MiniSKiiPIPM面向中等功率应用的先进模块架构

电力电子技术可以帮助提高能源效率和节约大量能源,尤其是在中等功率应用市场中。得益于其高集成度和简单的组装,本文所介绍的600V智能IGBT功率模块能够促进电力电子的应用。该模块的特点在于其基于双极性电平转换器的先进概念。因此,所集成SOI驱动器不受参考电压变化的影响,输出功率高达15kW,从而提高了在应用中的可靠性。     

MiniSKiiPIPM—面向中等功率应用的先进模块架构

电力电子技术可以帮助提高能源效率和节约大量能源,尤其是在中等功率应用市场中。得益于其高集成度和简单的组装,本文所介绍的600V智能IGBT功率模块能够促进电力电子的应用。该模块的特点在于其基于双极性电平转换器的先进概念。因此,所集成SOI驱动器不受参考电压变化的影响,输出功率高达15kW,从而提高了在应用中的可靠性。     

MiniSKiiP~IPM面向中等功率应用的先进模块架构

电力电子技术可以帮助提高能源效率和节约大量能源,尤其是在中等功率应用市场中。得益于其高集成度和简单的组装,本文所介绍的600V智能IGBT功率模块能够促进电力电子的应用。该模块的特点在于其基于双极性电平转换器的先进概念。因此,所集成SOI驱动器不受参考电压变化的影响,输出功率高达15kW,从而提高了在应用中的可靠性。     

功率模块的封装和“一体化”封装——一针对可再生能源和电动交通工具

风力发电和电动汽车需要具有高功率密度的功率模块。文章介绍了满足这些领域要求的功率模块的封装技术。     

科索功率模块

科索功率模块起步基于铝板的DA系列。目前，科索已拥有8大系列、97种模块产品的阵容。它们可以被分类为四代。如图1所示。     

直接冷却IGBT功率模块散热性能研究

电力电子设备元器件的温度是影响电力电子设备性能和可靠性的关键因素之一。在IGBT功率模块散热方面,目前的研究热点之一是在模块的设计阶段应用直接冷却技术,将散热鳍片集成在功率模块的铜基板上。这种结构使IGBT模块在安装固定时不再需要通过导热界面材料来连接模块铜基板和支撑底板,因而使模块的总热阻大大降低。本文对自主研发的二合一直接冷却IGBT功率模块进行了仿真试验研究,并对比了传统间接冷却模块的散热性能,试验结果表明直接冷却模块的热阻最高降低了33%,而且温度场分布也更加均匀。仿真结果与试验结果一致,证明了仿真模型的准确性。     

芯片封装参数对功率模块热特性影响的研究

由于温度分布不均匀以及封装中各层材料之间的热膨胀系数不同,使功率模块在工作中产生交变的热应力,造成焊层疲劳、键合线脱落等失效形式,因此研究模块的热特性尤为重要。热的测量是电力电子系统中最困难的工作之一,对封装结构进行电-热-力精确的仿真分析,能够准确了解对器件不同部位的温度、应力分布。采用基于电-热-力多物理场的有限元仿真,研究了封装材料、封装参数和封装结构对功率器件的温度、热阻、热应力这些热特性的影响,为优化封装设计,最终提高功率模块可靠性提供了一定的参考。     

用于混合动力和电动汽车的功率模块

在混合动力和电动汽车动力系统中,电源逆变器外部的环境温度波动相当大。由此产生的非均匀温度分布限制了功率转换器的输出功率并缩短了它的使用寿命。因此,必须采取措施确保混合动力和电动汽车中所用的功率模块能满足典型的应用需求,如能够承受超过300万次活跃的热循环。对于混合动力和电动汽车的未来发展,半导体技术的可靠性是在衡量其质量的一项重要因素。通过无基板烧结模块在电动汽车和公用车辆中的动力系统以及赛车上的应用证实了这一点。     

用于超紧凑功率模块的SKiN技术

SKiN技术是使用烧结层替代焊接的新技术,通过无绑定线封装技术平台增强了可靠性、减小了热阻、并改进了内部寄生电感。本文介绍了采用该技术设计的功率模块的性能特点,并进行了样机测试。     

