CN110850258B - 功率元件失效判断方法及其电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是提供一种功率元件失效判断方法，用于一电子装置，其中该电子装置包括一功率元件及一检测电路，该方法包括：取得该功率元件的一温度计算模型，并取得该功率元件的一功率元件参数与一参数化温度的一参数化温度计算模型；利用该检测电路检测该功率元件的一负载信息及该功率元件参数；依据该负载信息及该温度计算模型以计算该功率元件的一模型化温度，并依据该功率元件参数及该参数化温度计算模型计算该功率元件的该参数化温度；判断该模型化温度及该参数化温度的一误差是否超过一允许范围；以及若该误差超过该允许范围，判断该功率元件失效。

Description

功率元件失效判断方法及其电子装置
技术领域
本发明涉及功率元件方法及装置，特别涉及一种功率元件失效判断方法及其电子装置。
背景技术
功率元件的破坏除了超过功率元件的耐受强度外，其他常見的失效来自于疲勞(Fatigue)。疲勞是指功率元件的结构受到动态应力反复施加时，造成材料性质改变，进而造成功率元件的破坏。相对于功率元件结构的耐受强度与应力，对应到温度即是功率元件的极限温度以及温度变化所产生的热应力。对于功率元件模块来說，会有兩个极限的规格，第一个是晶片操作的极限温度，另一个则是晶片温度的疲勞曲线，例如表示热应力强度(温度差)与应力循环次數的关系。因此，功率元件破坏的主要原因有兩个：一是晶片操作温度超过晶片极限温度，另外就是热应力的累积超过功率元件的疲勞强度。
传统评估功率元件模块寿命的方法是利用热网络模型(Thermal Network Model)计算实时温度以及温度的变異，接着通过功率元件模块的疲勞曲线计算或定义损伤，当累积损伤到达元件极限时，即判定功率元件模块寿命结束(End-of-Life)，并显示警告，通知客户更换功率元件。
此做法通过损伤的累积来计算寿命，有几项缺点：首先，寿命计算的不确定性：由于功率元件模块的疲勞曲线是一个在特定工况试验的结果，并且经过多组实验數据统计而得；实际运转中，工况与运转时间与实际状况有差異，会使用转换比例计算，这之间会有转换上的误差。而且，功率元件模块的疲勞曲线是一个统计结果，但每个功率元件模块因批次或制程的差异，在实际上会有不同的表现差異。若依此方法计算，只能得到一个大致的寿命结果故不准确。
再者，无法考虑功率元件模块温度变化的真实过程：功率元件模块会因为老化而造成热阻或损耗上表现的差異，若使用固定的热阻、热容去计算功率元件模块温度，在经过长时间的运转后，功率元件模块会因老化而变异。故若使用固定的热网络参數，会造成功率元件模块温度的低估，进而造成损伤低估、寿命高估等问题。
因此，需要一种功率元件失效判断方法及其电子装置以解决上述问题。
发明内容
本发明是提供一种功率元件失效判断方法，用于一电子装置，其中该电子装置包括一功率元件及一检测电路，该方法包括：取得该功率元件的一温度计算模型，并取得该功率元件的一功率元件参数与一参数化温度的一参数化温度计算模型；利用该检测电路检测该功率元件的一负载信息及一功率元件参数；依据该负载信息及该温度计算模型以计算该功率元件的一模型化温度，并依据该功率元件参数及该参数化温度计算模型计算该功率元件的该参数化温度；判断该模型化温度及该参数化温度的一误差是否超过一允许范围；以及若该误差超过该允许范围，判断该功率元件失效。
本发明另提供一种功率元件失效判断方法，用于一电子装置，其中该电子装置包括一功率元件及一检测电路，该方法包括：取得该功率元件的一温度计算模型，并取得该功率元件的一功率元件参数与一参数化温度的一第一关系式；建立该温度计算模型所输出的一模型化温度及相应的一模型化功率元件参数的一第二关系式；利用该检测电路检测该功率元件的一温度；依据该温度及该第二关系式以计算该功率元件的该模型化功率元件参数，并依据该温度及该第一关系式计算该功率元件的一功率元件参数；判断该模型化功率元件参数及该功率元件参数的一误差是否超过一允许范围；以及若该误差超过该允许范围，判断该功率元件失效。
本发明更提供一种功率元件失效判断方法，用于一电子装置，其中该电子装置包括一功率元件及一检测电路，该方法包括：取得该功率元件的一温度计算模型；建立该温度计算模型及该功率元件的功率元件参数与一参数化温度的一关系式；利用该检测电路检测该功率元件的一负载信息及一功率元件参数；依据该负载信息及该温度计算模型以计算该功率元件的一模型化温度，并依据该功率元件参数及该温度计算模型由该关系式以计算该功率元件的该参数化温度；判断该模型化温度及该参数化温度的一误差是否超过一允许范围；以及若该误差超过该允许范围，判断该功率元件失效。
本发明更提供一种电子装置，包括：一功率元件；一检测电路，用以检测该功率元件的一负载信息及一功率元件参数；以及一控制器，用取得该功率元件的一温度计算模型，并取得该功率元件的一功率元件参数与一参数化温度的一参数化温度计算模型，其中该控制器是依据该负载信息及该温度计算模型以计算该功率元件的一模型化温度，并依据该功率元件参数及该参数化温度计算模型计算该功率元件的该参数化温度，其中该控制器判断该模型化温度及该参数化温度的一误差是否超过一允许范围；若该误差超过该允许范围，该控制器是判断该功率元件失效；以及若该误差未超过该允许范围，该控制器是控制该电子装置正常运转。
本发明更提供一种电子装置，包括：一功率元件；一检测电路，用以检测该功率元件的一负载信息及一功率元件参数；以及一控制器，用以取得该功率元件的一温度计算模型，并建立该温度计算模型及该功率元件的功率元件参数与一参数化温度的一关系式，其中该控制器是依据该负载信息及该温度计算模型以计算该功率元件的一模型化温度，并依据该功率元件参数及该温度计算模型由该关系式以计算该功率元件的该参数化温度，其中该控制器更判断该模型化温度及该参数化温度的一误差是否超过一允许范围，若该误差超过该允许范围，该控制器是判断该功率元件失效；以及若该误差未超过该允许范围，该控制器是控制该电子装置正常运转。
附图说明
图1是显示依据本发明一实施例中的一电子装置的功能方块图。
图2A是显示依据本发明第一态样的实施例中的负载信息与温度的关系图。
图2B是显示依据本发明第一态样的实施例中的功率元件参数与温度的关系图。
图3A是显示依据本发明第一态样的一实施例中的功率元件失效判断方法的流程图。
图3B是显示依据本发明第一态样的另一实施例中的功率元件失效判断方法的流程图。
图4A是显示依据本发明第二态样的实施例中的负载信息与温度的关系图。
图4B是显示依据本发明第二态样的实施例中的功率元件参数与温度的关系图。
图5是显示依据本发明第二态样的实施例中的功率元件失效判断方法的流程图。
图6A是显示依据本发明第三态样的一实施例中的负载信息与温度的关系图。
图6B是显示依据本发明第三态样的一实施例中的功率元件参数与温度的关系图。
图7A是显示依据本发明第三态样的另一实施例中的负载信息与温度的关系图。
图7B是显示依据本发明第三态样的另一实施例中的功率元件参数与温度的关系图。
