen Frequenzbereich des Ausgangsstroms verwendet wird und hierbei pro Periode des Ausgangsstroms der erste Betriebsparameter mehrfach bestimmt wird oder wobei bei einem Ausgangsstrom in Form eines temporären Gleichstroms in einem diesem zugeordneten Zeitabschnitt der erste Betriebsparameter mehrfach bestimmt.There is a power semiconductor module and a method for algorithmic determination of the temporal development of at least one first operating parameter of this power semiconductor module with at least one power semiconductor component, with a plurality of input module parameters and at least one input operating parameter for determining the temporal development, the latter in particular the temporal target profile of the output current of the power semiconductor module is used and the temporal development of this first operating parameter is determined by means of two algorithms, the first algorithm being used in a first high frequency range of the output current and the first operating parameter being determined only once for more than one period of the output current, and the second algorithm being used in a second low frequency range of the output current, the first being per period of the output current Operating parameters are determined several times or, in the case of an output current in the form of a temporary direct current, the first operating parameters are determined several times in a period of time assigned to them.

Description

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur algorithmischen Bestimmung der zeitlichen Entwicklung mindestens eines ersten Betriebsparameters eines Leistungshalbleitermoduls mit mindestens einem Leistungshalbleiterbauelement, wobei zur Bestimmung der zeitlichen Entwicklung eine Mehrzahl von Eingangsmodulparametern und mindestens ein Eingangsbetriebsparameter verwendet werden. Die Erfindung beschreibet weiterhin ein Leistungshalbleitermodul mit einem Substrat, mit einer Mehrzahl von hierauf angeordneten und schaltungsgerecht verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen, mit Lastanschlusselementen und mit einer Ansteuereinrichtung.The invention describes a method for algorithmic determination of the temporal development of at least one first operating parameter of a power semiconductor module with at least one power semiconductor component, a plurality of input module parameters and at least one input operating parameter being used to determine the temporal development. The invention further describes a power semiconductor module with a substrate, with a plurality of power semiconductor components arranged thereon and connected in a circuit-compatible manner, with load connection elements and with a control device.

Aus der DE 10 2015 104 320 A1 ist ein Verfahren bekannt. Dieses Verfahren weist auf: Detektieren zumindest eines Parameters eines leistungselektronischen Systems, der eine Temperatur eines Leistungshalbleiterbauelements in dem leistungselektronischen System repräsentiert; und Anpassen einer Betriebsart des Leistungshalbleiterbauelements basierend auf dem zumindest einen Parameter, so dass ein Betrag an Leistung, der in dem Leistungshalbleiterbauelement dissipiert wird, ansteigt, wenn die durch den zumindest einen Parameter repräsentierte Temperatur abfällt.From the DE 10 2015 104 320 A1 a method is known. This method comprises: detecting at least one parameter of a power electronic system that represents a temperature of a power semiconductor component in the power electronic system; and adjusting a mode of operation of the power semiconductor device based on the at least one parameter such that an amount of power dissipated in the power semiconductor device increases as the temperature represented by the at least one parameter drops.

Aus der DE 10 2014 206 621 A1 ist ein Verfahren zur Aufzeichnung von Temperaturzyklen eines Leistungshalbleiters bekannt, wobei in einem ersten Schritt fortlaufend eine aktuelle Temperatur am Leistungshalbleiter ermittelt wird, wobei in einem Temperaturverlauf, welcher der fortlaufend ermittelten Temperatur entspricht, in einem zweiten Schritt fortlaufend Temperaturextrema mittels eines Filteralgorithmus ermittelt werden, wobei in einem dritten Schritt mittels eines Rainflow-Algorithmus basierend auf den ermittelten Temperaturextrema fortlaufend Temperaturzyklen ermittelt und parametriert werden, wobei die parametrierten Temperaturzyklen in einem vierten Schritt klassiert gespeichert werden.From the DE 10 2014 206 621 A1 A method for recording temperature cycles of a power semiconductor is known, wherein in a first step a current temperature is continuously determined on the power semiconductor, temperature extremes being continuously determined in a second step using a filter algorithm in a temperature profile which corresponds to the continuously determined temperature in a third step, temperature cycles are continuously determined and parameterized using a rainflow algorithm based on the determined temperature extremes, the parameterized temperature cycles being stored in a classified manner in a fourth step.

