结构函数在大功率LED热阻测试中的应用

利用从瞬态热响应曲线中解析出的包含热阻、热容的结构函数,对大功率发光二极管(LED)传热路径上的热结构特性进行了分析.结果表明,用该方法不仅能得到器件结到环境的总热阻,更为重要的是还可从结构函数曲线图上直观地对器件各结构层的热阻进行分析,且测量重复性好,从而为评价器件的封装质量、散热性能提供直接、可靠的依据.     

基于热测试芯片的2.5D封装热阻测试技术研究

2.5D多芯片高密度封装中,多热源复杂热流边界、相邻热源热耦合增强,高精准的热阻测试与仿真模拟验证是封装热设计的关键。设计开发了基于百微米级发热模拟单元的热测试验证芯片（TTC）,并基于多热点功率驱动电路系统和多通道高速采集温度标测系统,实现了2.5D多芯片实际热生成的等效模拟与芯片温度的多点原位监测。通过将实际热测试结构函数导入热仿真软件,实现了仿真模型参数的拟合校准,采用热阻矩阵法表征多芯片封装热耦合叠加效应,实现了多热源封装热阻等效表征。结果表明,多芯片封装自热阻和耦合热阻均随着芯片功率密度的增加而提高,芯片的热点分布对封装热阻值的影响更为显著,因此模拟实际芯片发热状态、建立等效热仿真模型是实现高精准封装热仿真和散热结构设计的关键。     

大功率LED的热阻测量与结构分析

热阻的精确测量与器件结构分析是设计具有优良散热性能的大功率LED的前提。本文研究了大功率LED的光功率、环境温度和工作电流对热阻的影响规律,论述了积分式结构函数和微分式结构函数的推导过程及其主要性质,提出了大功率LED热阻的精确测量方法,并利用结构函数分析及辨识大功率LED器件的内部结构、尺寸、材料、制造缺陷和装配质量。     

基于结构函数的功率MOSFET器件热阻研究

热阻是衡量功率MOSFET器件散热能力的重要参数,对其准确测试与分析具有重要意义。基于结构函数理论,同一功率MOSFET器件在不同条件下进行两次实验,通过积分结构函数分离点来确定器件热阻。该方法简单准确,可重复性好,实验测试结果为0.5 K/W,与有限元(FE)建模获得的0.44 K/W符合较好。对比两不同批次器件的微分结构函数,其中一种器件微分结构函数发生0.2 K/W偏移,超声波扫描(SAM)发现该器件焊料层存有空洞,该方法可用来判断器件内部工艺的好坏。     

基于红外测温的GaN HEMT器件结构函数法热阻测量

为了准确的测量GaN HEMT的热阻参数,在两种不同的管壳接触热阻条件下,利用经过改进的显微红外热像仪测量了GaN HEMT的降温曲线。采用结构函数算法对两种降温曲线进行分析,得到了反映器件各层材料热阻的积分结构函数曲线。当管壳接触层由空气变化为导热硅脂时,积分结构函数曲线发生了变化。通过结构函数曲线能够明确区分被测件不同层的热阻。可以将被测件的分成6层结构,与器件真实结构基本一致。     

基于板上封装技术的大功率LED热分析

根据大功率LED板上封装(COB)技术的结构特点,提出三种COB方法.第一种方法是把芯片直接键合在铝制散热器k(COB-III型),另外两种方法是分别把芯片键合在铝基板上和铝基板的印刷线路板上(COB-II和COB-I型),并对三种COB的热特性进行有限元模拟、实验测量和对照分析.结果表明:在环境温度为30℃时,采用第...     

利用结构函数分析功率型LED的热特性

运用电学法测量功率型LED冷却瞬态温度曲线,通过数学方法将其转化为积分和微分结构甬数来分析器件各区域的热阻和热容.结果发现,各层材料的测量值与理论值基本一致.1μs的瞬态数据采集精度和高的重复性保证了实验结果的准确性和可靠性,运用这种方法比较了3种不同金属芯印刷电路板(MCPCB)对功率型LED的散热效果,贝格斯Al基板散热性能最好,ANT Al基板次之,普通Al基板最差.研究表明,利用结构函数分析功率型LED的热特性是一种强有力的方法.     