图7C是显示依据本发明第三态样的又一实施例中的负载信息与温度的关系图。
图7D是显示依据本发明第三态样的又一实施例中的功率元件参数与温度的关系图。
图8是显示依据本发明第三态样的一实施例中的功率元件失效判断方法的流程图。
图9是显示依据本发明第三态样的另一实施例中的功率元件失效判断方法的流程图。
图10A是显示依据本发明第四态样的一实施例中的两个功率元件参数及温度的关系图。
图10B是显示依据本发明第四态样的另一实施例中的两个功率元件参数及温度的关系图。
附图标记说明：
100～电子装置；
110～控制器；
120～功率元件；
130～检测电路；
140～印刷电路板；
210-224～曲线；
S302-S312、S330-S342～步骤；
S502-S512～步骤；
S802-S812、S902-S912～步骤；
Ref1～第一功率元件参数；
Ref2～第二功率元件参数；
1010、1020～曲面；
Ls～特定负载；
Ref～参数化温度的功率元件参数；
Refag～老化状态功率元件参数；
Refini～初始状态功率元件参数；
TReal_ag～老化状态实际温度；
TReal_ini～初始状态实际温度；
TRef～参数化温度；
TRef_ag～老化状态参数化温度；
TRef_ini～初始状态参数化温度；
TTCM～模型化温度；
TTCM_ag～老化状态模型化温度；
TTCM_ini～初始状态模型化温度；
TTCM_adj～修正后的模型化温度；
TVis_ag～老化状态参数化温度；
ε0～初始状态温度误差比例；
εR～允许参数误差比例；
εT～允许温度误差比例。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1是显示依据本发明一实施例中的一电子装置的功能方块图。如图1所示，电子装置100包括一控制器110、一或多个功率元件120、及一或多个检测电路130。在一些实施例中，电子装置100例如为一驱动器，控制器110例如可为一通用处理器(general-purposeprocessor)、一数字信号处理器(digital signal processor)、一微处理器(microcontroller)等等，但本发明并不限于此。
功率元件120例如可为一绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)模块或一电容模块，但本发明并不限定于上述元件。举例来说，除了IGBT模块及电容模块之外，电子装置100中的功率元件120，还包括功率整流二极管(PowerRectifier)、功率双极结型晶体管及晶闸管(Power Bipolar-Junction Transistor andThyristor)、功率金氧半场效晶体管(Power MOSFET)、功率集成电路(Power IC)、或其组合，但本发明并不限于此。
检测电路130例如可为各类型的检测电路或感测器，用以检测不同功率元件的电性特征及/或物理特征如温度等信息。在一些实施例中，控制器110、功率元件120、及检测电路130是配置于一印刷电路板140上，但本发明并不限于此。
在一实施例中，可预先建立在电子装置100中的各功率元件120对应的温度计算模型(thermal calculation model)M1，并作为温度计算的标准。举例来说，温度计算模型M1可为热网络模型、热流方程式、热流模拟、或由实验拟合的评估结果。经由温度计算模型M1所得到的温度是定义为模型化温度TTCM。此外，控制器110更定义一参数化温度(TRef)，其可由一或多个功率元件参数Ref所影响。参数化温度TRef例如可由实验、量测、模拟、或者由参数化温度TRef所相应的参数化温度计算模型M2而得。为了便于说明，功率元件参数Ref可视为参数化温度TRef的一函式，例如参数化温度计算模型M2是记录了下列函式(或关系式)：Ref＝f(TRef)。
在一实施例中，用于计算的温度计算模型M1的输入参数可为各种不同的负载信息。以IGBT模块来说，负载信息可包括环境温度、操作电压、操作电流、输出频率、切换频率等功率元件参数，但本发明并不限于此。以电容模块来说，负载信息可包括环境温度、工作电压、涟波电压、输入电流、输入功因、频率等功率元件参数，但本发明并不限于此。意即，控制器110可依据检测电路实时检测到相应的功率元件的各种负载信息，利用温度计算模型M1以计算功率元件的模型化温度TTCM。
在一实施例中，参数化温度计算模型M2的输入参数例如为一或多个非老化参数，意即不会随着电子元件或功率元件的使用时间或使用次数而变化的功率元件参数。以绝缘栅双极晶体管(例如包括栅极、集极、及射极)为例，在固定的驱动状态下，绝缘栅双极晶体管的栅极电流ig为一定值，并不会随着IGBT模块的老化而改变。因此，在此实施例中，栅极电流ig可做为参数化温度计算模型M2的输入功率元件参数。换言之，参数化温度计算模型M2是记录了IGBT模块中的绝缘栅双极晶体管的栅极电流ig与参数化温度TRef的关系，意即控制器110可依据检测电路130所检测到的绝缘栅双极晶体管的栅极电流ig，经过参数化温度计算模型M2以计算出参数化温度TRef。此外，以电容模块为例，因为一个电容模块中会具有多个电容，但其等效串联电阻(equivalent series resistance，ESR)在经过使用后的变化极小或完全无影响，故可视为定值。因此，在此例子中，等效串联电阻可做为参数化温度计算模型M2的输入功率元件参数。换言之，参数化温度计算模型M2是记录了电容模块中的等效串联电阻与参数化温度TRef的关系。
需注意的是，在本发明中，参数化温度计算模型M2的输入参数或功率元件参数可以为老化参数或是如前述实施例中所述的非老化参数，意即参数化温度计算模型M2的输入参数或功率元件参数无论是否为老化参数或非老化参数，本发明的方法均可用以评估功率元件的温度，其细节将详述于后。
在一实施例中，温度计算模型M1例如可事先储存于电子装置100中的一非易失性存储器(未绘示)，例如一只读存储器(Read-Only Memory，ROM)。此外，相应于不同参数的参数化温度计算模型M2亦事先储存于电子装置100中的该非易失性存储器中。当电子装置100启动并开始运作前，控制器110会由该非易失性存储器读取温度计算模型M1及参数化温度计算模型M2。因此，当电子装置100在运作时，控制器110即可利用检测电路130实时检测到相应的功率元件120的负载信息，并将负载信息输入温度计算模型M1以实时计算模型化温度TTCM，并将相应的负载信息输入参数化温度计算模型M2以实时计算参数化温度TRef。
在一实施例中，当电子装置100处于初始状态，依据不同参数而设定的参数化温度TRef，模型化温度TTCM可等于参数化温度TRef，亦或是模型化温度TTCM与参数化温度TRef之间会有些微误差。当功率元件120经过长时间使用后会产生老化，因此，在相同负载下，经过参数化温度计算模型M2所计算的参数化温度TRef也会产生变化。当在同时间关于相同的待测功率元件120所相应的温度计算模型M1所计算出的模型化温度TTCM与参数化温度计算模型M2所计算的参数化温度TRef的差异过大时，表示该待测功率元件即将失效或已经失效。因此，控制器110是可依据下列方程式(1)以判断待测元件是否因老化而失效：
