基于SiC MOSFET的多芯片并联功率模块不均流研究

针对多芯片功率模块MCPMs(multi-chip power modules)从功率模块布局设计角度对碳化硅SiC(silicon carbide) MOSFET的并联不均流进行了研究。理论分析了造成SiC MOSFET并联不均流的原因,在忽略器件自身差异的情况下,重点分析了非对称布局对功率管并联不均流的影响。在此基础之上,以集成化大功率固态功率控制器SSPC(solid-state power controller)为背景,提出了3种适用于大功率SSPC集成功率模块的非对称布局,分别对3种布局的不均流电流进行了理论分析,并利用Ansoft Q3D提取寄生参数在Saber中对模块的动态开关过程进行仿真。仿真结果表明,通过合理的布局可以减小非对称布局引起的寄生电感不对称对SiC MOSFET并联不均流造成的影响。     

基于谐振网络优化的双向LLC-DCX多模块并联系统均流优化研究

近年来,双向LLC-DCX在电源系统中得到了越来越广泛的应用。为应对系统功率等级的提升,多模块并联成为实现系统扩容的重要方法。然而,均流性能是LLC谐振变换器并联系统的设计难点,各模块微小的谐振参数差异即可引起较大的电流不均衡。该文根据双向LLC谐振变换器的增益特性,定量分析双向LLC-DCX的并联特性,提出一种通过优化谐振网络参数提升并联均流性能的方法。最后,搭建一套三模块双向LLC-DCX并联系统样机,实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

大功率IGBT模块并联动态均流研究

绝缘栅双极型晶体管IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）的并联组合作为电感储能型脉冲功率系统中的主断路开关,就会在关断大电流时出现各并联模块的动态不均流现象。工程应用中,各IGBT模块门极驱动信号的不同步是导致该不均流的主要原因。文章分别就栅极电阻补偿法和脉冲变压器法对驱动信号的同步性补偿作用进行了理论研究和两个IGBT模块并联均流的实验验证,结果表明两种方法均可以达到很好的动态均流效果。然后在对比分析两种方法的基础上提出了利用脉冲变压器级联可以实现多个IGBT模块并联驱动信号的补偿,通过计算机辅助设计软件PSPICE仿真验证了该方法在三个IGBT模块并联使用时的有效性。     

基于DSC实现直流电源模块并联动态数字均流技术

本文讨论了电源模块数字电流自动均流法。传统均流都采用硬件芯片进行自主均流,硬件均流精度不高,电路复杂。数字均流效果好,可靠性高,硬件电路简单。此技术分为CAN通讯部分、均流算法部分、DSC环路输出3部分,本文分别说明其含义及实现方案。     

并联IGBT模块静动态均流方法研究

IGBT模块在电力电子技术中得到了越来越广泛的应用,在大功率应用中为了扩大电流容量,会将开关器件并联使用。IGBT模块并联使用时的主要问题是静态不均流和动态不均流,基于IGBT模块的输出特性曲线,建立了并联IGBT模块的静态模型,分析了影响静态不均流的主要因素,通过调整栅压法及外加阻抗法改善了静态不均流;基于IGBT模块的分布参数模型,建立了并联IGBT模块的动态模型,分析了影响动态不均流的主要因素,通过栅极电阻补偿法改善了动态不均流,并提出了一种基于模块参数的主动门极控制均流方法。文中两只IGBT模块(1 200 V/300 A)并联的实验研究证明了模型的正确性和静动态均流方法的有效性。     

基于耦合电感的SiC MOSFET并联主动均流

为了适应大功率变流的应用场景,多SiC MOSFET并联是一种有效的解决方案,在电动汽车电机控制器等电力电子系统中,具有广泛的应用前景。然而,SiC MOSFET器件的静态参数具有分散性,功率回路的寄生参数具有不对称性,以及器件的工作结温存在差异性,都导致并联器件之间的电流应力会出现不均衡现象。就此给出了一种基于耦合电感的主动均流方法,将多个共用磁芯的耦合线圈串联接入各个器件支路,利用磁通约束,实现各支路的电流平衡。在建立数学模型的基础上,从器件参数、外围电路、结温三个方面,分析了并联器件静态和动态电流不均衡的现象,及其影响因素。然后,建立了耦合电感的数学模型,得到了耦合电感实现静态和动态均流的数学物理机理,并给出了其设计方法。最后,利用实验结果验证了耦合电感在SiC MOSFET并联均流方面的有效性,将电流不平衡度从16%降低到2%以内。     

母排互感对IGBT模块并联动态均流的影响

为了改善绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块并联中的不均流现象,以IGBT模块并联的典型叠层母排结构为研究对象,基于Ansoft Q3D和Simplorer软件,探究了IGBT模块开关瞬间叠层母排的等效电路,提出了一种新颖的叠层母排端子互感对IGBT模块动态均流的影响理论,并在实验中得到了良好的验证。     

SiC功率芯片及SiC功率模块的产品化开发动向

SiC以其具有高绝缘击穿电场强度的特性,非常适宜于功率半导体器件应用。本文系统阐述了SiC功率芯片及SiC功率模块的产品化开发动向。     

基于动态栅极电阻的SiC MOSFET主动并联均流方法北大核心CSCD

随着当今时代电力电子技术的发展,SiC MOSFET在高频、高温、高压以及大电流等场合中得到广泛应用,然而,由多管并联所导致的不均流问题成为了当下SiC MOSFET模块广泛应用中的一大阻碍。针对这一问题,文中提出一种基于动态栅电阻的SiC MOSFET模块并联均流方法,其主要原理是通过利用SiC MOSFET开关瞬间漏极电流在源极寄生电感上感应出的电压来检测电流,并通过动态调节栅极驱动电阻来实现并联模块的电流同步。最后,通过利用多脉冲实验对文中所提出的均流策略的可行性及优势进行了实验验证。结果表明,动态栅极电压主动并联均流策略可以有效改善并联模块间电流均流问题。     

