分立型功率MOSFET结温估计的非线性热网络模型和参数辨识方法

分立型功率MOSFET是一类重要的电力电子器件,结温估计对于其安全运行具有重要意义。传统结温估计模型将功率器件壳温测量值作为解算的边界条件,对温度传感器安装可靠性要求较高,故当其应用于体积小巧的分立型功率MOSFET时,所得结温估计结果容易因传感器脱落而不可靠。为此,该文提出针对分立型功率MOSFET结温估计的非线性热网络模型。该模型利用较易测量的功率器件环境温度作为边界条件,计及非线性热对流和热辐射作用,有效描述器件与环境之间的换热过程。为克服模型热参数难以获取问题,提出模型参数的辨识方法,证明了辨识目标函数的凸函数特性。利用原对偶内点法,获得参数辨识的全局最优解,有效确定模型热参数。相关实验表明,所提模型能够在壳温测量不可靠时,提高分立型功率MOSFET结温工程估计的可靠性。

(三)新一代ISOPLUS247TM功率封装简介

IXYS公司发明了一种新的、可用于所有分立型功率半导体器件的绝缘塑料壳封装，这将改变功率器件安装到散热器上的方式。新的ISOPLUS247^TM内部绝缘的装配片可以达到2500V(有效值)的绝缘等级。这种封装的尺寸与标准的JEDEC TOI247相同，并且使用表面压装配，没有装配螺丝孔。如图1所示，原先的铜导线结构已换成直接铺铜(DCB)的铝基板，这将具有高热传导性和高电气绝缘(2500V)。