Figure GDA0003403271010000081
其中ε0代表在初始状态时，模型化温度TTCM与参数化温度TRef之间的初始误差，可将ε0称为初始状态温度误差比例；εT则表示允许温度误差比例。在方程式(1)中，因为不确定功率元件参数的变异型态，且可能会高估或低估功率元件120在老化后的温度。因此，判断功率元件失效所得到的结果差值可能为正值或负值，故计算其绝对值。
在另一实施例中，控制器110是以不同功率元件参数之间的变异以判断功率元件是否因老化而失效。例如在初始状态中的模型化温度TTCM所对应的负载信息的功率元件参数(可为一或多个)是定义为模型化功率元件参数RefTCM。其中，通过参数化温度之中参数与温度的关系，将模型化温度转换成模型化功率元件参数RefTCM；模型化功率元件参数RefTCM在初始状态与实际量测到的参数可允许存在一误差值ε0′。其中，初始状态功率元件参数Refini可等同于功率元件参数Ref。当功率元件120经过长时间使用而产生老化，检测电路130所检测到的功率元件参数Ref例如会改变为老化状态.而与模型化功率元件参数RefTCM误差过大时，表示功率元件120即将失效或已经失效。此时老化状态功率元件参数Refag亦与前述模型化功率元件参数RefTCM近似。因此，控制器110是可依据下列方程式(2)以判断待测功率元件120是否因老化而失效：
Figure GDA0003403271010000091
其中ε0′代表初始状态时，模型化功率元件参数RefTCM与实际参数Ref的误差值，εR代表允许参数误差比例。此实施例与前一实施例主要的差异在于：前一实施例需要建立模型化温度与参数化温度的关系，通过两者温度比较差异，两者都需要建立温度计算关系式；而此实施例则是将模型化温度与参数化温度结合，则仅有模型化功率元件参数需要建立关系式，在与实际量测的参数做比较即可，降低运算复杂度并提高运算速度。
在本发明的上述实施例中，判断待测功率元件120是否失效的方法的优点包括：(1)可实时判断待测功率元件120的温度是否异常；(2)可容易地建立温度与功率元件参数之间关系的温度模型，且仅需建立在初始状态下的功率元件参数相对于温度的关系；及(3)可针对每一个特定的待测功率元件120分别建立对应的温度与功率元件参数之间的关系(例如温度计算模型M1及参数化温度计算模型M2)，并不会因为各自制造批次、制程、或效能的差异而造成计算误差。
表一是定义了本发明中所使用的各种参数及其定义：
Figure GDA0003403271010000092
Figure GDA0003403271010000101
表1
在本发明的第一态样中，参数化温度TREF的参数Ref为单变数，且参数化温度为非老化参数。
当电子装置100启动并开始运作前，控制器110会由非易失性存储器读取温度计算模型M1及参数化温度计算模型M2。因此，当电子装置100在运作时，控制器110即可利用检测电路130实时检测到相应的功率元件120的负载信息，将负载信息输入温度计算模型M1以实时计算模型化温度TTCM，以及将相应的负载信息输入参数化温度计算模型M2以实时计算参数化温度TRef。
当电子装置100处于初始状态，模型化温度TTCM与参数化温度TRef之间允许有误差ε0，此误差ε0称为初始状态温度误差比例。当功率元件120经过长时间使用产生老化后，在相同负载下，利用温度计算模型M1所计算的模型化温度TTCM会有相同的计算结果。然而，经过参数化温度计算模型M2所计算的参数化温度TRef则会产生变化，意即模型化温度TTCM与参数化温度TRef之间的温差会变大。因此，利用允许温度误差比例εT来判断功率元件120是否因老化而失效需考量原始的温度误差。当模型化温度TTCM与参数化温度TRef之间的温度误差比例超过允许温度误差比例εT时，控制器110即判断此时功率元件120已因老化而失效。
图2A是显示依据本发明第一态样的实施例中的负载信息与温度的关系图。图2B是显示依据本发明第一态样的实施例中的功率元件参数与温度的关系图。
请同时参考第2A及2B图，在图2A中，Treal是表示初始状态实际温度。曲线210是表示功率元件120在初始状态下的模型化温度TTCM及负载之间的关系曲线。曲线212则表示功率元件120在初始状态下的实际温度及负载之间的关系曲线。例如，在特定的负载Ls的状态下，从曲线210及212可分别得到温度TTCM@Ls及TReal_ini@Ls，且此两个温度之间有差异。在图2B中的曲线216则表示功率元件参数与温度之间的关系曲线。详细而言，当在图2A中的特定负载Ls可由曲线212得到相应的初始状态实际温度TReal_ini@Ls，且参数化温度在图2B中可由曲线216找到相应的初始状态功率元件参数Refini@Ls。
当功率元件120因为长时间使用而老化，会造成在相同负载时的实际温度会改变，例如在相同的特定负载Ls下，实际温度会由图2A所示B点移至B*点，意即由曲线212改变至曲线214，且功率元件120的实际温度会由初始状态实际温度TReal_ini@Ls改变为老化状态实际温度TReal_ag@Ls。此时，再对应至从图2B的曲线216，温度对应点会由b点改变至b*点，意即相应的参数会由初始状态功率元件参数Refini@Ls改变至老化状态功率元件参数Refag@Ls。
因为模型化温度TTCM是由负载所决定，不管功率元件120是否老化，在相同的特定负载Ls下，经过温度计算模型M1所得到的结果均是固定为图2A所示A点所相应的模型化温度TTCM@Ls。然而，参数化温度会随着功率元件120老化而产生变化，例如由曲线216中的b点改变至b*点。详细而言，随着功率元件120的老化程度愈来愈严重，在相同的特定负载Ls下，模型化温度TTCM及参数化温度TRef之间的误差也会愈来愈大。因此，控制器110是设定允许温度误差比例εT，且模型化温度TTCM及参数化温度TRef之间的误差亦需考虑两者之间的原始误差。当两者的温度误差值的比例扣除初始状态温度误比例超过允许温度误差比例εT时，控制器110是依据方程式(1)判定该功率元件120已因老化而失效。
在另一实施例中，控制器110是以参数变化为依据，例如可依据方程式(2)判断功率元件120是否已因老化而失效。举例来说，在图2A中的温度TTCM@Ls在图2B的曲线216所对应的功率元件参数固定为Refini@Ls。当功率元件老化后，参数的变化会由b点改变至b*点，意即功率元件参数改变为Refag@Ls。因此，控制器110是定义允许参数误差比例εR，并依据方程式(2)判断功率元件120是否已因老化而失效。
图3A是显示依据本发明第一态样的一实施例中的功率元件失效判断方法的流程图。
