IGBT模塊中材料的熱特性和傳導(dǎo)特性與內(nèi)部溫度場(chǎng)分布密切相關(guān),但傳統(tǒng)熱網(wǎng)絡(luò)模型往往忽略這一特性,造成結(jié)溫估計(jì)出現(xiàn)偏差。針對(duì)此問(wèn)題提出了一種包含實(shí)時(shí)溫度反饋修正的熱網(wǎng)絡(luò)模型,在考慮異質(zhì)材料的熱傳導(dǎo)角度及導(dǎo)熱系數(shù)等傳熱性質(zhì)的差異性基礎(chǔ)上,對(duì)熱網(wǎng)絡(luò)模型的RC參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。本模型的電路仿真和迭代計(jì)算可直觀反映熱網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)溫度和RC參數(shù)相互作用的動(dòng)態(tài)過(guò)程,并與三維有限元仿真結(jié)果高度吻合。相較將材料傳熱參數(shù)固定的傳統(tǒng)熱網(wǎng)絡(luò)模型而言,本方法不僅在結(jié)溫估計(jì)方面更為精確,還可解決熱網(wǎng)絡(luò)對(duì)材料物理系數(shù)變化的實(shí)時(shí)響應(yīng)需求,可應(yīng)用于IGBT模塊可靠性設(shè)計(jì)和檢測(cè)。

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圖1熱流流經(jīng)IGBT模塊內(nèi)部各物理層的熱量傳遞

通過(guò)導(dǎo)熱系數(shù)比例可確定其余各層的傳熱角度。1.2熱網(wǎng)絡(luò)模型

圖2IGBT模塊的熱網(wǎng)絡(luò)模型

IGBT模塊的熱量由pn結(jié)產(chǎn)生,并穿過(guò)封裝材料到達(dá)外殼,該過(guò)程可通過(guò)由熱阻和熱容組成的Cauer熱網(wǎng)絡(luò)模型近似表示,其包含IGBT和續(xù)流二極管(FWD)兩部分,從而實(shí)現(xiàn)在電路仿真器里的熱電模擬[5],如圖2所示。圖中:PIGBT和PFWD分別為IGBT和FWD的損耗,以電流源形式....

圖3材料物理系數(shù)溫度適應(yīng)性曲線

由于熱網(wǎng)絡(luò)模型參數(shù)與材料參數(shù)關(guān)系密切,忽略材料的溫度特性會(huì)導(dǎo)致建立的熱網(wǎng)絡(luò)模型無(wú)法滿足實(shí)際傳熱情況。本文在熱網(wǎng)絡(luò)模型中考慮了溫度的影響,建立具有可變參數(shù)的電熱模擬模型。首先研究IGBT模塊中4種材料(Si、Cu、Al2O3、焊料)的溫度適應(yīng)性。考慮半導(dǎo)體芯片具有模塊的最高溫度,其....

圖4實(shí)時(shí)溫度反饋的結(jié)溫估計(jì)模型

通過(guò)IGBT模塊內(nèi)部材料性質(zhì)的動(dòng)態(tài)溫度響應(yīng),可建立具有動(dòng)態(tài)RC參數(shù)的熱網(wǎng)絡(luò)模型。本文提出的實(shí)時(shí)溫度反饋的動(dòng)態(tài)傳熱網(wǎng)絡(luò)流程如圖4所示。該算法中考慮了溫升對(duì)熱網(wǎng)絡(luò)模型的反饋關(guān)系。獲得溫度-熱網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計(jì)算模型后,給定邊界條件即輸入功率和外殼溫度,即可通過(guò)算法流程進(jìn)行迭代計(jì)算。調(diào)整熱網(wǎng)絡(luò)....

本文編號(hào)：3920114