Es ist betriebsinterner Stand der Technik, dass im Rahmen eines derartigen Verfahren zur Bestimmung der zeitlichen Entwicklung eines derartigen ersten Betriebsparameters eine Mehrzahl von Eingangsmodulparametern und mindestens ein Eingangsbetriebsparameter, wobei dieser insbesondere der zeitliche Zielverlauf des Ausgangsstroms des Leistungshalbleitermoduls ist, herangezogen werden. Das Verfahren bestimmt um Rechenzeit zu sparen und um schnelle Ergebnisse auch auf weniger leistungsfähigen Recheneinheiten zu erreichen den ersten Betriebsparameter nur grob. Dies ist für viele Anwendungen völlig ausreichend. Insbesondere bei der Annäherung an einen sog. 0Hz Betrieb, also wenn der Ausgangsstrom in Form eines temporären Gleichstroms vorliegt ist dieses Verfahren stark fehlerbehaftet oder nicht mehr sinnvoll anwendbar.It is internal state-of-the-art that a plurality of input module parameters and at least one input operating parameter are used in the context of such a method for determining the development over time of such a first operating parameter, wherein this is, in particular, the time course of the output current of the power semiconductor module. In order to save computing time and to achieve quick results even on less powerful computing units, the method only roughly determines the first operating parameter. This is completely sufficient for many applications. In particular when approaching a so-called 0 Hz operation, that is to say if the output current is in the form of a temporary direct current, this method is highly error-prone or can no longer be used sensibly.

In Kenntnis des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Leistungshalbleitermodul und ein Verfahren zur algorithmischen Bestimmung der zeitlichen Entwicklung mindestens eines ersten Betriebsparameters dieses Leistungshalbleitermoduls anzugeben, das eine effiziente Berechnung über den gesamten Frequenzbereich eines Eingangsbetriebsparameters gestattet.Knowing the prior art, the object of the invention is to provide a power semiconductor module and a method for algorithmic determination of the development over time of at least one first operating parameter of this power semiconductor module, which allows efficient calculation over the entire frequency range of an input operating parameter.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur algorithmischen Bestimmung der zeitlichen Entwicklung mindestens eines ersten Betriebsparameters eines Leistungshalbleitermoduls mit mindestens einem Leistungshalbleiterbauelement, wobei zur Bestimmung der zeitlichen Entwicklung eine Mehrzahl von Eingangsmodulparametern und mindestens ein Eingangsbetriebsparameter, wobei dieser insbesondere der zeitliche Zielverlauf des Ausgangsstroms des Leistungshalbleitermoduls ist, verwendet werden und wobei die Bestimmung der zeitlichen Entwicklung dieses ersten Betriebsparameters mittels zweier Algorithmen erfolgt,
wobei der erste Algorithmus in einem ersten hohen Frequenzbereich des Ausgangsstroms verwendet wird und hierbei der erste Betriebsparameter für mehr als eine Perioden des Ausgangsstroms nur einmal bestimmt wird,
und wobei der zweite Algorithmus in einem zweiten niedrigen Frequenzbereich des Ausgangsstroms verwendet wird und hierbei pro Periode des Ausgangsstroms der erste Betriebsparameter mehrfach bestimmt wird oder wobei bei einem Ausgangsstrom in Form eines temporären Gleichstroms in einem diesem zugeordneten Zeitabschnitt der erste Betriebsparameter mehrfach bestimmt.This object is achieved according to the invention by a method for algorithmic determination of the development over time of at least one first operating parameter of a power semiconductor module with at least one power semiconductor component, a plurality of input module parameters and at least one input operating parameter for determining the development over time, the latter in particular the temporal course of the output current of the power semiconductor module is used and the temporal development of this first operating parameter is determined using two algorithms,
the first algorithm being used in a first high frequency range of the output current and the first operating parameter being determined only once for more than one period of the output current,
and wherein the second algorithm is used in a second low frequency range of the output current and the first operating parameter is determined several times per period of the output current, or wherein the first operating parameter is determined multiple times for an output current in the form of a temporary direct current in a period of time assigned to it.