IC封装中的热设计探讨

简要介绍了集成电路各项热阻的含义及热阻的测试方法,并从封装材料的热传特性、电路的封装形式以及电路的内部机械参数等方面,探讨了改善集成电路热阻的方法,供从事封装热设计的工程技术人员参考.     

面向引线框架封装的热阻建模与分析

针对通用的QFP48引线框架封装,首先探讨了封装中的热传输机制,给出了热阻的理论计算结果;接着利用Ansys Icepak软件建立起QFP48的有限元模型,热阻仿真结果较好地验证了热传输机制的理论分析;最后讨论了减小封装热阻、提高热可靠性的方法。结果表明:适当提高塑封材料的热传导率、增加PCB面积和施加一定风速的强迫对流均可降低QFP48封装的热阻,提高散热效果。     

小封装二极管的热阻测试

随着封装体积的减小,半导体分立器件引线的外露部分也越来越小,这给引线温度的测试带来了巨大挑战.以封装外形为SOD-123FL的小电流整流二极管为例,介绍了结到引线的热阻和结到环境的热阻的测试方法.通过测量焊接于引线端部的小尺寸二极管芯片以及被测样品在不同温度下的热敏电压,实现了对小封装器件的引线温度和二极管本身结温的精密测量.     

基于硅堆的猝发高压脉冲源初步实验研究

为了产生驱动多幅闪光照相的高重频猝发高压电脉冲,开展了基于硅堆隔离的猝发高压脉冲发生装置的可行性研究。对普通整流硅堆脉冲条件的导通电流,反向关断时间进行了实验研究;采用脉冲形成线产生矩形脉冲,利用不同长度传输线的传输时延产生多脉冲,以硅堆隔离的方式实现多脉冲在负载的输出。研究表明:硅堆在500 ns脉宽条件下,其电流过载至少736倍,关断时间约200 ns,硅堆的绝缘恢复时间决定产生脉冲的最高重复频率。     

一种基于平衡微带耦合器的宽功率整流电路

在无线功率传输系统中,接收天线整流电路的传输效率受输入功率、频率及负载变化的影响,为此设计了一种带有平衡微带耦合器的整流电路。仿真结果表明,当输入功率在8~15 dBm范围内时,该电路转换效率超过70%,最高效率为80%;转换效率在频率为2.25~2.61 GHz范围内超过70%;在负载为150~1 600 Ω范围内超过60%。与普通整流电路相比,本文提出的整流电路能够在更宽的输入功率、频带及负载范围实现高效率传输。     

基于SVPWM的航空高功率因数整流器设计

为了消除电网谐波污染、提高整流器的功率因数,对具有输出电压稳定、能够获得单位功率因数特点的三相电压型PWM整流器的控制策略进行了研究.介绍了空间矢量PWM(SVPWM)控制技术,并将该技术应用于航空整流器的设计;完成数字控制电路中网侧电压调理电路和直流侧输出电压调理电路以及相关软件的设计.实验结果表明,采用SVPWM电流控制技术能够使网侧电压与电流同相位,实现单位功率因数整流.     

基于单周期控制的高功率因数整流器仿真

为了提高电压型PWM整流器(VSR)的功率因数,减少网侧电流谐波含量,对采用单周期控制的整流器进行了研究.与传统的控制方法相比,单周期控制OCC(One-Cycle Control)技术是一种不需要乘法器的新颖功率因数校正PFC(Power Factor Correction)控制方法.阐述了三相电压型PWM整流器的拓扑结构、工作原理及控制策略,并利用saber软件进行了仿真.仿真结果表明,采用单周期控制的整流器能够实现单位功率因数.     

热界面材料对高功率LED热阻的影响

散热不良是制约大功率LED发展的主要瓶颈之一, 直接影响着大高功率LED器件的寿 命、出光效率和可靠性等。本文采用T3ster热阻测试仪和 ANSYS热学模拟的方法对LED器件进行热学分析,以三种热界面材料(金锡,锡膏,银胶)对LE D热阻及芯片结温的影响为例,分析了热界面材料的热导率、厚度对LED器件热学性能的影响 ,实验结果表明界面热阻在LED器件总热阻中所占比重较大,是影响LED结温高低的主要因素 之一;热学模拟结果表明,界面材料的热导率、厚度及界面材料的有效接触率均会影响到LE D器件结温的变化,所以在LED器件界面互连的设计中,需要综合考虑以上三个关键参数的控 制,以实现散热性能最佳化。     

Theoretical solutions for the thermal spreading resistance of ring-geometry diodes

Theoretical solutions are given for the thermal spreading resistance of ring-geometry diodes. Numerical results are presented that are more complete than previous published data obtained from analog electrolytic tank measurements. Analytic expressions are given for the two limiting forms of ring geometry (a small ID to OD ratio, and an ID to OD ratio approaching unity).     

