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。

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。

集成电力电子行业中封装技术的应用

对IPEM封装的结构与互连和基板技术进行研究分析,论述了我国薄膜覆盖封装技术等三维IPEM封装技术的发展现状,并且预测了IPEM封装未来的发展方向,最后针对我国IPEM封装发展中遇到的问题提供相应的解决方案。

电力电子集成系统的建模技术

电力电子系统集成是电力电子技术与材料、机械、化学、信息等多学科边缘交叉渗透的综合性工程,可实现电力电子系统的高可靠性、高功率密度、高效、环境友好和低成本。从开关单元和元件单元、电力电子标准模块、系统3个层次论述了电力电子集成系统建模技术的内容及现状。模块级建模主要包括建立电气、开关、传热、热力学模型以及模块的集成建模分析。系统级建模的目的是为了研究系统静态、动态和暂态性能,给出集成系统结构优化原则。探讨了电力电子集成系统建模技术的研究趋势。

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。

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 .

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 。

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。

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。

基于电力电子系统集成的高速通信监控系统

基于电力电子系统集成的思想,采用系统分层设计结构,提出一种与控制系统紧密结合的监控系统,并根据大功率电力电子系统的具体应用对该监控系统提出了高速通信要求。基于OMAP-1137对该系统进行了软硬件设计,结合了以太网通信、嵌入式操作系统与实时操作系统等技术的优势,使系统在实现高速通信监控的同时保证了变换器控制的实时性。使用该系统在350 kW鼠笼型异步全功率风力发电实验平台上进行了测试,通过实验及其波形分析可得,该系统能够完成多种监测、控制功能,方便了系统调试、性能评估和故障诊断。

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。

采用电力电子集成技术的软开关PFC电路的研究

阐述了电力电子集成技术的基本原理 ,将电力电子集成技术应用于软开关功率因数校正 (PFC)电路 ,研制出功率等级为 1kW的软开关功率因数校正用电力电子集成模块。对采用该模块构成的单相功率因数校正电路进行了实验 ,电路工作正常 ,输入功率因数达 0 .99以上 。

电力电子系统集成

电力电子技术的现状1.应用现状世界上,绝大部分的电力等一次能源在运用前都要加以处理,以满足各种设备对电源的不同要求。电力电子技术已经成为现代工程中功率转换的基础技术。在 EPRI 一份调查报告中指出。

小功率电力电子系统集成高频化研究

电力电子系统集成理论将是本世纪电力电子技术发展的一个重要趋势。对于小功率电力电子系统集成而言,为了减小体积实现高功率密度以便于集成,高频化是必然的发展趋势。而高频化势必带来一些问题,其中最主要的问题是损耗增加,发热严重等,已经成为了高频化发展的一个瓶颈。本文主要对高频化的问题进行了一些研究和探讨,给出了一些相应的对策。并制作了一台1MHz的ZVS Buck变换器样机进行了实验验证。

现代电力电子集成技术综述

文章从电力电子集成的PEBB/IPEM共同理念出发,描述了现代电力电子集成的相关技术,重点介绍了芯片封装与互连等关键技术,给出了国、内外在这方面的研发状况和发展趋势。

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。

基于电力电子系统集成概念的传感器模块技术

在电力电子系统集成的基础上,提出了一种能够实现电机端电压和电流、转子位置和速度、磁通和转矩检测的概念性集成传感器模块,讨论了利用凸极跟踪方法实现转子位置自检测的原理。实验表明,这种传感器集成方式能在永磁同步电机全速范围(包括零速和极低转速)准确地观测出转子的位置和速度,实现了位置/速度传感器与电机本体的集成。以此为基础设计出的概念性的集成传感器模块可配合集成化的电力变换模块,方便、简洁和可拓展地构成高性能的电力电子传动应用系统。

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℃.