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申请/专利权人:西南交通大学
摘要:本发明公开了一种基于最大反向恢复电流的PiN二极管结温在线监测方法,包括以下步骤:首先推导PiN二极管最大反向恢复电流与通态电流的数学关系;其次推导最大反向恢复电流与温度和通态电流的数学关系;然后通过设计电流采样电路,计算最大反向恢复电流与通态电流的变比关系,得到PiN二极管结温的在线监测模型。本发明实现了PiN二极管结温的在线监测,方法简单易实现、成本低、体积小、精度高、线性度好。
主权项:1.一种基于最大反向恢复电流的PiN二极管结温在线监测方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、构建PiN二极管最大反向恢复电流模型: 其中,JPR为最大反向恢复电流密度,JF为反向恢复前的电流密度,Da为双极扩散系数,τHL为高阶注入寿命,d为N型漂移区中心到P+区的距离,h为二极管反向恢复时产生的空间电荷的宽度;S2、扩散系数D与温度T呈线性关系,设T=25℃时的双极扩散系数为Da-25,则双极扩散系数Da在全温度范围内表示为:Da=α+βTDa-25其中,α、β分别为Da的温度系数,求得PiN二极管最大反向恢复电流与温度和通态电流密度之间的关系为: S3、通过设计基于电流互感器的电流采样电路计算出温度T的表达式;PiN二极管的温度与最大反向恢复电流和关断前的通态电流有关,因此为了采样最大恢复电流与通态电流,设计基于电流互感器的电流采样电路,通态电流IF与其对应的采样电压Vif之间的关系为: 其中,NCT为电流互感器变比;反向恢复电流IPR与其对应的采样电压vipr之间的关系为: 其中,ΔVerror为采样电路产生的误差,LCT-2为电流互感器二次侧电感,RCT-2为电流互感器二次侧内阻,t2表示反向恢复电流达到最大时的时间点;因此,用电流IPR和IF代替电流密度JPR和JF,可求得温度T的表达式为: 其中,vipr为最大反向恢复电流JPR对应的采样电压,Vif为反向恢复前的电流JF对应的电压,Ri1、Ri2为电流互感器的电阻;将式中的常数系数用a0、a1、a2表示,将温度T的表达式化简为: 通过采样vipr与Vif的值实现PiN二极管结温的在线监测。
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