叠层母排寄生电感的评估与优化(一)
本系列文章将对电力电子装置中至关重要的组件 —— 叠层母排进行介绍,重点关注叠层母排寄生电感的评估与优化,共分为三期内容。本期内容对叠层母排进行初步认识,同时对换流回路中的寄生电感进行拆分与定位。
一、 序言
随着新型功率半导体器件的日益成熟,新一代高性能电力电子装置将朝高频和高功率密度方向进一步发展。然而,提高开关频率会导致更高的电压电流变化率 dv/dt 及di/dt,杂散电感的影响将更加显著,不仅带来严重的电磁干扰,甚至导致功率半导体器件过压损坏。叠层母线因其固有的低杂散电感特性,为减小关断电压尖峰和电磁干扰问题提供了一个较好的解决途径。图1展示了叠层母排应用的领域。图2展示了叠层母排在功率变换器中的应用案例。
图 1 叠层母排应用领域
图 2 叠层母排在功率变换器应用案例
如图3,叠层母排由平面导体层、平面电介质及平面或三维结构件组成,与线束相比具有优异性能,叠层母排主要优点如下:
低杂散电感及阻抗,降低电压损失
降低电磁噪声,减少电磁干扰,易于安装和维护
降低系统成本,提高功率密度同时提升系统可靠性
结构简单,通流能力强
图 3 叠层母排结构
二、 电路换流回路(CCL)中的寄生电感
下文以单相H桥逆变器的关断过程解释换流回路中的寄生电感。以T1关断过程为例,在T1接收到关断信号后,负载电流由T1换流至T2的续流二极管。T1的关断过程可以分为三个阶段,对应图4 (a),(b),(c), 相应的波形对应图4(d)。
图 4 换流回路1
阶段1(对应图4(a)): 在t0时刻,T1收到关断信号。在短暂关断延时后,VT1开始上升,在这个阶段iT1仍等于负载电流IL。阶段2(对应图4(b)): 在t1时刻,VT1上升至至Vdc,iT1开始下降同时iT2以相同速率diT1/dt上升。同时优于线路寄生电感的影响,尖峰电压Vp1产生,Vp1可由以下公式计算:
其中l1为换流回路1中的寄生电感。换流回路1中包括DC电容、T1、T2的续流二极管和叠层母排。对应图4b中标识,叠层母排寄生电感可以分为两部分:lAB1和lBC1, 由叠层母排结构和电容排布决定。
阶段3(对应图4(c)): 在t2后,iT1减小至0,VT1维持在Vdc,在这个阶段,由于寄生电感l1的存在,电压通常会发生振荡,导致电压应力和损耗上升。相似的,T2的关断过程与T1类似。但值得指出的是T3/T4关断过程的换流回路不同与换流回路1,具体见图5。
图 5 换流回路2
换流回路2有不同的寄生电感l2,尖峰电压Vp2可由以下公式计算:
对应图5(j) 中标识,叠层母排寄生电感可以分为两部分:lAB2和lAD2。因此对于换流回路1和换流回路2,叠层母排不同部分的寄生电感参与了换流回路,两部分寄生电感的不同导致了T1/T2与T3/T4应力及损耗表现不一致,从而导致应用中的结温差异,对于并联应用也具有相似原理。本系列第一期内容对参与换流回路的不同部分叠层母排的寄生电感进行了拆分与定位,方便读者对于后续内容的理解。
参考文献:
[1] Copper for Busbars - Guidance for Design and Installation, https://apqi.org/uploads/knowledge-center-file/ Design Guide on Coppe for 0Busbars.pdf
[2] C. Chen, X. Pei, Y. Chen and Y. Kang, "Investigation, Evaluation, and Optimization of Stray Inductance in Laminated Busbar," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 29, no. 7, pp. 3679-3693, July 2014, doi: 10.1109/TPEL.2013.2282621.