请同时参考图1及图3A，在步骤S302，取得在电子装置100中的一待测功率元件120的温度计算模型M1，并取得该待测功率元件120的一功率元件参数与温度的参数化温度计算模型M2。举例来说，温度计算模型M1及参数化温度计算模型M2可事先储存于电子装置100中的一非易失性存储器(图1未绘示)。当电子装置100启动并开始运作前，控制器110会由该非易失性存储器读取温度计算模型M1及参数化温度计算模型M2。因此，当电子装置100在运作时，检测电路130是实时检测相应的功率元件120的负载信息及功率元件参数，控制器110即可由检测电路130取得功率元件120的负载信息及功率元件参数，将负载信息输入温度计算模型M1以实时计算模型化温度TTCM，并将功率元件参数输入参数化温度计算模型M2以实时计算参数化温度TRef。
在步骤S304，检测待测功率元件120的负载信息及功率元件参数。在一些实施例中，负载信息例如可包括功率元件参数。需注意的是，不同的功率元件会具有不同的负载信息及功率元件参数，且检测电路130是针对不同的功率元件进行设计，藉以检测不同的功率元件所相应的负载信息及功率元件参数。
在步骤S306，依据负载信息及温度计算模型M1以计算待测功率元件的一模型化温度TTCM，并依据功率元件参数及参数化温度计算模型M2以计算待测功率元件120的一参数化温度TRef。当电子装置100在运作时，控制器110即可利用检测电路130实时检测到相应的功率元件120的负载信息，并将负载信息输入温度计算模型M1以实时计算模型化温度TTCM，并将相应的负载信息输入参数化温度计算模型M2以实时计算参数化温度TRef。
在步骤S308，判断模型化温度TTCM及参数化温度TRef的误差是否超过允许范围。其中，允许范围例如是控制器110所设定的允许温度误差比例εT，且控制器110是依据方程式(1)以进行上述判断。
若模型化温度TTCM及参数化温度TRef的误差超过允许范围，控制器110是判断功率元件120失效(步骤S310)，并可进行后续的停机程序以利更换功率元件120。
若模型化温度TTCM及参数化温度TRef的误差未超过允许范围，控制器110则让电子装置100正常运转(步骤S312)，并回到步骤S308持续判断模型化温度TTCM及参数化温度TRef的误差是否超过允许范围。
详细而言，在图3A的流程中，控制器110主要是以温度做为判断依据。
图3B是显示依据本发明第一态样的另一实施例中的功率元件失效判断方法的流程图。
请同时参考图1及图3B，在步骤S330，取得在电子装置100中的一待测功率元件120的温度计算模型M1，并取得该待测功率元件120的一功率元件参数与模型化温度的关系式(例如为第一关系式)。功率元件参数Ref可视为参数化温度TRef的一函式，例如Ref＝f(TRef)。
在步骤S332，依据温度计算模型M1以建立模型化温度TTCM及相应的模型化功率元件参数RefTCM的关系式(例如为第二关系式)，并透参数与参数化温度的关系，将模型化温度转换成模型化功率元件参数，即RefTCM=f(TTCM)。其中，模型化温度TTCM相应的模型化功率元件参数RefTCM例如可为温度计算模型M1的输入负载信息。
在步骤S334，检测电路130是检测待测功率元件120的参数。与图3A的差异在于此步骤中元件参数Ref即可直接用来与模型化功率元件参数RefTCM做比较，而不需要如图3A的流程所述再转换成温度做比较。
在步骤S336，依据所检测到的温度及第二关系式以计算待测功率元件120的模型化功率元件参数RefTCM，并依据所检测到的温度及第一关系式以计算待测功率元件120的一功率元件参数Ref。当电子装置100在运作时，控制器110即可利用检测电路130实时检测到相应的功率元件120的温度，并将所检测到的温度利用第二关系式及第一关系式分别计算出模型化功率元件参数RefTCM及功率元件参数Ref。
在步骤S338，判断模型化功率元件参数RefTCM及功率元件参数Ref之间的误差是否超过允许范围。其中，允许范围例如是控制器110所设定的允许参数误差比例εR，且控制器110是依据方程式(2)以进行上述判断。
若模型化功率元件参数RefTCM及功率元件参数Ref的误差超过允许范围，控制器110是判断功率元件120失效(步骤S340)，并可进行后续的停机程序以利更换功率元件120。
若模型化功率元件参数RefTCM及功率元件参数Ref的误差未超过允许范围，控制器110则让电子装置100正常运转(步骤S342)，并回到步骤S338持续判断模型化功率元件参数RefTCM及功率元件参数Ref的误差是否超过允许范围。
详细而言，在图3B的流程中，控制器110主要是以功率元件参数做为判断依据。
本发明的第二态样，是以第一态样为基础，并通过参数化温度TRef的结果来修正温度计算模型M1，并可用于修正其他相似功率元件的温度计算模型。对于参数化温度TRef来说，需要通过实时检测功率元件120的功率元件参数Ref以计算参数化温度TRef。然而，检测功率元件参数Ref往往需要配置复杂的检测电路130。若为了检测多个功率元件而加入多组检测电路，会增加成本以及电子装置100的体积及***复杂度。
因此，在本发明的第二态样中，可利用温度计算模型M1同时评估多个功率元件的温度，且计算参数化温度所需的功率元件参数的数量仅需为1个。举例来说，控制器110可通过参数化温度TRef来修正温度计算模型M1，并可同时评估多个功率元件120的损伤状态，并藉此修正各个功率元件120的损伤状态，同样可达到多个功率元件120实时检测的效果。
图4A是显示依据本发明第二态样的实施例中的负载信息与温度的关系图。图4B是显示依据本发明第二态样的实施例中的功率元件参数与温度的关系图。
如图4A所示，图4A是类似图2A，其差别在于图4A增加了修正温度计算模型的曲线218。
详细而言，当功率元件120因为长时间使用而老化，会造成在相同负载时的实际温度会改变，例如在相同的特定负载Ls下，实际温度会由B点移至B*点，意即由曲线212改变至曲线214，且功率元件的实际温度会由初始状态实际温度TReal_ini@Ls改变为老化状态实际温度TReal_ag@Ls。此时，再对应至从图2B的曲线216，温度对应点会由b点改变至b*点，意即相应的参数会由初始状态功率元件参数Refini@Ls改变至老化状态功率元件参数Refag@Ls。
因为模型化温度TTCM是由负载所决定，不管功率元件120是否老化，在相同的特定负载Ls下，在图2A中，经过温度计算模型M1所得到的结果均是固定为A点所相应的模型化温度TTCM@Ls。然而，在本发明的第二态样中，是可以参数化温度TRef为基准以修正温度计算模型M1，例如在图4A中，以相同的负载Ls为例，控制器110是将原本A点至位置修正为A*点，其中A*点与B*点相同。详细而言，温度计算模型M1是对应于图4A中的曲线210，但是修正后的温度计算模型则对应至图4A中的曲线218。