混合电动车用的功率模块在使用新技术后的功率循环性能

本文给出了联合研究项目"用于主变速器的电气部件"的一些研究结果。电力电子的冷却是由发动机的冷却电路来实现的。发动机的温度可以达到105℃,在极端情况下,可以达到125℃。因此,功率器件必须经受高于200℃的温度。其面对的挑战是功率循环周期的能力。通过改进封装技术,可以实现该要求。本文进行了系统的功率循环测试,说明了不同的失效模式,并对改进的性能做了评价。结果表明:采用新技术,使得功率循环寿命因子提高到100。     

智能功率模块在电动汽车中的应用

二十世纪八十年代末推出第1代智能功率模块(IPM),它集成了绝缘栅双极性晶体管(IGBT)硅片及其驱动和保护电路.至今,己开发出了5代IPM.此外介绍第5代IPM的最新技术.最新的IGBT全栅型载流子存储沟槽栅型双极性晶体管(CSTBTm)硅片技术可实现饱和压降与关断损耗的最佳折衷.最新的IPM在维持关断损耗Eoff不变的情况下,显著降低Vceset,从1.9 V降至1.75 V.新的集成技术也优化了保护功能,而且模块的功率循环和热循环能力大大得到提高.测试结果证明,IPM在电动汽车的应用中也能体现优异的性能.     

大功率半砖模块电源的散热设计

针对大功率半砖模块高功率密度、高可靠性的发展趋势,对半砖模块电源的散热进行探讨。文中分析了半砖模块电源的发热器件的特性,给出了三种散热设计方案,并对三种方案的工艺、成本、散热性能等进行了对比。     

电力直流操作电源监控模块设计

在分析直流操作电源的基础上,利用AVR单片机ATmegal28L设计了电力直流操作电源监控模块。介绍了控制器、信号采集、人机交互及通信功能的实现,并分别给出了硬件电路设计和软件程序设计。     

电力电子模块的发热机理与散热措施

从结构上分析电力电子模块产生热量的原理和危害,结合在电机中的实际应用从设计和工艺两方面提出了解决模块散热的措施。     

电力电子集成模块中压接结构及其电接触特性

提出了一种在电力电子集成模块内使用的簧片压接互连工艺,该工艺具有很高的长期可靠性,核心是使用铍青铜制作的弹簧,该弹簧不仅提供足够的压接力,同时还实现可靠的电气连接。压接工艺具有十分优良的抵抗热应力的能力,并且工艺流程也很简单。研究了压接工艺的电接触特性。基于该工艺研制了一个4 kW的半桥集成模块,并通过温度循环实验和功率考核实验证明了工艺的可行性。     

混合封装电力电子集成模块内电磁干扰的屏蔽

混合封装有源电力电子集成模块(IPEM)是目前中功率范围内电力电子集成的主要方式。然而,IGBT与控制和驱动电路高密度地集成在一起,电磁干扰是非常重要的问题。研究发现,在IGBT开关瞬态,一个仅仅在直流母线和开关器件之间流动的高频环流是功率电路对控制和驱动电路产生电磁干扰的主要原因。为了抑制这个高频环流的影响,研究了在模块内施加平面电磁屏蔽层的作用和实际效果。结果证明,在模块内设计屏蔽层是改善模块内EMC,提高模块可靠性的有效和必要手段。     

电动车用径向充磁自由活塞式永磁直线发电机研究

将直线发电机与自由活塞式发动机组合起来,是串联式混合动力电动汽车辅助动力单元(Auxiliary power unit-APU)的一种新式结构,它可以使系统结构紧凑,有很高的效率和稳定的性能.直线发电机是该系统中的重要组成部分.对圆筒形径向充磁式永磁直线发电机进行了研究,通过有限元仿真计算,对发电机中铁心材料和永磁体的放置方式进行优化,另外还对发电机极数和动子的长度进行了优化,最终得到发电机的效率为95.8%,功率密度为2.9 kW/m3.     

混合封装三相桥式电力电子集成模块研究

采用混合封装工艺的电力电子集成技术研制成一台40kW全数字化控制的变频调速用三相桥式电力电子集成模块。本文详述了该模块的内部结构及其特点,并结合变频调速的不同领域给出了全数字化恒压频比控制和转差型矢量控制的实验波形。实验结果表明,该模块具有体积小、功率密度高、应用简便灵活等特点,充分验证了电力电子集成思想的可行性。