Der als der bevorzugte Eingangsparameter genannte Ausgangsstrom des Leistungshalbleitermoduls liegt typischerweise in Form des gewünschten Ausgangsstroms also meist mit einem sinusförmigen Verlauf und mit variabler Frequenz vor. Es handelt sich hierbei nicht um den realen Stromverlauf, wie er am Ausgang des Leistungshalbleitermoduls messtechnisch erfassbar ist. Bevorzugt wird der Ausgangsstrom durch konkrete Einzelwerte seines zeitvariablen Effektivwerts und den Frequenzwert zum jeweiligen Zeitpunkt beschrieben. Die konkreten Einzelwerte liegen hierbei in der Regel nicht nach konstanten Zeitabschnitten vor, obwohl dies grundsätzlich möglich wäre. Vielmehr ist es bevorzugt, eine neues Paar aus Effektivwert des Stroms und zugehöriger Frequenz vorzugeben, sobald mindesten seiner der beiden Werte sich signifikant ändert.The output current of the power semiconductor module referred to as the preferred input parameter is typically in the form of the desired output current, usually with a sinusoidal profile and with a variable frequency. This is not the real current curve as can be measured by measurement at the output of the power semiconductor module. The output current is preferably described by specific individual values of its time-variable effective value and the frequency value at the respective point in time. The specific individual values are usually not available after constant time periods, although this would be possible in principle. Rather, it is preferred to specify a new pair of rms values for the current and associated frequency as soon as at least one of its two values changes significantly.

Es kann bevorzugt sein, wenn der erste Betriebsparameter ausgewählt ist aus der Gruppe: Temperatur des maximal belasteten Leistungshalbleiterbauelements, maximale, mittlere oder minimale Temperatur der, vorzugsweise aller, Leistungshalbleiterbauelemente, Verlustleistung des Leistungshalbleitermoduls.It can be preferred if the first operating parameter is selected from the group: temperature of the maximum load Power semiconductor component, maximum, average or minimum temperature of, preferably all, power semiconductor components, power loss of the power semiconductor module.

Es ist ebenso bevorzugt, wenn die Eingangsmodulparametern ausgewählt sind aus der Gruppe: Spannungsklasse der Leistungshalbleiterbauelemente, Durchlassspannung der Leistungshalbleiterbauelemente, Schaltverluste der Leistungshalbleiterbauelemente, Geometrie des Leistungshalbleitermoduls, thermisch Anbindung des Leistungshalbleitermoduls an eine Kühleinrichtung,
und weitere Eingangsbetriebsparameter ausgewählt sind aus der Gruppe: Einzelwert oder zeitliche Entwicklung der Eingangsspannung am Leistungshalbleitermodul, Einzelwert oder zeitliche Entwicklung der Amplitude der Ausgangsspannung des Leistungshalbleitermoduls, zeitliche Entwicklung der Ausgangsspannung des Leistungshalbleitermoduls, zeitliche Entwicklung der Amplitude des Ausgangsstroms des Leistungshalbleitermoduls.It is also preferred if the input module parameters are selected from the group: voltage class of the power semiconductor components, forward voltage of the power semiconductor components, switching losses of the power semiconductor components, geometry of the power semiconductor module, thermal connection of the power semiconductor module to a cooling device,
and further input operating parameters are selected from the group: single value or temporal development of the input voltage at the power semiconductor module, single value or temporal development of the amplitude of the output voltage of the power semiconductor module, temporal development of the output voltage of the power semiconductor module, temporal development of the amplitude of the output current of the power semiconductor module.

