适用于器件级到系统级热仿真的IGBT传热模型

提出一种基于器件到系统的等级与传热网络结构本身的多时间尺度特征建立绝缘栅双极型晶闸管(IGBT)传热模型的建模方法。基于热传导理论和经典Cauer传热RC网络结构,建立IGBT传热网络结构模型,查明单层与多层热网络结构的结温运行规律以及简化标准与方法。在此基础上,以器件到系统对IGBT传热模型的不同需求为主线,以器件封装结构各层时间常数的不同时间尺度为切入点,建立适用于器件级到系统级热仿真的IGBT传热模型。仿真与实验结果验证了模型的正确性与高效性。所建立的IGBT传热模型对于查明IGBT器件的传热网络结构特征与结温运行规律,实现电力电子器件到系统的独立与联合仿真具有一定的理论意义和应用价值。     

焊料层空洞对IGBT器件热稳定性的影响

为了查明封装疲劳对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)热特性的影响,从封装结构的角度分析了焊料层空洞对IGBT器件热稳定性的影响规律。首先建立了IGBT芯片封装的有限元模型,然后结合传热学分析了焊料层空洞大小、位置以及分布对IGBT芯片最高结温的影响规律并进行了仿真,最后基于加速寿命实验进行了验证。结果表明:空洞率相同时,芯片对角线上的空洞对芯片最高结温的影响最大;位置相同时,芯片顶点位置空洞大小的变化对芯片最高结温的影响最大;2种情况下,单个空洞的影响均大于相同空洞率下的空洞分布影响,而空洞分布中的中心集中分布对芯片最高结温的影响最大;芯片最高结温随空洞率增大而近似呈线性关系增大,芯片结壳热阻与空洞率也近似呈线性关系增大,验证了理论分析的正确性。研究结论可从封装疲劳的角度对IGBT尽限应用提供指导。     

GeoStudio软件在土石坝除险加固工程中的应用

针对土石坝除险加固设计中渗流及坝坡稳定复核较为复杂的问题。本文结合GeoStudio仿真软件,对设计复核中的渗流及坝坡稳定分析进行仿真计算,针对分析结果提出相应加固方案,运用Geostudio仿真软件进行验算,以期为土石坝除险加固工程的渗流计算和边坡稳定性计算提供参考依据。     

开关串联型高压纳秒级双极性脉冲功率电源研究

与直流高压除尘相比,高压脉冲除尘具有更好的除尘效果且能耗更低.为提高脉冲电源系统效率及功率密度等指标,需输出纳秒级高频高压脉冲.基于固态开关器件串联拓扑,设计了一种高压纳秒级双极性脉冲功率电源.基于脉冲电源拓扑和工作原理,首先详细分析并设计了电源各部分组件参数,然后通过仿真验证了方案的有效性.最后搭建了脉冲功率电源样机进行实验验证,测试结果表明,脉冲电源能够输出幅值0～±4 kV、脉冲上升沿约58 ns、下降沿约175 ns、脉宽10 ns～100 μs可调的高压快速脉冲,验证了理论分析与设计的正确性.     

IGBT开关机理对逆变器死区时间的影响

为了研究逆变器中功率器件对死区时间设置的影响,依据半导体物理理论与死区时间的计算依据,研究了电压、电流、温度对绝缘栅双极型晶体管(insulated-gate bipolar transistor,IGBT)开关时间的影响机理,给出了这3个因素对IGBT开关时间的影响规律,并得到了这3个因素对死区时间的影响机理。通过对两电平半桥逆变单元测试表明:死区时间随电压的增大近似呈线性关系增大,随电流的增大近似呈指数和双曲线复合关系而减小,随温度的增大近似呈线性关系增大,且按照计算依据得到的死区时间与实测桥路直通的发生相符,验证了理论分析的正确性。得出的结论可为实际应用中逆变器等电能变化装置死区时间的设置以及死区补偿算法的优化提供重要的参考依据。     

IGBT疲劳下基于BP神经网络修正的结温监测

结温Ti是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的重要状态参数.大电流注入结温监测方法只需测量IGBT模块的饱和压降UCE、集电极电流IC,然后根据数据手册的UCE-Ic-Tj模型即可计算结温,便于工程在线应用.但是,随着IGBT模块疲劳,实际的UCE-Ic-Tj关系会逐渐偏移,产生明显的结温监测误差.为此,在大电流结温监测方...     

IGBT极限功耗与热失效机理分析

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的最大功耗是安全工作区的重要组成部分,与外部散热装置、内部热阻以及使用工况等有关,而器件手册给出的最大功耗是理想值,难以反映实际工况,若设计不当会造成IGBT热击穿失效。基于对IGBT功耗以及结-壳稳态热阻的温度特性分析,通过联立IGBT功耗的温度曲线和结-壳传热功耗的温度曲线进行热平衡分析,得到了结温的热稳定点、非稳定点以及临界点,由此得到了在临界点处的IGBT极限功耗,对在非稳定点时IGBT结温和功耗间的正反馈关系分析了IGBT热失效机理,最后进行了实验验证。     

焊接型电力电子器件失效机理及量化评估方法

电力电子器件作为现代大功率电能变换装置的核心部件,随着功率等级提升,对其可靠性要求也越来越高,尤其是针对装置的功率体积密度有较高要求的应用场合,仍然缺乏有效的失效量化评估方法,传统的粗犷式设计已经无法满足要求。因此,为了提高装置的功率体积密度和可靠性,需要对器件的工作机理和可靠性边界进行准确表征。针对焊接型电力电子器件,首先从器件的失效机理入手,总结归纳了目前焊接型电力电子器件失效研究现状;然后从器件失效的内部和外部因素两方面分析了电力电子器件的失效机理;最后,从过压失效、过流失效以及疲劳失效三方面,提出了器件的失效量化评估方法,尤其是基于器件物理模型的评估方法,并以二极管和绝缘栅双极晶体管（IGBT）为例进行了验证。为实现电力电子器件的尽限应用提供了支撑。     

不同负载条件下绝缘栅双极型晶体管死区时间设置分析

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的死区时间设置通常是采用Infenion技术文档中的计算式来计算。但该计算式并没有考虑不同负载时的情形,可能会导致设置不合理。为此,首先分析了IGBT死区时间设置对穿通发生区域的影响,然后在不同负载条件下采用实验的方法测试得到了IGBT死区时间设置,并与计算式得到的理论值进行了比较。结果表明:阻性负载时必须考虑关断时的下降时间;而感性负载时只需取关断延时;空载时的测试结果不能作为设计参考。由此,对不同负载条件下IGBT死区时间设置的计算式进行了修正,并分析了计算式产生差别的原因。     

一种温度系数片外可调节的电压源电路的设计

介绍了一种用于光纤LED驱动器中温度系数可调节的电压源电路的设计。分析了其设计思路、原理，并详细的分析了其各部分电路的设计过程，最后给出了不同情况下的Cadence仿真波形以及最终的LED驱动器的版图。