参数化温度会随着功率元件120老化而产生变化，例如由曲线216中的b点改变至b*点。详细而言，随着功率元件120的老化程度愈来愈严重，原本在图2A中，在相同的特定负载Ls下，模型化温度TTCM及参数化温度TRef之间的误差也会愈来愈大。然而，在本发明的第二态样中，可利用参数化温度TRef以修正温度计算模型M1。意即在功率元件120老化之后，可通过损伤或实验数据建表比对，藉以将曲线210修正为曲线218。
举例来说，若电子装置100中的功率元件120包括多个相同类型的晶片。控制器110可利用实时检测的功率元件参数以计算参数化温度TRef，并通过参数化温度TRef来修正其中一个晶片的温度计算模型M1。此外，控制器110更可利用晶片损伤与温度之间的关系，藉以修正其他晶片的温度计算模型。控制器110可以得知其他晶片的目前老化状态，并进行元件保护。意即，利用本发明的第二态样的方式修正温度计算模型，也能有效地达到过温保护的效果。
图5是显示依据本发明第二态样的实施例中的功率元件失效判断方法的流程图。
请同时参考图1及图5，在步骤S502，取得在电子装置100中的一待测功率元件120的温度计算模型M1，并取得该待测功率元件120的一功率元件参数与参数化温度TRef的参数化温度计算模型M2。举例来说，温度计算模型M1及参数化温度计算模型M2可事先储存于电子装置中的一非易失性存储器(图1未绘示)。当电子装置100启动并开始运作前，控制器110会由该非易失性存储器读取温度计算模型M1及参数化温度计算模型M2。因此，当电子装置100在运作时，检测电路130是实时检测相应的功率元件120的负载信息及功率元件参数Ref，控制器110即可由检测电路130取得功率元件120的负载信息及功率元件参数Ref，将负载信息输入温度计算模型M1以实时计算模型化温度TTCM，并将功率元件参数输入参数化温度计算模型M2以实时计算参数化温度TRef。
在步骤S504，检测待测功率元件120的负载信息及功率元件参数Ref。在一些实施例中，负载信息例如可包括功率元件参数。需注意的是，不同的功率元件会具有不同的负载信息及功率元件参数Ref，且检测电路130是针对不同的功率元件进行设计，藉以检测不同的功率元件所相应的负载信息及功率元件参数Ref。
在步骤S506，依据负载信息及温度计算模型M1以计算待测功率元件120的一模型化温度TTCM，并依据功率元件参数及参数化温度计算模型M2以计算待测功率元件120的一参数化温度TRef。当电子装置100在运作时，控制器110即可利用检测电路130实时检测到相应的功率元件120的负载信息，并将负载信息输入温度计算模型M1以实时计算模型化温度TTCM，并将相应的负载信息输入参数化温度计算模型M2以实时计算参数化温度TRef。
在步骤S508，判断模型化温度TTCM及参数化温度TRef的误差是否超过允许范围。其中，允许范围例如是控制器110所设定的允许温度误差比例εT，且控制器110是依据方程式(1)以进行上述判断。
若模型化温度TTCM及参数化温度TRef的误差超过允许范围，控制器110是依据参数化温度TRef修正待测功率元件120的温度计算模型M1(步骤S510)，并回到步骤S502。需注意的是，在第一态样中，在图3A的步骤S308的判断结果为「是」时，控制器110是直接判断待测功率元件120失效。然而，在第二态样中，意即在图5的步骤S508的判断结果为「是」时，控制器110是修正待测功率元件120的温度计算模型M1。
若模型化温度TTCM及参数化温度TRef的误差未超过允许范围，控制器110则让电子装置100正常运转(步骤S512)，并回到步骤S508持续判断模型化温度TTCM及参数化温度TRef的误差是否超过允许范围。
本发明的第三态样，是以第一态样为基础，但并不限制功率元件参数Ref是否为老化参数或非老化参数，且参数化温度TRef的数值是由温度计算模型M1而得。举例来说，在第三态样中，当电子装置100处于初始状态时，控制器110即会读取参数化温度计算模型M1。因为参数化温度TRef是由温度计算模型M1计算而得，因此不需事先得知参数化温度TRef所对应的功率元件参数Ref的数值。第三态样与第一态样的主要差异在于，无论功率元件120是否已老化，在相同负载下，功率元件参数Ref与对应的实际温度都会改变。因此，控制器110并不需要得知功率元件120老化后的正确参数化温度TRef，也可判断功率元件120目前是否已老化。然而，此第三态样中定义的老化状态为一相对值，并非在第一态样中所述的绝对值。
在第三态样中，参数化温度TRef所相应的功率元件参数Ref为单一变数，且参数化温度TRef可受到或不受到功率元件120老化的影响。此外，参数化温度TRef及功率元件参数是由温度计算模型M1而得。举例来说，控制器110可利用温度计算模型M1与功率元件参数Ref之间的关系以推导出参数化温度TRef、与温度计算模型M1及功率元件参数Ref的关系式。
因为检测电路130可实时检测负载信息及功率元件参数Ref，故控制器110可利用参数化温度TRef、与温度计算模型M1及功率元件参数Ref的关系式以计算参数化温度TRef。此外，控制器110亦可依据负载信息及温度计算模型M1以计算模型化温度TTCM。
当电子装置100处于初始状态，参数化温度TRef的数值是由温度计算模型M1所决定，故在初始状态时的参数化温度TRef会等于模型化温度TTCM。当功率元件120老化之后，在相同负载条件下，利用温度计算模型M1所得到的模型化温度TTCM会有与初始状态同样的结果。然而，参数化温度TRef则会随着功率元件120老化而产生改变，且对应的功率元件参数Ref亦会改变，故造成模型化温度TTCM与参数化温度TRef之间的误差变大。因此，控制器110是设定允许温度误差比例εT，且当模型化温度TTCM与参数化温度TRef之间的误差超过允许温度误差比例εT时，控制器110是判断此功率元件120失效。
第三态样的优点在于并不需要事先量测参数化温度的曲线，也不需考虑功率元件120是否老化。详细而言，第三态样的方法是针对每个功率元件120建立相对的功率元件参数与温度的关系，且功率元件120老化后的温度为相对数值。控制器110可通过温度误差或参数误差以判断功率元件120是否已老化，惟，功率元件120因老化而失效的状态的判断电平，需要事后由实验确认。
图6A是显示依据本发明第三态样的一实施例中的负载信息与温度的关系图。图6B是显示依据本发明第三态样的一实施例中的功率元件参数与温度的关系图。
为了便于说明本发明的第三态样，在第6A及6B图中先以第一态样进行延伸说明，例如参数化温度不受功率元件老化所影响。如图6A所示，当功率元件120处于初始状态且具有特定负载Ls时，检测电路130可直接量测功率元件120的实际温度TReal_ini@Ls。若利用温度计算模型M1及特定负载Ls，可计算得到模型化温度TTCM@Ls，且模型化温度TTCM及实际温度TReal_ini这两个温度之间可允许有误差。对于参数化温度来说，若依据在第一态样的实施例，参数化温度计算模型M2是对应至曲线216。然而，在第三态样中，参数化温度是依据温度计算模型M1计算而得，意即原本在初始状态实际温度TReal_ini@Ls在曲线216所对应的功率元件参数Refini@Ls，其对应的温度会变为模型化温度TTCM@Ls，意即由b点改变至b#点。因此，在初始状态下的参数化温度及功率元件参数的关系式可利用图6B中的曲线220表示。
