混合封装电力电子集成模块内的传热研究

采用混合封装电力电子集成模块的热模型对模块内功率电路向驱动保护电路印刷电路板(PCB)的传热进行了研究,确定了功率器件在不同的发热量下器件和驱动保护电路PCB上的最高温度.实体模块的测试结果与热模型的计算结果良好的一致性表明:功率器件到模块内铜基板底面间的热阻为0 45℃/W;驱动保护电路PCB受功率电路的传热影响显著;在自然对流散热的情况下,功率器件的温度达到85℃左右时,PCB上的最高温度已接近70℃,此时功率器件的发热量为45W.

基于局部元等效电路原理对混合封装电力电子集成模块内互感耦合的研究

低压大电流混合封装电力电子集成模块(IPEM)内部功率电路与控制和驱动电路之间的互感耦合是电磁干扰的主要途径之一,为了准确预测电磁干扰的强度,需要对耦合互感进行精确计算,文中针对这个问题展开研究。首先,分析了功率电路的高频环流问题;其次,采用局部元等效电路(PEEC)原理对高频环流回路与典型控制和驱动回路之间的耦合互感进行了计算;最后,通过仿真和实验对计算结果进行了验证,表明该文对高频环流的干扰分析以及对耦合互感的计算方法是正确并且有效的。

基于互感模型的混合封装电力电子集成模块内电磁干扰的研究

研究了大电流混合封装电力电子集成模块 (IPEM)内功率电路对控制驱动电路的电磁干扰问题研究表明 ,功率电路的内部环流通过互感耦合的方式会对IPEM内部的控制和驱动电路产生重要影响 ,特别是环流的高频分量为了对环流的EMI进行评估 ,建立了IPEM的内部环流实验模型另外 ,一种简化的基于局部元等效电路 (PEEC)原理的建模和计算方法被用于计算环流回路与控制和驱动回路之间的互感 ,实验证明结果是比较准确的 .

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。

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。

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。

混合封装三相桥式电力电子集成模块

电力电子集成就是将电力电子装置中的功率电路、驱动保护电路和控制电路,通过一定封装形式构成在某些应用领域具有完备功能的智能集成模块。

电力电子集成模块的封装结构与互连方式的研究现状

分析了传统大功率电力电子器件普遍采用的封装结构和互连方式存在的问题,对目前电力电子集成模块的集成与封装技术进行了分类和比较,介绍了各种新型封装结构与互连方式的原理、结构和设计方法。

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。

倒装芯片集成电力电子模块

倒装芯片(Flip Chip,FC)技术广泛应用于微电子封装中,将该技术引入到三维的集成电力电子模块(Integrated Power Electronics Module,IPEM)的封装中,可以构成倒装芯片集成电力电子模块(FC-IPEM)。该文详细介绍FC-IPEM的结构和组装程序。在实验室完成由两只MOSFET和驱动、保护等电路构成的半桥FC-IPEM,并采用它构成同步整流Buck变换器,对半桥FC-IPEM进行电气性能测试,最后给出测试结果。

磁集成三端口电力电子变压器的改进控制方法

针对现有多端口电力电子变压器磁性元件体积大、功率变换单元多、成本高的问题,提出基于磁集成的三端口拓扑及控制策略。将传统拓扑的6个桥臂电感和大量的高频变压器集成为3个集成变压器,从而减小磁性元件体积。在变压器副边绕组接1个三相桥即可构建低压直流端口,极大地减少功率变换单元数目。利用桥臂电压的直流、工频和高频分量分别控制中压直流、中压交流和低压直流端口功率,实现多端口功率调控。为提高中压直流端口电能质量,将桥臂电压的高频分量设计为三相对称的六阶梯波,使其激发的电流分量在三相回路中相互抵消,从而实现中压直流端口高频电流纹波消除。最后,建立了4 MW仿真模型进行验证,结果证明了所提拓扑和控制策略的有效性。

开关电源用电力电子集成模块的研究

对电力电子技术的未来发展方向进行了展望 ,指出电力电子集成技术出现和发展的原因及必然性。阐明了电力电子集成技术的概念和基本原理 ,并以开关电源为应用对象 ,设计了一种功率为 1.5kW的基于分立元件的电力电子集成模块 。

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。

模块化软、硬件集成电力电子实验平台研究

随着我国工程教育改革逐步深化,结合高校工科专业课程实践教学背景,分析了当前《电力电子技术》课程实践教学环节所面临的问题。本着提高学生动手能力和工程技术应用能力为指导思想,以基于模型化设计的方法为思路,研究并开发了一套模块化、开放式电力电子技术实验平台。利用仿真工具辅助硬件设备的开发,学生通过前期的建模与仿真,可将模型直接编译为目标板识别的程序代码,经过硬件调试过程,完成实验内容。该过程提高了硬件开发效率,锻炼了学生动手能力,同时,本实验平台开发项目,也锻炼了教师的工程应用能力,促进了本专业"双师型"队伍和应用型大学建设的发展。

基于电力电子集成技术的开关电源模块研究

提出了一种基于组合集成思想的电力电子系统集成方案;设计了基于铝基板的功率集成模块,对它的散热性能进行了分析;根据电路的等效振荡电路,计算了电路的寄生电感,并与传统的结构进行了对比,给出了对比实验结果。

电力电子器件的模块化与集成化

概要介绍电力电子器件的模块化与集成化发展进程以及功率模块、单片集成模块和智能功率模块等三种常用的电力电子器件模块。

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4kW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。

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/cm^2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℃.

100G SR4并行光模块光电子集成封装的研究

100G SR4并行光模块采用850 nm波长,单路25 Gb/s的传输速率,发射端使用4路VCSEL发射光,接收端使用4路PD接收光。文中介绍一种应用于100G SR4并行光模块的光电子集成封装方法——COB光折弯有源耦合封装技术。重点讨论了COB光折弯有源耦合封装技术的工艺并分析了Bonding的影响。采用此技术方法设计的100G SR4并行光模块具有耦合效率高、低成本和易实现的优点。