Vorteilhafterweise wird bei Anwendung des ersten Algorithmus der zeitliche Verlauf eines Maximalwerts oder eines Mittelwerts oder der zeitlichen Änderung und mindestens einer dieser Parameter mindestens eines der ersten Betriebsparameter bestimmt.When using the first algorithm, the time profile of a maximum value or an average value or the time change and at least one of these parameters at least one of the first operating parameters is advantageously determined.

Voreilhafterweise werden bei Anwendung des zweiten Algorithmus Einzelwerte des ersten Betriebsparameters bestimmt oder der zeitliche Verlauf eines Maximalwerts oder eines Mittelwerts bestimmt.Advantageously, when using the second algorithm, individual values of the first operating parameter are determined or the time profile of a maximum value or an average value is determined.

In bevorzugter Weise erfolgt der Übergang vom ersten zum zweiten Algorithmus bei einem festen ersten Wert der Frequenz des Ausgangsstroms oder der Übergang vom ersten zum zweiten Algorithmus erfolgt bei einem variablen ersten Wert der Frequenz des Ausgangsstroms, der durch einen zusätzlichen Parameter, insbesondere durch die zeitliche Änderung der Ausgangsspannung oder des Ausgangsstroms, mitbestimmt.The transition from the first to the second algorithm preferably takes place at a fixed first value of the frequency of the output current or the transition from the first to the second algorithm takes place at a variable first value of the frequency of the output current, which is determined by an additional parameter, in particular by the change over time the output voltage or the output current.

In bevorzugter Weise erfolgt der Übergang vom zweiten zum ersten Algorithmus bei einem festen zweiten Wert der Frequenz des Ausgangsstroms oder der Übergang vom zweiten zum ersten Algorithmus erfolgt bei einem variablen ersten Wert der Frequenz des Ausgangsstroms, der durch einen zusätzlichen Parameter, insbesondere durch die zeitliche Änderung der Ausgangsspannung oder des Ausgangsstroms mitbestimmt.The transition from the second to the first algorithm preferably takes place at a fixed second value of the frequency of the output current or the transition from the second to the first algorithm takes place at a variable first value of the frequency of the output current, which is determined by an additional parameter, in particular by the change over time the output voltage or the output current.

Es ist hierbei bevorzugt, wenn der feste erste und feste zweite Wert aus dem Intervall zwischen 1Hz und 100Hz, insbesondere aus dem Intervall zwischen 2Hz und 20Hz liegt.It is preferred in this case if the fixed first and fixed second values lie in the interval between 1 Hz and 100 Hz, in particular in the interval between 2 Hz and 20 Hz.

Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch ein Leistungshalbleitermodul mit einem Substrat, mit einer Mehrzahl von hierauf angeordneten und schaltungsgerecht verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen, mit Lastanschlusselementen und mit einer Ansteuereinrichtung und einem dort implementierten oben genannten Verfahren.The object is further achieved according to the invention by a power semiconductor module with a substrate, with a plurality of power semiconductor components arranged thereon and connected in a circuit-compatible manner, with load connection elements and with a control device and an above-mentioned method implemented there.

Vorteilhafterweise ist das Verfahren in einem integrierten Schaltkreis der Ansteuereinrichtung, insbesondere einem ASIC oder einem FPGA oder einem CPLD, implementiert.The method is advantageously implemented in an integrated circuit of the control device, in particular an ASIC or an FPGA or a CPLD.

Es kann auch bevorzugt sein, wenn der mit dem Verfahren bestimmte erste Betriebsparameter mit einem ersten messtechnisch bestimmten Messparameter verglichen wird und die Differenz als Steuerparameter in die weitere, zukünftige Ansteuerung des Leistungshalbleitermoduls Eingang findet.It can also be preferred if the first operating parameter determined by the method is compared with a first measurement parameter determined by measurement and the difference is used as a control parameter in the further, future control of the power semiconductor module.

Selbstverständlich können, sofern dies nicht explizit oder per se ausgeschlossen ist oder dem Gedanken der Erfindung widerspricht, die jeweils im Singular genannten Merkmale mehrfach in der erfindungsgemäßen Kontakteinrichtung vorhanden sein.Of course, unless this is explicitly or per se excluded or contradicts the idea of the invention, the features mentioned in the singular can be present several times in the contact device according to the invention.