UC3902均流芯片的应用

在直流模块并联方案中，自主均流法以其优越的性能而得到广泛的应用，UC3902芯片的问世，加速了这一技术的推广，并已地应用于电力操作电源。     

改进型开关电源模块并联均流控制技术

针对当前均流技术的特点,在双环控制的基础上加入了均流环控制,在MATLAB/SIMULINK下建立了并联均流系统的模型,并分别对三环进行了设计,其中电压环采用模糊控制器,可以显著改善系统的动态性能,体现出鲁棒性强.仿真实验结果进一步验证了该控制策略的优越性和灵活性.     

多芯片模块制作工艺

多芯片模块(MCM)就是将多块半导体裸芯片组装在一块布线基板上的一种封装。根据基板材料可分为MCM—L,MCM—C和MCM—D三大类。MCM—L是使用通常的玻璃环氧树脂多层印制基板的组件,布线密度不怎么高,成本较低。MCM—C是用厚膜技术形成多层布线,以陶瓷(氧化铝或玻璃陶瓷)作为基板的组件,与使用多层陶瓷基板的厚膜混合IC类似,两者无明显差别,布线密度高于MCM—L。MCM—D是用薄膜技术形成多层布线,以陶瓷(氧化铝或氮化铝)或Si、Al作为基板的组件,布线密度在三种组件中是最高的,但成本也高。详细地介绍了对多芯片组装工艺的一些经验。     

基于自主均流法模块并联的小信号分析

随着分布式电源的发展,越来越多的电源系统采用模块并联技术,自主均流法以其优越的性能而得以广泛应用,本针对自主均流法的特点,对其进行小信号分析,揭示了三不控制的特点,提出了三环设计规则,并把这一规则则成功地应用电力操作电源中。     

开关电源模块并联均流系统的研究

随着软开关PWM和并联均流技术的发展,大功率、高性能的高频开关电源的研究和开发已成为电力电子学的主要研究领域.对开关电源模块并联均流控制方法进行了分类,并对不均流的原因进行了详细的分析.重点对最大电流均流法进行研究和分析,依据此法设计了简单实用的均流控制电路并进行仿真和硬件试验,最后给出了电源模块的仿真波形和电源系统并联运行的测量数据,试验证明了理论分析的正确性和均流电路设计的合理性,具有一定的实用价值.     

高频开关电源模块均流系统的研究

本文重点研究多个高频开关电源模块的并联运行需要解决的一个关键问题，就是负载电流的均分问题。即如果在并联系统中没有进行均流电路的硬件设计或软件设计，则可能出现其中某个或某些电源模块承担比较大的负载电流，运行在极限状态，而有些模块处于轻载运行，这将导致分担电流多的模块热应力大，致使系统的可靠性降低。详细讨论了均流的几种控制方法，介绍了最大电流自动均流的均流控制电路仿真结果。     

器件特性参数对SiC MOSFET静动态均流影响的实验研究

碳化硅(SiC)MOSFET作为第三代半导体器件,与硅IGBT相比在高频、高温、高压的工况下性能更加优异。然而在并联应用中,不同器件之间较大的特性参数差异会影响并联均流的动静态特性。现有的SiC MOSFET并联均流研究并没有全面地分析器件参数对并联均流产生的影响。因此,测试了30个器件在通态电阻、阈值电压、跨导和寄生电容上的差异并理论分析了不同特性参数对并联动静态均流所造成的影响,设计了SiC MOSFET并联均流实验的平台,且在排除电路参数以及测量系统可能引入的误差的条件下,针对不同器件参数的差异度进行实验,最后综合理论分析和实验结果,得出SiC MOSFET不同器件特性参数的差异度分别对静动态均流的影响以及这些影响的综合作用关系。     

对称跨接电容型LED均流电路

高亮度发光二极管(LED)自身导通压降的离散性及负温度系数特性使得多个LED串并联时出现各串电流不均衡的现象。提出了一种简洁的对称跨接电容型LED均流电路,各LED支路串联的开关管轮流交错导通。利用各LED支路间的跨接电容在一个周期内的电荷守恒,实现了多路LED串的均流。对电路的均流原理、参数设计进行了详细的理论分析,并将其与非对称跨接电容型LED均流电路进行了对比。在此基础上,进行了三支路均流的实验验证,实验结果表明所提出的电路具有良好的均流效果,控制方式简单,电容、开关管两端电压应力低,无磁性元件,便于集成。     

开关电源模块设计及其并联均流研究

提出了一种基于CAN总线控制的直流软开关电源并联系统,其中电源模块采用加箝位二极管的零电压开关(ZVS)软开关拓扑,并联系统采用基于CAN总线通讯的自动选主主从均流法,控制系统以TMS320F2812型数字信号处理器(DSP)为核心,并采用Bang-Bang+比例积分微分(PID)控制算法。在实验样机中电源模块顺利实现了软开关,筘位二极管有效抑制了输出整流管的电压振荡与尖峰,提高了电源模块的可靠性;基于CAN总线的自动选主算法与均流算法实现了并联系统的自动主从设置,达到了冗余控制的目的,且均流不平衡度小于3%,获得了很好的均流效果。