www.久久久久|狼友网站av天堂|精品国产无码a片|一级av色欲av|91在线播放视频|亚洲无码主播在线|国产精品草久在线|明星AV网站在线|污污内射久久一区|婷婷综合视频网站

當(dāng)前位置:首頁(yè) > 汽車(chē)電子 > 汽車(chē)電子
[導(dǎo)讀]引言  據(jù)調(diào)查顯示,目前正在投入使用的功率模塊中有4%是用在汽車(chē)應(yīng)用中。未來(lái)幾年,這個(gè)市場(chǎng)預(yù)計(jì)將每年增長(zhǎng)20%。用于混合動(dòng)力和電力驅(qū)動(dòng)的逆變器已經(jīng)可以在貨車(chē)、巴士和農(nóng)用車(chē)以及汽車(chē)和賽車(chē)應(yīng)用中見(jiàn)到其蹤影。由于

引言

  據(jù)調(diào)查顯示,目前正在投入使用的功率模塊中有4%是用在汽車(chē)應(yīng)用中。未來(lái)幾年,這個(gè)市場(chǎng)預(yù)計(jì)將每年增長(zhǎng)20%。用于混合動(dòng)力電力驅(qū)動(dòng)逆變器已經(jīng)可以在貨車(chē)、巴士和農(nóng)用車(chē)以及汽車(chē)和賽車(chē)應(yīng)用中見(jiàn)到其蹤影。由于不同的應(yīng)用領(lǐng)域有著不同的需求,所有情況下的主要關(guān)注點(diǎn)是為功率模塊開(kāi)發(fā)可靠的封裝技術(shù)。如今最普遍的封裝解決方案是有基板和無(wú)基板的焊接模塊,以及最近采用燒結(jié)技術(shù)的無(wú)基板模塊。這些封裝技術(shù)有著不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),這就是為什么使用壽命設(shè)計(jì)要求就混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用的要求評(píng)估這些技術(shù)。例如在冷卻水循環(huán)下,變化的環(huán)境溫度是被動(dòng)熱循環(huán)的原因。此外,功率半導(dǎo)體中產(chǎn)生的功率損耗產(chǎn)生短暫的(5~20s)t=40℃~60℃的溫升。這里,功率半導(dǎo)體被從70℃的冷卻水溫度加熱到超過(guò)110℃~130℃,之后它們又回落到冷卻水溫度。由于所使用的材料有著不同的熱膨脹系數(shù),因此每一次的溫度變化都會(huì)導(dǎo)致機(jī)械應(yīng)力的產(chǎn)生。這是導(dǎo)致焊接和鍵合連接中材料疲勞的原因,并最終導(dǎo)致組件出現(xiàn)故障。

  避免焊接連接

  在采用壓接技術(shù)的無(wú)基板模塊中,有幾種途徑可用于提高模塊的可靠性。通過(guò)不斷避免焊接連接,焊接疲勞——這一功率模塊的主要故障機(jī)理——是可以完全消除的。這里,芯片和絕緣dbc陶瓷基板上的焊接連接被一個(gè)高度穩(wěn)定的燒結(jié)層所取代,采用壓接技術(shù)進(jìn)行導(dǎo)電連接。去除基板有許多好處:首先,可以減小模塊與散熱器之間導(dǎo)熱涂層的厚度。導(dǎo)熱涂層是功率模塊中影響總熱阻的主要因素之一,這就是為什么要用盡可能薄的導(dǎo)熱涂層的原因。在有基板模塊中,需要一個(gè)75~150μm的導(dǎo)熱涂層以彌補(bǔ)基板的彎曲。在無(wú)基板模塊中,要主要需要處理的問(wèn)題是如何對(duì)散熱片和dbc陶瓷基板表面的粗糙度進(jìn)行補(bǔ)償,這就是為什么一個(gè)20~30μm的導(dǎo)熱涂層是足夠的。去除基板意味著去掉了一個(gè)導(dǎo)致熱應(yīng)力的主要因素。

  焊點(diǎn)的去除消除了焊料疲勞,這一功率模塊中常見(jiàn)的故障機(jī)制?;宓娜コ蚕舜蟛糠值臒釕?yīng)力。40℃/125℃的加速被動(dòng)熱沖擊測(cè)試表明,溫度傳導(dǎo)應(yīng)力被有效地被減少了,可靠性大大增加:在無(wú)基板燒結(jié)模塊情況下,可能的熱沖擊次數(shù)增加了15倍。去除焊接互連和基板的進(jìn)一步優(yōu)勢(shì)在于,有基板模塊中,焊接dbc基板的面積應(yīng)減小到最低限度以減少焊點(diǎn)材料的疲勞;這里,基板的高導(dǎo)熱確保了所需的熱傳播。相比之下,設(shè)計(jì)無(wú)基板模塊時(shí),dbc基板的面積就可以更大了,如圖1所示。