Es versteht sich, dass die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung, unabhängig davon ob sie in Zusammenhang mit dem Verfahren oder mit dem Leistungshalbleitermodul genannt sind, einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein können, um Verbesserungen zu erreichen. Insbesondere sind die vorstehend und im Folgenden genannten und erläuterten Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the various configurations of the invention, regardless of whether they are mentioned in connection with the method or with the power semiconductor module, can be implemented individually or in any combination in order to achieve improvements. In particular, the features mentioned and explained above and below can be used not only in the specified combinations, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.

Weitere Erläuterungen der Erfindung, vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den 1 bis 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung, oder von jeweiligen Teilen hiervon.

1 zeigt die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmten zeitliche Entwicklung eines ersten Betriebsparameters eines Leistungshalbleitermoduls.
2 zeigt eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls.
3 zeigt eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls.

Further explanations of the invention, advantageous details and features result from the following description of the in the 1 to 3rd schematically illustrated embodiments of the invention, or of respective parts thereof.

1 shows the temporal development of a first operating parameter of a power semiconductor module determined by means of the method according to the invention.
2nd shows a first embodiment of a power semiconductor module according to the invention.
3rd shows a second embodiment of a power semiconductor module according to the invention.

1 zeigt die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmten zeitliche Entwicklung eines ersten Betriebsparameters eines Leistungshalbleitermoduls, hier eines Halbbrückenmoduls mit je einem oberen und einem unteren Leistungshalbleiterbauelement, die hier jeweils als IGBT ausgebildet sind. Der dem Verfahren zugrundliegende wesentliche und hier, insbesondere zur einfachen Erläuterung, einzig variable Eingangsparameter ist der Frequenzgang des Ausgangsstroms. Hierbei handelt es sich um einen Wunschausgangsstrom mit sinusförmigen Verlauf und konstanter Amplitude. 1 shows the temporal development of a first operating parameter of a power semiconductor module, here a half-bridge module, each with an upper and a lower power semiconductor component, each of which is designed here as an IGBT. The fundamental input parameter on which the method is based and which, here, in particular for simple explanation, is only variable is the frequency response of the output current. This is a desired output current with a sinusoidal curve and constant amplitude.

Zu Beginn des ersten Zeitintervalls T1 weist der Ausgangsstrom, genauer der Ausgangswechselstrom, eine Frequenz von 50Hz auf. Diese Frequenz wird kontinuierlich abgesenkt und beträgt am Ende des ersten Zeitintervalls 10Hz. Zu Beginn des zweiten Zeitintervalls T2 wird die Frequenz weiter kontinuierlich bis zum Zeitpunkt T21 auf 0Hz abgesenkt. Dieser nun vorliegende Gleichstrom wird nun für ca. eine Sekunde beibehalten. Der Ausgangsstrom wird zum Zeitpunkt T22 kontinuierlich zu einem Ausgangswechselstrom mit am Ende des Zeitintervalls T1 einer Frequenz von 10Hz erhöht. Im dritten Zeitintervall T3 wird die Frequenz des Ausgangsstrom weiter kontinuierlich von 10Hz auf 50Hz erhöht.At the beginning of the first time interval T1 the output current, more precisely the output alternating current, has a frequency of 50 Hz. This frequency is continuously reduced and is 10 Hz at the end of the first time interval. At the beginning of the second time interval T2 the frequency will continue continuously until the time T21 lowered to 0Hz. This DC current is now maintained for approximately one second. The output current is at the time T22 continuously to an AC output with at the end of the time interval T1 a frequency of 10Hz increased. In the third time interval T3 the frequency of the output current is continuously increased from 10Hz to 50Hz.