[3] Busbar Design Guide,https://vdocument.in/busbar-design-guide-55844d9af1e5b.html?page=1
[4] EMC design of Switching Power Converters Part 7, https://www.emcstandards.co.uk/files/1_emc_design_of_switching_power_converters_introduction.pdf
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 0
本文由ll转载自阿基米德半导体公众号,原文标题为:叠层母排寄生电感的评估与优化(一),本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。
相关推荐
车规模块内部集成RC-snubber
增加RC-snubber有效地抑制了阵地和电压尖峰。电流尖峰幅值的增加是由于snubber电容放电而产生。这种节约效果是显著的,表现在8%的rms电流或12%的结温度。这些发现有助于增加rms输出电流或减少有源芯片面积,以节省成本。
技术探讨 发布时间 : 2024-10-29
IGBT的短路测试
在我们设计产品进行IGBT选型的时候,我们在关注电流、电压、损耗等等性能参数中,短路耐量一直是备受关注的一点。而这时的关注也仅仅是“人群中多看你一眼”的节奏,有没有后续还得看实际测试,这也是众多规格书中基本存在的一句话“仅作参考”。所以,切实有效的测试才是下决定前最重要的一环,不同的工况有着不一样的需求,只有切实地验证之后才能较为放心大胆的使用。
技术探讨 发布时间 : 2023-10-26
车规级SiC功率模块封装技术及其发展趋势
当前车规级功率器件的封装设计朝着高功率密度、 高工作效率、低热阻、低寄生参数、高绝缘能力和高集成度等方向发展,分析各封装设计手段对器件特性的影响,寻求针对特定需求的电学、热学和机 械等特征参数的最佳平衡,以满足不同应用场景, 适应高标准的发展需求,从不同角度综合考虑,达到多维度优化的最佳效果。本文阿基米德半导体来给大家分享车规级SiC功率模块封装技术及其发展趋势。
技术探讨 发布时间 : 2024-10-25
SiC MOS器件的SiC/SiO2界面特性分析,深入了解栅氧界面的缺陷
SiC MOSFET作为一种新型的功率器件,正在引领着未来能源转型的浪潮。SiC MOSFET的一个重要组成部分就是其栅氧界面。这个界面是指栅极金属和硅氧化物之间的接触区域。而栅氧界面的缺陷一直是广为关注的问题,本文将带大家了解栅氧界面的缺陷。
设计经验 发布时间 : 2024-03-02
模块化储能PCS技术“大比武”,功率IGBT模块是核心
本文讨论了模块化储能PCS技术在储能领域中的快速发展和应用,强调了其因分布式场景多样化和储能安全、经济需求而得到重视。文章还详细介绍了部分企业的模块化储能PCS产品和技术特点,此外,文章还提到了模块化PCS技术在应对系统能量密度提升、削峰填谷、电力稳定等方面的优势。整体而言,模块化储能PCS技术正逐渐成为储能领域的重要发展方向,为分布式能源和智能电网的发展提供了有力支持。
原厂动态 发布时间 : 2024-05-31
成功举办 | 2024宽禁带半导体先进技术创新与应用发展高峰论坛圆满闭幕!
2024年6月5日-7日,2024宽禁带半导体先进技术创新与应用发展高峰论坛在北京·亦庄格兰云天国际酒店盛大召开。本次会议以“凝芯聚力,降本增效”为主题,深度聚焦宽禁带半导体领域关键材料、智能装备、核心器件等产业链,涵盖晶体及外延生长、材料应用、集成封装、功率器件应用、系统解决方案等产业化内容。
原厂动态 发布时间 : 2024-07-10
解读SiC MOSFET关键参数——Vth
当代电子技术的发展不仅需要高效性能,还需要可靠和可持续的解决方案。而SiC MOSFET作为一种新型的功率器件,我们要聊的是碳化硅MOSFET中另一个关键参数——Vth,这个参数不仅关系到器件的开启与关闭,还直接影响到器件的导通损耗和开关速度,进而影响到整个系统的效率和可靠性。本文解读SiC MOSFET关键参数——Vth ,希望通过本文的介绍,您能对SiC MOSFET的Vth有更深入的了解。
技术探讨 发布时间 : 2024-09-21
栅极电荷的理解与应用
为了有效的使用功率器件,有必要了解规格书中的栅极电荷信息。栅极电荷信息一般出现在规格书的两个位置:一、在动态特性的表格中;二、在特性图中展示栅源电压与总栅极电荷特性曲线。本文阿基米德半导体来给大家分享栅极电荷的理解与应用。本文说明针对MOSFET,但也同样适用于IGBT。
技术探讨 发布时间 : 2024-10-18
阿基米德半导体解析SiC功率模块串扰机理及解决方案
串扰问题(Cross talk)半桥电路中,SiC MOSFET芯片开关动作引起另一个SiC MOSFET芯片开关的栅源极电压波动的问题,分为正向串扰和负向串扰。本文阿基米德半导体将为您介绍SiC功率模块串扰机理及解决方案。
设计经验 发布时间 : 2024-08-09
研讨会2024功率器件新技术研讨会
描述- 11月21日在线直播,带来低导通电阻的功率MOS、集成驱动的GaN IC、IGBT新技术、用于电机驱动/BMS/移动储能的SGT MOS、高压车规SiC功率MOS、国产车规IGBT模块等功率器件新产品新技术,点击了解报名