  
 優(yōu)化熱分布

  下文著眼于三相400a、600v逆變器模塊中igbt和續(xù)流二極管的定位。在有基板模塊情況下,每個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)用了兩個(gè)200a的igbt和兩個(gè)200a的續(xù)流二極管,如圖2所示。因此,一個(gè)完整相包括四個(gè)igbt和四個(gè)續(xù)流二極管。用于無(wú)基板模塊的優(yōu)化排列是每個(gè)開(kāi)關(guān)有四個(gè)100a的igbt和兩個(gè)200a的續(xù)流二極管(每相有八個(gè)igbt和四個(gè)續(xù)流二極管)。這意味著,無(wú)基板三相模塊的基區(qū)面積比有基板模塊的約大10%左右。

  相比之下,帶有8個(gè)100aigbt和2個(gè)續(xù)流二極管的無(wú)基板skim模塊的布局為優(yōu)化熱分布和散熱采用了面積較大的dbc陶瓷基板。逆變器運(yùn)行時(shí),產(chǎn)生導(dǎo)通和開(kāi)關(guān)損耗,這意味著功率半導(dǎo)體成為一個(gè)本地?zé)嵩础T谌S有限元計(jì)算的幫助下,可以計(jì)算出任何給定運(yùn)行狀態(tài)下逆變器模塊和散熱器中的熱傳播,如圖3所示。例如,當(dāng)混合動(dòng)力或電動(dòng)車(chē)輛加速時(shí),大部分功率損失是產(chǎn)生在igbt上的,而續(xù)流二極管承受較低的負(fù)載。

  

  負(fù)載條件:電池電壓=350v、輸出電流=250a、輸出電壓=220v、輸出頻率=50hz、開(kāi)關(guān)頻率=12khz,相位角cosf=0.85,冷卻介質(zhì)溫度=70℃。這就是為什么在熱成像圖中,igbt的位置呈現(xiàn)為一個(gè)強(qiáng)烈的熱源。在有基板模塊情況下,熱量集中在三相配置的中心。由于半導(dǎo)體緊密的定位和相間的短距離,igbt的溫度在這一點(diǎn)是最高的。雖然在此運(yùn)行狀態(tài)下,續(xù)流二極管只承受中等的負(fù)載,igbt導(dǎo)致模塊中心的續(xù)流二極管顯著升溫。相比之下,逆變器模塊邊緣的二極管溫度要低15℃。盡管有底板,逆變器模塊邊緣區(qū)域的功率半導(dǎo)體模塊的溫度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于模塊中心的,最終導(dǎo)致三相的非均勻熱分布:中間相igbt的平均熱負(fù)載幾乎比邊上兩相的igbt的平均溫度高10℃。igbt溫度的最高值和最低值相差超過(guò)20℃。中間相限制了整個(gè)逆變器模塊的可用電功率。這會(huì)有兩個(gè)后果:一方面,不得不選擇冷卻條件和負(fù)載,這樣中心dbc基板的溫度不至于過(guò)高;另一方面,溫度傳導(dǎo)的損傷機(jī)理對(duì)中間相有較強(qiáng)的影響。這意味著為逆變器功率電路的設(shè)計(jì)工程師應(yīng)始終把中間相的溫度因素包括進(jìn)去。

  在無(wú)基板skim模塊中,熱分布要均勻得多:這里,igbt的位置也呈現(xiàn)為一個(gè)強(qiáng)烈的熱源。然而,由于熱損耗分布在幾個(gè)位置上,dcb基板之間的距離更大,擁有更多的空間用于散熱。所產(chǎn)生的損耗可有效地消散,減少igbt和二極管之間的相互加熱。最佳散熱也確保在不同相上的均勻負(fù)載分布:功率逆變器三相間的igbt和二極管溫度是均勻的,所有三相的igbt平均溫度幾乎是相同的。igbt之間的最大溫差不超過(guò)10℃。負(fù)載分布均勻,使可用的制冷功率得到最佳利用,從而有利于整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。除此之外,每個(gè)絕緣dbc陶瓷基板上的溫度傳感器允許每相單獨(dú)評(píng)估,提供了額外的對(duì)運(yùn)行溫度進(jìn)行控制的可能性。