Dargestellt ist für das erste Zeitintervall T1 die Maximaltemperatur, als Hüllkurve, eines der beiden gleichbelasteten Halbleiterbauelemente. Für das zweite Zeitintervall T2 ist der konkrete Temperaturverlauf an einem der beiden Leistungshalbleiterbauelemente dargestellt. Hierbei ist in demjenigen Bereich in dem der Ausgangsstrom noch sinusförmig ist, erkennbar, dass die Temperatur diesem sinusförmigen Verlauf annährend folgt. Im Bereich des Gleichstroms erwärmt sich das dann mit Strom beaufschlagte Leistungshalbleiterbauelement kontinuierlich bis wieder ein sinusförmiger Verlauf des Ausgangstroms folgt. Für das dritte Zeitintervall T3 ist wiederum die Maximaltemperatur wie im Zeitintervall T1 dargestellt.It is shown for the first time interval T1 the maximum temperature, as an envelope, of one of the two equally loaded semiconductor components. For the second time interval T2 the specific temperature profile is shown on one of the two power semiconductor components. It can be seen in the area in which the output current is still sinusoidal that the temperature approximately follows this sinusoidal curve. In the area of the direct current, the power semiconductor component which is then charged with current heats up continuously until a sinusoidal course of the output current follows again. For the third time interval T3 is again the maximum temperature as in the time interval T1 shown.

2 zeigt eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls 1. Dargestellt ist ein Substrat 2 des Leistungshalbleitermoduls 1 mit drei hierauf angeordneten parallel geschalteten und mit einer Leiterbahn elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen 3. Auf einer weiteren Leiterbahn ist ein Temperatursensor 30 angeordnet. Das Substrat 2 ist in dieser Ausgestaltung, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, direkt auf einer Kühleinrichtung 8, hier einer Flüssigkeitskühleinrichtung, angeordnet und thermisch leitend damit verbunden. 2nd shows a first embodiment of a power semiconductor module according to the invention 1 . A substrate is shown 2nd of the power semiconductor module 1 with three power semiconductor components arranged in parallel thereon and electrically conductively connected to a conductor track 3rd . A temperature sensor is on another conductor track 30th arranged. The substrate 2nd is in this embodiment, without limiting the generality, directly on a cooling device 8th , here a liquid cooling device, arranged and thermally conductively connected to it.

Das Leistungshalbleitermodul 1 weist weiterhin ein Gehäuse 6, hier ein Kunststoffgehäuse, auf in dem eine Ansteuereinrichtung 7 mit einem ASIC 70 angeordnet ist. In diesem ASIC 70 ist das erfindungsgemäße Verfahren implementiert. The power semiconductor module 1 still has a housing 6 , here a plastic housing on which a control device 7 with an ASIC 70 is arranged. In this ASIC 70 the method according to the invention is implemented.

Das ASIC 70 vergleicht eine mittels des Verfahrens ermittelten Temperaturverlauf eines der Leistungshalbleiterbauelemente 3 mit einem Messparameter, der von einem Temperatursensor 30 auf dem Substrat 2 ermittelt wird.The ASIC 70 compares a temperature profile of one of the power semiconductor components determined using the method 3rd with a measurement parameter from a temperature sensor 30th on the substrate 2nd is determined.

Das Leistungshalbleitermodul 1 weist weiterhin Anschlusselemente 5 auf, hier Lastanschlusselemente 50, die durch das Gehäuse 6 nach Außen reichen und dort der weiteren Verbindung dienen. Weiterhin weist das Leistungshalbleitermodul 1 Hilfs-, bzw. Steueranschlusselemente 52 auf, die das Substrat 2 mit der Ansteuereinrichtung 7 verbinden. Weiterhin weist das Leistungshalbleitermodul 1 externe Hilfs-, bzw. Steueranschlusselemente 54 auf, die die Ansteuereinrichtung 7 mit einer nicht dargestellten übergeordneten Ansteuerung verbinden.The power semiconductor module 1 still has connection elements 5 on, here load connection elements 50 by the housing 6 reach outside and serve the further connection there. The power semiconductor module also has 1 Auxiliary or control connection elements 52 on that the substrate 2nd with the control device 7 connect. The power semiconductor module also has 1 external auxiliary or control connection elements 54 on the the control device 7 connect with a higher-level control, not shown.