当功率元件120经过长时间使用而老化，功率元件120的温度会改变，例如由初始状态实际温度TReal_ini改变至TReal_ag。因此，在相同的负载Ls下，功率元件120的温度会由初始状态实际温度TReal_ini@Ls改变至TReal_ag@Ls，意即由B点改变至B*点，如图6A所示。再对应至图6B，由功率元件参数对温度的曲线来看，理论上温度对应点会从b点改变至b*点，意即对应的功率元件参数会由初始状态元件功率参数Refini@Ls改变为老化状态元件功率参数Refag@Ls。然而，模型化温度TTCM是由负载所决定，无论功率元件120是否已老化，在相同的负载Ls下，利用温度计算模型M1所计算出的模型化温度TTCM均会与初始状态的模型化温度TTCM相同(均为A点)。
然而，参数化温度TRef会随着功率元件120老化而改变，且在功率元件120老化时，对应的功率元件参数及实际温度应分别为Refag@Ls及TReal_ag@Ls。需注意的是，参数化温度TRef是使用曲线220，因此，在相同老化状态功率元件参数Refag@Ls的情况下，功率元件120的实际温度会由b*点改变至b’点，意即经过参数化温度的查表结果(例如依据曲线220的关系式进行查表)，可得知功率元件120的实际温度是由老化状态实际温度TReal_ag@Ls改变为TVis_ag@Ls。
简单来说，在第三态样中，在初始状态时，在特定负载Ls下依据温度计算模型M1所得到的模型化温度TTCM及参数化温度TRef均相同。然而，在功率元件120老化之后，温度计算模型计算得到的模型化温度TTCM不变，但老化后的参数化温度TRef会由b#点改变至b’点，意即功率元件参数由初始状态功率元件参数Refini@Ls改变至Refini@Ls，且参数化温度TRef会由温度TTCM@Ls改变至Tvis_ag@Ls。随着功率元件120的老化程度愈来愈严重，在相同的负载Ls下，模型化温度TTCM及参数化温度TRef的误差也会愈来愈大。在第三态样中，控制器110是设定允许温度误差比例εT，且模型化温度TTCM及参数化温度TRef的误差不需考虑原始误差。当模型化温度TTCM及参数化温度TRef的误差超过允许温度误差比例εT时，控制器110是判断功率元件120已因老化而失效，控制器110例如可使用下列方程式(3)以判断功率元件120是否已因老化而失效：
Figure GDA0003403271010000191
在另一实施例中，控制器110亦可以功率元件参数Ref为依据以判断功率元件120是否因老化而失效。举例来说，在负载Ls下，模型化温度TTCM@Ls所对应的功率元件参数是固定为Refini@Ls，其与功率元件参数Ref约略相同。当功率元件120老化之后，在相同的负载Ls下，功率元件参数会改变为Refag@Ls，其与模型化功率元件参数RefTCM约略相当。因此，控制器110是定义允许参数误差比例εR，并利用方程式(2)以判断功率元件120是否已因老化而失效。
在第三态样的上述实施例中，主要是说明参数化温度并不受功率元件120老化的影响。然而，在第三态样的另一实施例中，参数化温度会受到功率元件120老化的影响。
图7A是显示依据本发明第三态样的另一实施例中的负载信息与温度的关系图。图7B是显示依据本发明第三态样的另一实施例中的功率元件参数与温度的关系图。
如图7A及7B所示，曲线224是表示功率元件120老化后的功率元件参数与温度的关系。若参数化温度会受到功率元件120老化所影响，且在功率元件120老化后的相同功率元件参数所对应的实际温度TReal_ag@Ls较原本利用非老化参数所得到的老化状态参数化温度Tvis_ag@Ls高，意即在曲线224在曲线220的上方。意即，在计算功率元件120老化后的参数化温度TRef时，会低估参数化温度TRef的数值。因此，相较于第一态样中允许温度误差比例εT的数值，在第三态样的此实施例中，控制器110需定义更小的允许温度误差比例εT。
图7C是显示依据本发明第三态样的又一实施例中的负载信息与温度的关系图。图7D是显示依据本发明第三态样的又一实施例中的功率元件参数与温度的关系图。
如图7C及7D所示，曲线226是表示功率元件120老化后的功率元件参数与温度的关系。若参数化温度会受到功率元件120老化所影响，且在功率元件120老化后的相同功率元件参数所对应的实际温度TReal_ag@Ls较原本利用非老化参数所得到的老化状态参数化温度Tvis_ag@Ls低，意即在曲线226在曲线220的下方。意即，在计算功率元件120老化后的参数化温度TRef时，会高估参数化温度TRef的数值。因此，相较于第一态样中允许温度误差比例εT的数值，在第三态样的此实施例中，控制器110需定义更大的允许温度误差比例εT。
图8是显示依据本发明第三态样的一实施例中的功率元件失效判断方法的流程图。
请同时参考图1及图8，在步骤S802，取得在电子装置100中的一待测功率元件120的温度计算模型M1，并建立温度计算模型M1及待测功率元件120的功率元件参数与参数化温度的关系式。举例来说，温度计算模型M1及参数化温度计算模型M2可事先储存于电子装置100中的一非易失性存储器(图1未绘示)。当电子装置100启动并开始运作前，控制器110会由该非易失性存储器读取温度计算模型M1。因此，当电子装置100在运作时，检测电路130是实时检测相应的功率元件120的负载信息及功率元件参数，控制器110即可由检测电路130取得功率元件120的负载信息及功率元件参数，将负载信息输入温度计算模型M1以实时计算模型化温度TTCM。
在步骤S804，检测待测功率元件120的负载信息及功率元件参数。在一些实施例中，负载信息例如可包括功率元件参数。需注意的是，不同的功率元件会具有不同的负载信息及功率元件参数，且检测电路130是针对不同的功率元件进行设计，藉以检测不同的功率元件所相应的负载信息及功率元件参数。
在步骤S806，依据负载信息及温度计算模型M1以计算待测功率元件120的一模型化温度TTCM，并依据功率元件参数及温度计算模型M1由上述关系式以计算待测功率元件120的参数化温度TRef。当电子装置100在运作时，控制器110即可利用检测电路130实时检测到相应的功率元件120的负载信息，并将负载信息输入温度计算模型M1以实时计算模型化温度TTCM，并依据功率元件参数及温度计算模型M1由上述关系式以计算待测功率元件120的参数化温度TRef。
在步骤S808，判断模型化温度TTCM及参数化温度TRef的误差是否超过允许范围。其中，允许范围例如是控制器110所设定的允许温度误差比例εT，且控制器110是依据方程式(3)以进行上述判断。