 溫度與使用壽命

  對(duì)于運(yùn)行中逆變器的實(shí)際熱負(fù)載,時(shí)變負(fù)載必須加以考慮。混合動(dòng)力或電動(dòng)汽車(chē)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,出現(xiàn)不同的負(fù)載狀態(tài):車(chē)輛加速過(guò)程中,igbt處于特別高的負(fù)載下,而減速過(guò)程中,進(jìn)行能量回收,電機(jī)的電池重新充電,這時(shí)續(xù)流二極管處于最大負(fù)載下。為了描述逆變器模塊的時(shí)變升溫,也必須研究功率模塊在0.1s~30s負(fù)載循環(huán)下的行為。對(duì)于兩種配置,igbt的時(shí)變熱阻都按照負(fù)載脈沖的寬度增加,如圖4所示。熱量開(kāi)始從功率半導(dǎo)體沿著散熱器的方向流動(dòng)、擴(kuò)散,導(dǎo)致整個(gè)模塊升溫。如果負(fù)載脈沖持續(xù)時(shí)間超過(guò)30s,模塊將被充分加熱,熱阻不再增加。

  時(shí)變熱阻值現(xiàn)在可用來(lái)計(jì)算運(yùn)行過(guò)程中半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和閥上的熱負(fù)載。要做到這一點(diǎn),現(xiàn)實(shí)的負(fù)載周期,正如實(shí)際應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)的那樣,被用來(lái)模擬典型負(fù)載狀態(tài)和負(fù)載脈沖寬度。讓我們以混合動(dòng)力汽車(chē)驅(qū)動(dòng)周期為例,如圖5所示。在最初的啟動(dòng)和加速階段,能量來(lái)自電池并送入電機(jī)。在這些加速度階段,輸出功率可達(dá)到60kw。igbt的溫度按照逆變器的輸出升高到95℃。在恒速階段只需很少的逆變功率,半導(dǎo)體的溫度再次下降。在減速階段,目標(biāo)盡可能多地回收能量并反饋給電池。此時(shí),igbt和二極管的功耗大致相同,而熱量耗散正處于最高值,igbt的溫度達(dá)到近110℃。

  igbt的最大溫升dt=40℃。從模塊使用壽命方面來(lái)說(shuō),這相當(dāng)于600萬(wàn)次負(fù)載循環(huán),如圖6所示??梢钥闯?,均勻的溫度分布對(duì)于逆變器使用壽命和設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是多么的重要,如果溫度再升高10℃-dt=50℃可能的負(fù)載循環(huán)次數(shù)將降低3倍至200萬(wàn)次。為便于使用壽命設(shè)計(jì)和半導(dǎo)體的最佳利用,損耗的均勻分布是絕對(duì)必要的。

  均勻的溫度分布是必須的。10℃的溫升使負(fù)載循環(huán)數(shù)降低3倍,20℃的溫升能夠使使用壽命縮短6倍。

  

  

  

  總結(jié)

  無(wú)基板燒結(jié)模塊提供了一系列增強(qiáng)混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車(chē)逆變器模塊可靠性的可能性,由基板所導(dǎo)致的焊接和膨脹等不利因素被消除了。優(yōu)化了的布局保證了運(yùn)行期間整個(gè)功率半導(dǎo)體在很大程度上溫度的均勻分布。這意味著,在預(yù)期使用壽命計(jì)算中可以平等地考慮三相,從而便于逆變器的設(shè)計(jì)。逆變器的可靠性得到了明顯的改善,即使是在相當(dāng)大的主動(dòng)和被動(dòng)溫度波動(dòng)下。許多不同的無(wú)基板燒結(jié)模塊應(yīng)用證實(shí)了這一點(diǎn),例如電動(dòng)汽車(chē)和公用車(chē)輛中的動(dòng)力系統(tǒng)以及諸如賽車(chē)等要求苛刻的應(yīng)用。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀(guān)點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專(zhuān)欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車(chē)的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國(guó)汽車(chē)技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車(chē)工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車(chē)。 SODA V工具的開(kāi)發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車(chē) 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來(lái)越多用戶(hù)希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來(lái)越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開(kāi)幕式在貴陽(yáng)舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱(chēng),數(shù)字世界的話(huà)語(yǔ)權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