基于片上肖特基二极管的高功率三倍频器设计

提出了一种基于片上集成电容工艺和带阻滤波结构的高功率三倍频器设计方法。在倍频器输入端,首先对倍频器二极管的直流偏置馈电部分进行改进,在梁式引线结构基础上结合二氧化硅（S_iO₂）工艺实现了片上集成电容,同时解决了三倍频器的直流馈电和射频接地问题,实现电路功能集成的同时也提高了模型仿真精度。此外,在二极管的输入端采用带阻滤波器结构替代传统的低通滤波结构,在保证倍频器性能的同时进一步简化倍频器结构复杂度和尺寸。为进行验证,设计并加工测试了两款中心频率分别为110 GHz和220 GHz的双路功率合成三倍频器。实际测试结果表明,在输入功率500 mW条件下,110 GHz三倍频器的输出峰值功率达到了140 mW,峰值效率接近30%,带宽超过15 GHz;在输入功率300 mW条件下,220 GHz三倍频器的输出峰值功率达到了45 mW,峰值效率达到15%,带宽为15 GHz。两款倍频的测试结果均有优秀表现,验证了设计方法的有效性。     

基于GaAs晶体管2.45 GHz大功率微波整流电路

针对基于 GaAs晶体管的大功率微波整流电路,设计了一种应用于大功率微波无线输能系统的整流电路。该大功率微波整流电路基于微带结构,工作频率为2.45 GHz,具有质量轻,整流输出功率大的特点。在不同微波输入功率和负载下进行测量,发现当输入微波功率为30 dBm,负载为38Ω时,整流电路获得了测量过程中最大整流效率的41%;当输入微波功率为34 dBm,负载为23Ω时整流电路得到测量过程中获得的最高直流功率输出28.7 dBm。通过完善和改进电路,可以进一步提高整流的效率,并应用于高功质比的微波整流天线。     

Programmable PFC based hybrid multipulse power rectifier for ultra clean power application

A novel hybrid three-phase rectifier is proposed. It is capable to achieve high input power factor (PF) and low total harmonic input currents distortion (THD/sub I/). The proposed hybrid high power rectifier is composed by a standard three-phase six-pulse diode rectifier (Graetz bridge) with a parallel connection of single-phase Sepic rectifiers in each three-phase rectifier leg. Such topology results in a structure capable of programming the input current waveform and providing conditions for obtaining high input power factor and low harmonic current distortion. In order to validate the proposed hybrid rectifier, this work describes its principles, with detailed operation, simulation, experimental results, and discussions on power rating of the required Sepic converters as related to the desired total harmonic current distortion. It is demonstrated that only a fraction of the output power is processed through the Sepic converters, making the proposed solution economically viable for very high power installations, with fast investment payback. Moreover, retrofitting to existing installations is also feasible since the parallel path can be easily controlled by integration with the existing dc-link. A prototype has been implemented in the laboratory and it was fully demonstrated to both operate with excellent performance and be feasibly implemented in higher power applications.     

基于光电热理论的LED热阻测量方法

热阻是反映发光二极管(LED) 器件散热能力的综合参数。本文基于光-电-热(PET)理论,简化了热阻与光通量、电功率 之间的关系,提出了一种利用LED光电特性测量其 热阻的新方法。即利用 光效随结温的变化率 k e 、 热耗散系数 k h 、 散热器 的表面温度 T hs 和最大光通量对应的电功率 P d, 计算 得到 LED 热阻。对不同型号器件进行热阻测量,与标称热阻具有 很 好的一致性,证实了本文方法 的可行性和通用性。 该热阻测量方法简单,无需昂贵的热阻测量仪器,具有较强的工程应用价值。