3 zeigt eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls 1. Dieses Leistungshalbleitermodul 1 unterscheidet sich von demjenigen gemäß 1 im Wesentlichen dadurch, dass die Kühleinrichtung 8 eine Luftkühleinrichtung ist und dass die Ansteuereinrichtung 7 nicht im Inneren des Gehäuses 6 des Leistungshalbleitermoduls 1, sondern oberhalb des Gehäuses angeordnet ist. 3rd shows a second embodiment of a power semiconductor module according to the invention 1 . This power semiconductor module 1 differs from that according to 1 essentially in that the cooling device 8th is an air cooling device and that the control device 7 not inside the case 6 of the power semiconductor module 1 , but is arranged above the housing.

Claims

Method for the algorithmic determination of the temporal development of at least one first operating parameter of a power semiconductor module with at least one power semiconductor component, wherein a plurality of input module parameters and at least one input operating parameter are used to determine the temporal development, and this is in particular the temporal target profile of the output current of the power semiconductor module, and wherein The temporal development of this first operating parameter is determined using two algorithms, the first algorithm being used in a first high frequency range of the output current and the first operating parameter being determined only once for more than one period of the output current, and the second algorithm being used in a second low frequency range of the output current is used and the first operating parameter is determined or wobbed several times per period of the output current ei for an output current in the form of a temporary direct current, the first operating parameter is determined multiple times in a time period assigned to it.

Procedure according to Claim 1 , wherein the first operating parameter is selected from the group: temperature of the maximum loaded power semiconductor component, maximum, average or minimum temperature of the, preferably all, power semiconductor components, power loss of the power semiconductor module.

Method according to one of the preceding claims, wherein the input module parameters are selected from the group: voltage class of the power semiconductor components, forward voltage of the power semiconductor components, switching losses of the power semiconductor component, geometry of the power semiconductor module, thermal connection of the power semiconductor module to a cooling device, and further input operating parameters are selected from the group: individual value or temporal development of the input voltage at the power semiconductor module, individual value or temporal development of the amplitude of the output voltage of the power semiconductor module, temporal development of the output voltage of the power semiconductor module, temporal development of the amplitude of the output current of the power semiconductor module.

Method according to one of the preceding claims, wherein. when using the first algorithm, the time profile of a maximum value or an average value or the time change of at least one of the first operating parameters is determined.

Method according to one of the preceding claims, wherein. when using the second algorithm, individual values of the first operating parameter are determined or the time profile of a maximum value or an average value is determined.

Method according to one of the preceding claims, wherein the transition from the first to the second algorithm takes place at a fixed first value of the frequency of the output current or wherein the transition from the first to the second algorithm takes place at a variable first value of the frequency of the output current, which is determined by an additional parameter , is determined in particular by the temporal change in the output voltage or the output current.

Method according to one of the preceding claims, wherein the transition from the second to the first algorithm takes place at a fixed second value of the frequency of the output current or wherein the transition from the second to the first algorithm takes place at a variable first value of the frequency of the output current, which is determined by an additional parameter , is determined in particular by the temporal change in the output voltage or the output current.

Procedure according to Claim 6 or 7 , wherein the fixed first and fixed second value from the interval between 1 Hz and 100 Hz, in particular from the interval between 2 Hz and 20 Hz.

Power semiconductor module (1) with a substrate (2), with a plurality of power semiconductor components (3) arranged thereon and connected in a circuit-compatible manner, with load connection elements (50) and with a control device (7) and a method implemented there according to one of the preceding claims.

Power semiconductor module after Claim 9 the method being implemented in an integrated circuit (70) of the control device (7), in particular an ASIC or an FPGA or a CPLD.

Power semiconductor module according to 9 or 10, wherein the first operating parameter determined by the method is compared with a first measurement parameter determined by measurement technology and the difference is used as a control parameter in the further, future control of the power semiconductor module.