若模型化温度TTCM及参数化温度TRef的误差超过允许范围，控制器110是判断功率元件120失效(步骤S810)，并可进行后续的停机程序以利更换功率元件120。
若模型化温度TTCM及参数化温度TRef的误差未超过允许范围，控制器110则让电子装置100正常运转(步骤S812)，并回到步骤S808持续判断模型化温度TTCM及参数化温度TRef的误差是否超过允许范围。
详细而言，在图8的流程中，控制器110主要是以温度做为判断依据。
需注意的是，在一些实施例中，上述本发明的第二态样亦可以与第三态样结合。举例来说，例如在图8的步骤S808的判断结果为「是」时，在步骤S810，控制器110可依据参数化温度TRef以更新温度计算模型M1。
图9是显示依据本发明第三态样的另一实施例中的功率元件失效判断方法的流程图。
请同时参考图1及图9，在步骤S902，取得在电子装置100中的一待测功率元件120的温度计算模型M1，并依据温度计算模型M1以建立模型化温度TTCM及模型化功率元件参数RefTCM之间的关系式。例如，模式化功率元件参数RefTCM可视为模型化温度TTCM的函式，例如RefTCM＝f(TTCM)。
在步骤S904，检测待测功率元件120的负载信息及功率元件参数Ref。
在步骤S906，参考前述第一态样的方法，依据负载信息及温度计算模型以计算模型化功率元件参数RefTCM。当电子装置100在运作时，控制器110即可利用检测电路130实时检测到相应的功率元件120的负载信息，并将所检测到的负载信息利用温度计算模型M1以计算模型化温度TTCM，再将模型化温度TTCM输入模型化温度TTCM及模型化功率元件参数RefTCM之间的关系式以计算出模型化功率元件参数RefTCM。
在步骤S908，判断模型化功率元件参数RefTCM及功率元件参数Ref之间的误差是否超过允许范围。其中，允许范围例如是控制器110所设定的允许参数误差比例εR，且控制器110是依据方程式(2)以进行上述判断。
若模型化功率元件参数RefTCM及功率元件参数Ref的误差超过允许范围，控制器110是判断功率元件120失效(步骤S910)，并可进行后续的停机程序以利更换功率元件120。
若模型化功率元件参数RefTCM及功率元件参数Ref的误差未超过允许范围，控制器110则让电子装置100正常运转(步骤S912)，并回到步骤S908持续判断模型化功率元件参数RefTCM及功率元件参数Ref的误差是否超过允许范围。
详细而言，在图9的流程中，控制器110主要是以功率元件参数做为判断依据。
在本发明的第四态样中，可将上述第一态样及第三态样的部分内容进行延伸，例如参数化温度TRef可由多个功率元件参数所影响。在一实施例中，若功率元件参数均为非老化参数，如第一态样的实施例所述，若控制器110是以温度做为判断功率元件120是否老化失效的依据时，则该判断式是依据方程式(1)。
若参数化温度TRef是由温度计算模型M1而得，如第三态样的实施例所述，则初始状态温度误差比例ε0为0。
在另一实施例中，控制器110是以功率元件参数做为判断功率元件120是否老化失效的依据。在初始状态时，在特定负载Ls下，模型化温度TTCM@Ls所对应的功率元件参数是固定为下列向量
Figure GDA0003403271010000221
例如此向量可表示为(Ref1ini@Ls，Ref2ini@Ls)，其中Ref1为第一功率元件参数，Ref2为第二功率元件参数。
当功率元件120老化之后(即处于老化状态)，在相同的特定负载Ls下，模型化温度TTCM@Ls所对应的功率元件参数是改变为下列向量
Figure GDA0003403271010000231
例如此向量可表示为(Ref1ag@Ls，Ref2ag@Ls)。此时，控制器110是定义允许参数误差比例为
Figure GDA0003403271010000232
且控制器110是依据下列方程式(4)以判断功率元件120是否已因老化而失效：
Figure GDA0003403271010000233
图10A是显示依据本发明第四态样的一实施例中的两个功率元件参数及温度的关系图。
在第四态样的一实施例中，参数化温度TRef是由第一功率元件参数Ref1及第二功率元件参数Ref2所决定，且第一功率元件参数Ref1及第二功率元件参数Ref2均为非老化参数。如图10A所示，在功率元件120老化前及老化后，第一功率元件参数Ref1及第二功率元件参数Ref2与温度的关系式均维持在同一曲面1010上。在功率元件120老化后，其对应的温度所相应的功率元件参数也会跟着改变，例如功率元件参数的向量由(Ref1ini，Ref2ini)改变为(Ref1ag，Ref2ag)。在此实施例中，控制器110判断功率元件120是否已老化失效的方式是类似于第一态样。
图10B是显示依据本发明第四态样的另一实施例中的两个功率元件参数及温度的关系图。
在第四态样的另一实施例中，参数化温度TRef是由第一功率元件参数Ref1及第二功率元件参数Ref2所决定，且第一功率元件参数Ref1及第二功率元件参数Ref2均为老化参数。如图10B所示，在功率元件120老化前，第一功率元件参数Ref1及第二功率元件参数Ref2与温度的关系式是维持在同一曲面1010上。在功率元件120老化后，第一功率元件参数Ref1及第二功率元件参数Ref2与温度的关系式则会改变至曲面1020。意即，相同的温度所相应的功率元件参数也会跟着改变，例如功率元件参数的向量由曲线1010上的(Ref1ini，Ref2ini)改变为曲面1020上的(Ref1ag，Ref2ag)。在此实施例中，控制器110判断功率元件120是否已因老化而失效的方式是类似于第二态样或第四态样。
综上所述，在本发明的上述实施例是公开了功率元件失效判断方法的多种态样，优点包括：(1)可实时判断待测功率元件的温度是否异常；(2)可容易地建立温度与功率元件参数之间关系的温度模型，且仅需建立在初始状态下的功率元件参数相对于温度的关系；及(3)可针对每一个特定的待测功率元件分别建立对应的温度与功率元件参数之间的关系(例如温度计算模型M1及参数化温度计算模型M2)，并不会因为各自制造的批次、制程、或效能的差异而造成计算误差。此外，在本发明的多种态样中，可分别适用于属于老化参数或非老化参数的功率元件参数，且在计算参数化温度时可考虑多个功率元件参数，使得本发明可广泛地应用于不同配置的电子装置以准确地估算功率元件是否失效。
于权利要求及说明书中使用如”第一”、”第二”、”第三”...等词是用来修饰权利要求及说明书中的元件，并非用来表示元件之间具有优先权顺序、先行关系，或者是一个元件先于另一个元件，或者是执行方法步骤时的时间先后顺序。简言之，该些修饰用词仅用来区别具有相同名字的元件。
本发明虽以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何所属技术领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims (13)

1.一种功率元件失效判断方法，用于一电子装置，其中该电子装置包括一功率元件及一检测电路，该方法包括：
