1200 V 600 A SiC功率模块的设计与实现.pdf

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β誓？榈纳杓朴胧迪王志超引言魑R恢中滦斯β拾氲继宀牧系拇恚／甧産本┦兰徒鸸獍氲继有限公司，北京摘要：设计并实现了一款肭沤峁沟拇蠊β蔛模块。模块内部通过多芯片并联构成。针对传统模块中由于功率回路与驱动回路的耦合而导致的并联芯片不均流问题，将芯片的辅助驱动电极从芯片表面引出，避免了两者的耦合问题。同时借助仿真软件，证明了并联芯片的不均流问题得以改善。将本设计模块与国外同规格的？榻辛说缪参数的测试对比，同时与同规格的基模块进行对比。结果表明本设计模块与国外模块相比，静态性能略差，动态性能更优；且？榈乃鸷谋韧娓竦腟？榈慕档土嗽ァ对β誓？榻辛讼喙乜煽啃允匝椋峁允狙肪捶⑸А关键词：磺芈罚徊⒘#痪鳎凰鸷中图分类号：文献标识码：文章编号：——有高频、耐高温和高压等特点‘卜可以有效实现电力电子系统的高效率、小型化和轻量化，有助于设备节能及节省设备占地空间，已成为电力电子器件研究的重点在骷τ贸跗冢渲饕Sτ糜谛」β士氲继寮际醯淼期．，珺，．瑃瓵，，．甅，甌，·瑃ィ甌瓵：籨；；籰年：篧甤。
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功率模块的设计与封装关电源、光伏发电等领域，随着以上大功率？榈牧坎赟功率模块的电力电子设备逐渐应用于轨道交通’ê偷缍车。瘸『希芄辉诓煌潭壬咸嵘璞腹β拭度和运行效率。美国、日本和富士等企业已经纷纷推出β誓？椋⒃诠夥姹淦等领域实现应用¨”“Ａ硗饣褂泻芏嗾党探？樽魑F湫履茉雌悼刂破魇褂玫南乱淮心功率半导体器件，并开始进行相关产品的研发替代。？橐丫谙喙亓煊虻玫接τ茫壳笆用的大部分是国外的模块产品，不仅供货受到限制，而且在产品应用过程中出现的失效问题也难以及时解决。因而实现？榈墓仍诿冀蕖本文设计并封装了蠊β蔛模块，与日本公司？榻辛硕蔡问牟馐远员龋庇胪规格的基模块也进行了对比，并对产品进行了相关可靠性试验。功率模块设计规格本文中所设计的β誓？榈淖芴宄叽缥，模块结构如图所示，电路拓扑为半桥结构，如图所示，图中、悄？榈缂ü芙诺谋嗪牛琋为负温度系数。模块中所用芯片和酒1竟咀灾餮兄啤９灿芯片，上下半桥各并联个；个酒上下半桥各并联个。模块主要包括外壳、底板、功率芯片、绝缘基板、贴片电阻和键合线等，其中功率端子通过键合线与内部功率芯片连接。外壳与底板之间由压环连接，但为了保证密封效果，外壳与底板相对区域涂有单组分硅粘结胶，热固化后为弹性体。在传统的功率模块设计中，驱动端的辅助电极端都是从主回路中引出，如图荆贾行酒⑿酒和芯片2⒘5个芯片，虚线为个芯片驱动回路路径。图中小太阳的位置即为辅助电极的引出位置，并通过引线键合连接到外壳的端子上。这样的引出方式会造成驱动回路和功率回路的耦合，从而导致开关损耗增加以及驱动回路产生不合理振荡，如图荆贾蠰．为龌芈饭ü为尽可能避免功率回路和驱动回路的耦合，本设计单独在直接覆铜沾苫宓缏分辛出辅助电极的键合位置，所有芯片的驱动电极都从芯片表面引出，这样就避免了功率回路与驱动回路的耦合，如图行橄咚荆为无耦合电路示屯亟匦囹卜的腟的寄生电感。图詈系缏肥疽馔意图。王志超：β誓？榈纳杓朴胧迪图β誓？榻峁褂氲缏吠仄送图衬？楦ㄖ缂恢．×？榻峁缏吠仄送．
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同时本文建立了鲂酒⒘5哪Ｐ停缤所示，在模型中将芯片设置为导体，因此芯片种类对模型仿真结果没有影响。借助寄生参数仿真软件对模块进行寄生参数抽取，利用砑寄生参数仿真结果导人其校⒌缏凡⒔械学仿真，如图荆贾