议题- 降低20%导通电阻的功率MOS | 集成驱动的GaN IC | 沟槽栅场截止型IGBT新技术 | 适用于电机驱动/BMS/移动储能等应用SGT MOSFET | 1700V SiC功率MOS | 国产50A IPM模块 | 高可靠国产车规IGBT模块 | ROHM——专注功率,电源和模拟技术的全球知名半导体厂商 | EPC——基于氮化镓(GaN)功率管理器件的领先供应商 | 致力于功率器件和智能传感器技术的专业半导体厂商——瑶芯微(ALKAIDSEMI) | 中国半导体功率器件十强企业:扬杰科技(YANGJIE) | 致力于成为双碳时代功率半导体中国领跑者——阿基米德半导体(Archimedes) | 中国领先的碳化硅(SiC)半导体和芯片解决方案提供商——瞻芯电子(InventChip) | 专业从事电源管理、电机驱动、微控制器、传感器的集成电路和系统方案的设计与开发——华润微电子(CRM ICBG ) | Kyocera(京瓷)——全球领先的材料与电子元件制造商 | Shindengen(新电元)——“桥王”,整流桥全球份额占比约40% | 中国半导体功率器件十强的主板上市企业——新洁能(NCEPOWER) | 国内首家抗负压能力可达-40V/600ns的电机驱动(HVIC)制造商——数明半导体 | 国内领先的半导体分立器件整合制造商 (IDM) —— 捷捷微电(JieJie Microelectronics) | 国产一站式电路保护解决方案专家——硕凯(SOCAY) |
活动 发布时间 : 2024-10-12
叠层母排以其优异的电气性能和散热性能等特点,成为电力传输的革新者
叠层母排作为一种创新的电气连接方式,以其优异的电气性能、散热性能、结构紧凑性和高可靠性,在电动汽车、轨道交通、通信基站、发电系统等领域得到广泛应用。
技术探讨 发布时间 : 2024-10-10
碳化硅模组封装,我们还能聊什么?
随着碳化硅应用节奏加快,功率模块的客制化需求释放,多数车企选择了自研或定制化开发功率模组,这也意味着围绕碳化硅材料特性正向开发适配的封装方案势在必行。本文介绍了几种有效的碳化硅模组封装方案,包括英飞凌HPD、丹佛斯DCM、联合汽车电子PM6等。
技术探讨 发布时间 : 2024-05-30
阿基米德半导体(Archimedes)IGBT分立器件/功率模块选型指南
型号- AMGO75B65FPH3RB,ADH040N12HT5,AMG006L12P2C3RB,ADG075N65CT5,AMG006L12P2C3RA,ADG040N65HT5,AMG225L12L1H3RB,ADH075N12MT7,AMG375L65L1S5RC,AMG150L70P2H3RA,AMG200L12L1H3RA,AMG200L12L1H3RB,AMG100L65P2H3RB,AMG225L65F2S5RC,AMG950H75H1H3RA,ADG100N12BT7,AMG100L65P2H3RA,AMG200H12S1M3RA,AMG080L12F1H3RA,ADG050N12AT7,AMG450L65P4S5RE,ADH075N65FT5,AMG450L65P4S5FC,AMG400L12P4H3RA,AMG400L12P4H3RB,AMG300H12S1M3RA,ADG075N70CT5,ADG060N65BT5,AMG450L65P4S5RD,AMG450L65P4S5RC,AMG150L12L1H3RA,ADG050N65CT5,AMG225L65P4S5RC,ADG075N65FT5,AMG300H12E1M3RA,AMG300L12P4H3RA,ADG150N65FT7,ADG075N65BT5,ADG050N65KT5,AMG820H75H1H3RA,ADG100N65FT7,AMG600H12E1M3RA,AMG450H12E1M3RB,AMG300L65F2S5RC,AMG300L65F2S5RA,AMG300L65F2S5RB,AMG600H75H1H3RA,ADG100N12MT7,AMG150L65P2H3RB,ADG075N12MT7,AMG150L65P2H3RA,AMG600H12E1M3RB,ADG040N12HT5,ADG050N12HT7,AMGO80L12F0H3RA,AMG080L12F0H3RB,AMG450L65F2S5RC,AMG450L65F2S5RB,ADG040N12AT5,ADS080N12GT8,AMG300L65P4S5RC,AMG600H12S1M3RA,AMG160L12F1H3RB,AMG160L12F1H3RA,AMG450H12E1L3RA,AMG900H12E1M3RA,AMG375L65P4S5RC,AMG600H12H1H3RA,ADS040N12GT8,AMG450H12S1M3RA,AMG160L12F2H3RB,AMG160L12F2H3RA
瞬态热阻抗测试原理、步骤及结构函数解读
瞬态热阻抗测试是一种用于评估功率器件热性能的重要手段,能够提供器件在不同工作条件下的详细热性能数据,利用双界面法可测得结壳热阻RthJC。本文将详细探讨瞬态热阻抗测试原理、步骤以及结构函数的解读。
技术探讨 发布时间 : 2024-09-13
电子商城
登录 | 立即注册
提交评论