取得该功率元件的一温度计算模型，其中，该温度计算模型的输入参数为各种不同的负载信息，且经由该温度计算模型所得到的温度定义为模型化温度TTCM，并取得该功率元件的一功率元件参数Ref与一参数化温度的一参数化温度计算模型，该参数化温度计算模型是该功率元件参数Ref与受到该功率元件参数Ref所影响的参数化温度TRef之间的关系式Ref＝f(TRef)，其中，该参数化温度计算模型的输入参数为该功率元件参数Ref，该参数化温度TRef根据一个或多个多功率元件参数Ref由实验、量测和模拟而得；
利用该检测电路检测该功率元件的一负载信息及该功率元件参数Ref；
依据该负载信息及该温度计算模型以计算该功率元件的一模型化温度，并依据该功率元件参数Ref及该参数化温度计算模型计算该功率元件的该参数化温度；
判断该模型化温度及该参数化温度的一误差是否超过一允许范围；以及
当该误差超过该允许范围，判断该功率元件失效。
2.如权利要求1所述的功率元件失效判断方法，其中该功率元件参数Ref为一非老化参数。
3.如权利要求1所述的功率元件失效判断方法，还包括：
当该误差超过该允许范围，依据该参数化温度修正该温度计算模型，其方式是，在相同的特定负载下，将经过该温度计算模型所得到的结果均是固定的模型化温度依据该参数化温度进行修正，以得到修正后的温度计算模型。
4.如权利要求1所述的功率元件失效判断方法，其中该参数化温度计算模型所输出的该参数化温度是由该功率元件参数Ref及该功率元件的另一功率元件参数所决定。
5.如权利要求2所述的功率元件失效判断方法，其中当该功率元件为一绝缘栅双极晶体管模块，该负载信息包括该绝缘栅双极晶体管模块的一环境温度、一IGBT操作电压、一IGBT操作电流、一输出频率、一切换频率、或其组合，且该功率元件参数Ref为该绝缘栅双极晶体管模块的一栅极电流。
6.如权利要求2所述的功率元件失效判断方法，其中当该功率元件为一电容模块，该负载信息包括该电容模块的一环境温度、一工作电压、一涟波电压、一输入电流、一输入功率因数、一频率、或其组合。
7.一种功率元件失效判断方法，用于一电子装置，其中该电子装置包括一功率元件及一检测电路，该方法包括：
取得该功率元件的一温度计算模型，其中，该温度计算模型的输入参数为各种不同的负载信息，且经由该温度计算模型所得到的温度定义为模型化温度TTCM，并取得该功率元件的一功率元件参数Ref与一参数化温度的一第一关系式，该第一关系式是该功率元件参数Ref与受到该功率元件参数Ref所影响的参数化温度TRef之间的关系式Ref＝f(TRef)，其中，该第一关系式的输入参数为该功率元件参数Ref，该参数化温度TRef根据一个或多个多功率元件参数Ref由实验、量测和模拟而得；
依据该温度计算模型建立该模型化温度及相应的一模型化功率元件参数的一第二关系式，该第二关系式将该模型化温度TTCM转换成模型化功率元件参数RefTCM，即RefTCM＝f(TTCM)，其中，与该模型化温度TTCM相应的该模型化功率元件参数RefTCM为该温度计算模型的输入负载信息；
利用该检测电路检测该功率元件的一温度；
依据该温度及该第二关系式以计算该功率元件的该模型化功率元件参数，并依据该温度及该第一关系式计算该功率元件的该功率元件参数；
判断该模型化功率元件参数及该功率元件参数的一误差是否超过一允许范围；以及
当该误差超过该允许范围，判断该功率元件失效。
8.一种功率元件失效判断方法，用于一电子装置，其中该电子装置包括一功率元件及一检测电路，该方法包括：
取得该功率元件的一温度计算模型，其中，该温度计算模型的输入参数为各种不同的负载信息，且经由该温度计算模型所得到的温度定义为模型化温度TTCM；
建立该温度计算模型及该功率元件的一功率元件参数与一参数化温度的一关系式，其中，该参数化温度TRef利用该温度计算模型及该功率元件参数Ref的该关系式由实验、量测和模拟而得；
利用该检测电路检测该功率元件的一负载信息及该功率元件参数；
依据该负载信息及该温度计算模型以计算该功率元件的一模型化温度，并依据该功率元件参数及该温度计算模型由该关系式以计算该功率元件的该参数化温度；
判断该模型化温度及该参数化温度的一误差是否超过一允许范围；以及
当该误差超过该允许范围，判断该功率元件失效。
9.如权利要求8所述的功率元件失效判断方法，其中该功率元件参数为一老化参数。
10.如权利要求8所述的功率元件失效判断方法，还包括：
当该误差超过该允许范围，依据该参数化温度修正该温度计算模型，其方式是，在相同的特定负载下，将经过该温度计算模型所得到的结果均是固定的模型化温度依据该参数化温度进行修正，以得到修正后的温度计算模型。
11.如权利要求8所述的功率元件失效判断方法，其中该关系式所输出的该参数化温度是由该功率元件参数决定。
12.一种电子装置，包括：
一功率元件；
一检测电路，用以检测该功率元件的一负载信息及一功率元件参数；以及
一控制器，用取得该功率元件的一温度计算模型，其中，该温度计算模型的输入参数为各种不同的负载信息，且经由该温度计算模型所得到的温度定义为模型化温度TTCM，并取得该功率元件的该功率元件参数Ref与与一参数化温度的一参数化温度计算模型，该参数化温度计算模型是该功率元件参数Ref与受到该功率元件参数Ref所影响的参数化温度TRef之间的关系式Ref＝f(TRef)，其中，该参数化温度计算模型的输入参数为该功率元件参数Ref，该参数化温度TRef根据一个或多个多功率元件参数Ref由实验、量测和模拟而得，
其中该控制器是依据该负载信息及该温度计算模型以计算该功率元件的一模型化温度，并依据该功率元件参数Ref及该参数化温度计算模型计算该功率元件的该参数化温度，
其中该控制器判断该模型化温度及该参数化温度的一误差是否超过一允许范围；
若该误差超过该允许范围，该控制器是判断该功率元件失效；以及
若该误差未超过该允许范围，该控制器是控制该电子装置正常运转。
13.一种电子装置，包括：
一功率元件；
一检测电路，用以检测该功率元件的一负载信息及一功率元件参数Ref；以及
一控制器，用以取得该功率元件的一温度计算模型，其中，该温度计算模型的输入参数为各种不同的负载信息，且经由该温度计算模型所得到的温度定义为模型化温度TTCM，并建立该温度计算模型及该功率元件的该功率元件参数与一参数化温度的一关系式，其中，该参数化温度TRef利用该温度计算模型及该功率元件参数Ref的该关系式由实验、量测和模拟而得，
其中该控制器是依据该负载信息及该温度计算模型以计算该功率元件的一模型化温度，并依据该功率元件参数及该温度计算模型由该关系式以计算该功率元件的该参数化温度，
其中该控制器更判断该模型化温度及该参数化温度的一误差是否超过一允许范围，
若该误差超过该允许范围，该控制器是判断该功率元件失效；以及
若该误差未超过该允许范围，该控制器是控制该电子装置正常运转。
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