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看一看:效率需求促进功率模块的开发

发布时间:2021-11-18 04:41:01 阅读: 来源:磁力锁厂家

电气系统中,关于效率,1直存在着本钱和范围的压力。如今,考虑这些系统的2氧化碳排放也变得重要了。对提升效率的需求,体现在电能的产生和使用两个方面。在电能的产生方面,风力发电系统的市场和功率等级正在不断地增长,对更高离岸电压系统的需求也在增长。太阳能发电正在1些市场获得发展,如德国和西班牙。混合动力汽车只是那些必须尽可能使用电能的复杂系统的1个例子。诸如电气“涡轮增压”的开发将确保该技术不断地发展。 想象1下,把电力电子与绝大部分电气利用相结合以提供更好的利用是可能的。据估计,全球由电力电子设备控制的电动机不到总数的8%。采取电力电子设备控制电机,效率可以提高30%,因此这1领域有可能出现显著的市场增长。 为实现效率方面的最大节俭,笔者需要将最好的硅,最好的冷却技术和最好的控制相结合。这1点将通过软开关技术的改进、谐振变换器、更高的控制频率(即硅片内的频率)和可简化滤波并减轻重量、体积和本钱的较小磁性元件来实现。 电能质量需要改进,同时对emc的要求比以往任甚么时候候都更严格。标准和审批加上复杂的要求。所有这些需求必须得到满足,而有关开发速度的压力也在不断增加。满足这1需求的最好方法是开发可以构成1个基础平台的产品,该平台可以很容易扩充,以应付不断增长的对功率等级的需求。 为使控制工作正常,需要良好的信息反馈无房产证的拆迁房子能买吗。必须知道硅片的真实温度——这使得在硅片上集成温度传感器并提供电气隔离反馈变得必不可少。产品在利用中的更进1步优化可以通过热建模实现。这使得“次要”热问题(热串扰,等温线失真和边界效应)及其组合被加以分析,从而可以得到成功的设计和可靠的功率模块。 封装是另外1个将变得更加重要的领域。把更多的组件(不只是硅)集成到功率模块陶瓷基板上的工作已取得了进展,使得这些组件也能够获得积极降温。这将使实现更高的集成度成为可能,从而显著提高效率和减少尺寸。 改进的半导体技术已使组件的结构更好,开关速度更快。随着第3代igbt芯片的出现,电流密度可增加50%。图2显示了过去几10年间,1200vigbt芯片电流密度的增长情况。引发电流密度改进的缘由之1是芯片厚度的大幅减少。这样1个发展进程,即芯片厚度的延续减少,在后续芯片中仍将被芯片制造商继续寻求。基于现有安装和装配技术的超薄晶圆技术已到达了它的极限。这1点可从以下事实看出:最新的600v沟道igbt(芯片厚度为70μm)的最大允许短路时间,已不能不从10μs减少到6μs。巨大的短路电力浪涌不再能由薄硅片储存,设计的热阻抗使得热量不能很快地散失掉。半导体技术的改进和发展中使得可能获得更高的电流密度,从而提高芯片的温度。2005年,600vigbt和续流2极管的最高允许芯片温度增加了25℃,到达175℃,并已正在迈向200℃。 更高的运行温度和电流密度对可靠性,特别是负载循环能力有不良的影响的。为应对这1点,改进安装技术是相当重要的。 图1skim是第1款100%无焊接,用于电力和混合动力汽车中22kw?150kw机车驱动变换器的igbt模块图21200vigbt芯片电流密度的增长情况(tj=tjmax,tc=80℃)不同功率模块之间的1个根本辨别是,它们有无基板。在无基板模块中(图3),dbc底板是直接安装在散热片上。基板,比如由3mm厚的铜制成,增加了热容量和芯片下方的热分散,从而与那些隔热陶瓷底板为外层板的模块相比,约在0.1s至1s的时间范围内减少了瞬态热阻抗。必须注意的是,绝缘陶瓷底板和基板之间的大面积焊接明显降落组件的负载循环能力。这1现象的缘由是由于陶瓷底板和基板有显著不同的热膨胀系数十年的违建能强拆吗。这类差异导致张力和终究的焊料疲劳。铜基板的另外1种替换品是用诸如alsic或cumo复合材料制成的基板,由于其低导热性和高本钱,这类基板只用在牵引利用中。基于石墨的复合材料由于其低本钱强拆危房可以吗,在未来可作为重要的基板材料。在实际利用中,无底板模块较低的热分散能力可由采取更薄的散热涂层来补偿。由于无底板模块中,模块与散热片之间的空气隙较小,因此这类方法是可能的(图4)。 也能够通过确保模块布局是对称的来提高效率。模块布局的对称保证了电感是平均散布的,并且所有芯片对称地共享等额的电流和开关。再加上平面组装技术的使用和低杂散连接,功率模块通常所伴随的过电压被降落,使得开关效率提升15%左右。碳化硅(sic)正开始侵袭,特别是在续流2极管和mosfet中。它已在开关模式电源中找到了许多利用处合。碳化硅允许200℃的结温。对组装技术的可靠性和所用材料(塑料)的影响必须被监视。sic的开关速度非常快,并提供良好受控和定义的输出。当与最新1代igbt产品配合使用时,系统的效率会提高百分之210至310。但是,它仍然非常昂贵,在被广泛利用之前还需要进1步的开发。因此可以说,功率半导体在用于电能传输和转换的电子工业中是非常重要的。功率半导体的新兴市场是替换能源领域和汽车工业。标记功率半导体发展的最重要的趋势是冷却技术的改进、较高的电流密度和集成驱动器电子产品。在可靠性费用方面,更高的运行温度和更好的冷却是唯1可行的。对付这个问题的唯1办法是开发新的安装和装配的概念。资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章