混合封装电力电子集成模块内功率电路对驱动保护电路的热影响

混合封装电力电子集成模块(IPEM)是目前中功率范围内电力电子集成的主要方式。IGBT器件与控制和驱动电路高密度地封装在一起,IGBT的发热对驱动保护电路会产生非常不利的影响,我们针对这个问题进行了研究。利用三维有限元法建立了模块内的传热模型,对不同发热功率下IGBT的结温以及驱动保护电路PCB的最高温度进行了计算和分析。另外,对功率电路与驱动保护电路PCB之间存在空气隙以及模块完全被密封后模块内的传热问题也进行了实验研究。     

集成电力电子模块封装的关键技术

封装技术直接影响到集成电力电子模块(Integrated Power Electronics Module,IPEM)的电气性能、EMI特性和热性能等,被公认为未来电力电子技术发展的核心推动力。介绍了IPEM封装的结构与互连和基板技术等关键技术及研究现状,分析了已存在的薄膜覆盖封装技术等三维IPEM封装技术,讨论了IPEM封装的发展趋势,最后指出我国IPEM封装技术研究的限制因素与对策。     

用于接地保护的电力电子集成模块的研制

为了提高电气设备运行的可靠性和保证人身安全,基于分立元件研制了一种集接地保护和开关功能于一体的电力电子集成模块。模块有四个外接端子,模块中集成了检测电路、驱动电路和开关电路。该模块作为开关串接在电气设备的供电主回路中,可以保证只有当电气设备的外壳或电气设备内须接地的参考点接地时,才接通电气设备的供电电源。实验和应用证实,该模块是有效的。     

电力电子器件封装模块的散热特性

以传统电力电子器件封装模型为基础,介绍了大功率电力电子器件热量传递机理、失效原因。阐述了电力电子器件的主要外部散热方式及发展现状。最后基于有限元软件ANSYS为平台,通过改变电力电子器件内部结构,包括芯片间距、衬板厚度、铜底板厚度,分析了内部结构芯片散热的影响。通过测试发现,当芯片分布均匀时,散热效果最好,导热系数较高的材质,芯片散热效果较为理想。在小范围内,芯片结温随底铜板厚度增加而下降,之后芯片结温随厚度增加而升高。     

电力电子集成模块用平板热管的传热研究

 为了解决高封装密度的电力电子集成模块所面临的热集中问题,本文提出了一种在蒸发端和冷凝端设置有工质回流柱的垂直传热平板热管用以替代传统电力电子集成模块的纯铜基板,并对该模块的传热性能进行了研究.研究结果表明,在186W/cm²的热载荷下,热管基板蒸发端的高对流换热系数削弱了模块的热集中现象,其结壳热阻是商用铜基板模块热阻的一半,并且热管基板在正反放置的情况下具有相同的散热性能.集成模块在225W的脉宽热载荷冲击下,管芯的瞬态最高温度比商用模块低46℃.     

倒装芯片集成电力电子模块寄生参数的建模

采用球栅阵列芯片尺寸封装技术和倒装芯片(Flip Chip,FC)技术构建了半桥集成电力电子模块(Integrated Power Electronics Module,IPEM),半桥FC-IPEM实现三维封装结构。采用阻抗测量法提取模块寄生电感和寄生电容,建立模块的寄生参数模型,对模块进行电气性能测试。结果表明:半桥FC-IPEM构成的同步整流Buck变换器输出滤波电感中的电流波动幅度小于0.6A。     

新型电力电子模块的发展趋势

本文论述了新型IGBT模块的需求和发展状况，介绍了SEMIX新型模块系列和SEMIX产品开发平台，并给出了相应的图片和数据。     

电力电子集成技术的现状及发展方向

作为人类历史上最重要的能源,电能在促进人类文明历程中扮演着重要的角色,推动人类社会先后进入工业化和信息化。随着科学技术的发展和进步,电能在生产、输送以及利用等方式和以前相比明显改善。笔者在本文中首先分析了电力电子集成技术的概念和重要意义,然后探讨了集成技术的形式和层次,最后分析了研究的现状以及发展方向,以期进一步提升电力电子集成技术的运用和发展。     

探索电力电子标准模块的高速智能通讯网络拓扑

在长期的电力电子系统中的标准模块中,还尚未真正应用智能化的通讯网络.长期的通讯网络中存在很多的弊端,使得电力电子标准模块在电子系统中并不能发挥本质的作用.而高速智能通讯网络拓扑很好的解决了这一问题,实现了节点间在数据传输中通过当前单元的状态进行选择数据发送.提高了传输信息的速度,也减少了传输过程中的时间延时.本文就针对电子系统中高速智能通讯网络拓扑在电子标准模块中的应用,实现了用户对电子系统的使用需求,提升了使用的价值,扩大了电子系统的使用范围.     

倒装芯片集成电力电子模块的热设计

将倒装芯片(Flip Chip, FC)技术引入三维集成电力电子模块(Integrated Power Electronic Module,IPEM)的封装,可构建FC-IPEM.在实验室完成了由两只球栅阵列芯片尺寸封装MOSFET和驱动、保护等电路构成的半桥FC-IPEM.针对半桥FC-IPEM,建立半桥FC-IPEM的一维热阻模型,分析模块主要的热阻来源.运用FLOTHERM软件进行三维仿真,得到模块温度分布结果,给出优化模块热性能的依据.     

EMI滤波电感磁芯磁导率的测量方法研究

在EMI滤波电感使用和设计过程中,经常由于不了解电感磁芯的磁导率而导致滤波效果变差,本文针对这个问题提出了一种基于LCR测试仪的磁导率的测量方法.文中不但阐述了这种方法的测试原理,并且给出了应用此方法测得的磁导率曲线与标准曲线的对比关系,证明这种方法是完全正确的.     

使用发射信道模型降低液晶显示屏电磁干扰

本文介绍一种发射通道模型来仿真液晶显示屏所产生的电磁干扰噪声。通道模型包含基于IEC61967-2标准(横电磁波传输室的辐射发射)的封装、印刷电路板以及辐射柔性印刷电路板等模型来仿真电磁发射能量。最后,本文所用的仿真平台已经验证带有不同时序控制驱动器的真实37"液晶显示屏,而实验结果显示降低电磁干扰的效果极佳。配合所提出的发射通道模型,我们能够很容易的设计低发射驱动器,避免因电磁干扰问题所导致的成本增加。     

传导EMI噪声源内阻抗测量研究

基于传导电磁干扰产生机理,对传导 EMI 噪声源阻抗分析仪内阻抗测量的基本原理进行分析,并对比三种噪声源测量方法。利用插入损耗法对某一开关电源进行实际测试,给出了测试结果。     

应用EBG结构抑制电磁干扰的研究

电磁带隙结构(EBG)是一种周期性结构,具有明显的带阻特性。首先介绍了EBG结构的特点,通过理论分析计算和仿真,阐述了其禁带形成的原因,依据EBG结构所具有性质的特点,分析了该结构对表面电流的影响。并利用EBG结构带阻特性以及影响表面电流的特性,将其应用于抑制表面电流从而减小电磁干扰(EMI)。通过仿真建模实验、数据测量得到的结果,说明了将EBG结构应用于抑制电磁干扰的可行性。     

频率抖动技术抑制变换器电磁干扰分析

针对传统的固定频率PWM控制方式引起的波形频谱能量集中、谐波幅值较大的缺点,文章基于频率调制(FM)的理论分析了开关频率抖动技术扩散电压频谱以及电流频谱能量的基本原理,结合传统的PWM控制器,采用三角波作为调制信号实现简单的频率抖动的方法。该方法可使开关管两端电压以及输入电流低次谐波的幅值得到显著下降,实现了从干扰处抑制电磁干扰的措施,从而改善了变换器EMI的低频传导特性。实验结果验证了该方法的正确性。     

后向散射式激光探测系统电磁兼容问题的研究

在后向散射式激光探测系统中,脉冲激光器产生的强电磁辐射会对系统内其他组件造成干扰。针对激光探测系统电学设计中出现的电磁兼容性问题,采用电源隔离、铺地、屏蔽的方法增强接收组件抗干扰能力,特别设计了雪崩光电二极管组装方案,管脚寄生电感降低约73.2%,使85%的APD面积被有效屏蔽,接收组件抗干扰能力大大增强。为保证强电磁干扰下的有效通信,硬件上分别采用超五类双绞线和RS-422两种总线结构,软件上人为增加冗余性,设计了自动检错功能和闭环检错重发机制,提高了通信的可靠性。     

基于补偿原理的逆变器EMI抑制方法研究

由于逆变器电源对输出接地电容的限制,对严重的共模电磁干扰难以用大容量的共模滤波器抑制共模噪声。文章介绍了一种新型的基于噪声电流补偿原理的电力电子装置无源干扰抑制技术,探讨了不同方案实现对共模噪声电流的补偿,并在一台DC/AC逆变器中进行了补偿测试。实验结果证实了该EMI抑制方法的有效性。     

40W日光灯电子镇流器的EMI滤波器的设计

电子镇流器是一种特殊的开关电源,应用非常广泛,普遍应用于日光灯,节能灯,HID灯等大量的日常照明设备中。为了使我们的电子镇流器符合国家标准GB17743-1999,对应的国际标准是CISPR15-1995,针对目前国内大量的电子镇流器不能达到国家或国际的EMC/EMI标准的突出问题,利用我们的工程经验和电磁兼容理论,采用双π型滤波器,专门研究设计出一种更加经济且小型化的EMI滤波器,使得该镇流器达到国家标准GB17743-1999,使之具有极大的现实意义和应用价值。     

基于遗传算法的同轴腔EMI滤波器的优化设计

在简要介绍一种新的宽频带电磁干扰(EMI)滤波器设计思路的基础上。重点论述了高频段同轴腔EMI滤波器的设计方法。本文首先给出了高频段分布参数元件滤波器的设计原理，然后利用遗传算法对高频段同轴腔EMI滤波器进行优化设计，获取优化值，并给出了精确的设计结果，最后给出了仿真结果。     

开关电源电磁干扰滤波器设计

文章首先分析了开关电源电磁干扰问题产生的原因及种类,然后深入分析了EMI滤波器的设计原理,最后用实例验证了理论的正确性.