备注 2 : BV DSS 是指加在每个功率 MOSFET 源漏之间的极限最高电压,实际应用的时候,考虑到导线杂散电感的影响, V PN 必须足够小于 BV DSS
› NPC1 至 NPC2 典型 3 … 4 kHz 操作,NPC2 拓扑可提高功率密度,由于低杂散电感布局,可使用标准栅极驱动器,并减少冷却工作量
即使走线电气长度不长,R41-R44 也可用作阻尼电阻(27-51 欧姆),通过减少由杂散电感和电容引起的过冲和振铃来改善信号完整性。无论哪种情况,R41-R44 都应尽可能靠近驱动走线(信号源)的设备。如果电容器和麦克风之间的走线电感最小化,去耦电容器(C32-33、C34-35)最有效。这可以通过使用短而宽的走线来实现。如果在麦克风下方使用接地平面,则使用过孔将电容器接地垫直接连接到平面,而无需使用任何走线。
即使走线电气长度不长,R41-R44 也可用作阻尼电阻(27-51 欧姆),通过减少由杂散电感和电容引起的过冲和振铃来改善信号完整性。无论哪种情况,R41-R44 都应尽可能靠近驱动走线(信号源)的设备。如果电容器和麦克风之间的走线电感最小化,去耦电容器(C32-33、C34-35)最有效。这可以通过使用短而宽的走线来实现。如果在麦克风下方使用接地平面,则使用过孔将电容器接地垫直接连接到平面,而无需使用任何走线。
在系统级最小化环路电感是优化整体系统性能的关键杠杆。与基于串联单开关模块的解决方案相比,在单个封装内实现双向开关可降低三级系统中的寄生电感。PrimePACK 3+ 封装具有四个独立的模块内部母线,可同时实现低寄生电感和高载流能力。此概念的交错电源端子设计提供了降低整体系统电感的可能性。由于每个母线对形成带状线导体,因此杂散电感会减小。图 3 显示了三模块 (2:1) 相的模块布置和可能的直流母线结构。图 3A 的中心说明了 CC 模块的电源端子布局。
为量子电路制造空中桥梁 学期项目 一般信息 实验室:混合量子电路实验室 (HQC) 主管:Simone Frasca 博士 地点:EPFL PH、EPFL CMi 开始日期:尽快 联系方式:simone.frasca@epfl.ch 动机 量子技术正在开辟计算和传感领域的新前沿,共振结构在其中许多突破中发挥着至关重要的作用。但是,随着我们突破量子系统的可能性极限,我们面临着新的挑战,例如紧密排列的谐振器之间的干扰。这些不必要的共振被称为槽模式,它们会干扰读出电子设备,从而严重破坏量子性能。值得庆幸的是,研究人员找到了一个解决方案:空中桥梁。通过将传输线的两侧接地,空中桥梁可减少杂散电感,并将槽模式的共振频率推到量子应用感兴趣的频谱之外。利用这种技术,我们可以扩展量子元素的数量,而不需要多条低温管线,为量子计算和传感开辟新的可能性。
Y. Duan、F. Iannuzzo 和 F. Blaabjerg,“一种用于功率半导体器件的新型集中电荷建模方法”,IEEE 电力电子学报,2020 年 4 月 ♦ Y. Chang、H. Luo 和 F. Iannuzzo、A. Garcia-Bediaga、W. Li、X. He、F. Blaabjerg,“具有低杂散电感和平衡热应力的紧凑型夹层压装 SiC 功率模块”,IEEE 电力电子学报,2020 年 3 月 ♦ PD Reigosa、H. Luo 和 F. Iannuzzo,“通过功率循环老化对 1.2 kV SiC MOSFET 短路稳定性的影响”,IEEE 电力电子学报,2019 年 11 月 ♦ L. Ceccarelli、RM Kotecha、AS Bahman、F. Iannuzzo 和 HA Mantooth, “使用多步条件映射仿真策略基于任务概况的 SiC MOSFET 功率模块寿命预测”,IEEE 电力电子学报,2019 年 10 月。
系统连接续 图 8 显示了如何在单个 I2S 总线上连接两个 I2S 麦克风。R41–R44 用于抑制或终止各自的迹线。如果迹线在电气上很长,则它们应该是阻抗在 50-120 欧姆范围内的受控阻抗迹线。当迹线的长度(以英寸为单位)大于上升/下降时间(以 nS 为单位)的 2 倍时,该迹线被视为在电气上很长。即使迹线在电气上不长,R41-R44 也可以用作阻尼电阻(27-51 欧姆),通过减少由杂散电感和电容引起的过冲和振铃来改善信号完整性。无论哪种情况,R41-R44 都应尽可能靠近驱动迹线的设备(信号源)。如果电容器和麦克风之间的走线电感最小化,去耦电容器(C32-33 和 C34-35)最有效。这可以通过使用短而宽的走线来实现。如果在麦克风下方使用接地平面,则将电容器接地垫直接连接到带有过孔的平面,而无需使用任何走线。
与传统封装技术相比,将功率半导体器件嵌入印刷电路板 (PCB) 有几个好处。将半导体芯片集成到电路板中可减小转换器尺寸。这会使电流环路变短,从而降低互连电阻和寄生电感。由于传导和开关损耗降低,这两者都有助于提高系统级效率。此外,由于热阻低,使用厚铜基板可以有效散热。因此,十多年来,PCB 嵌入在电力电子界受到了广泛关注。本文旨在全面回顾该主题的科学文献,从基本制造技术到用于电气和热测试的模块或系统级演示器,再到可靠性研究。性能指标,例如换向环路电感 L σ、与芯片面积无关的热阻 R th × A chip ,可以比较不同的方法并与传统功率模块进行基准测试。一些出版物报告称,杂散电感低于 1 nH,并且与芯片面积无关的热阻在 20 ... 30 mm 2 K/W 范围内。
碳化硅 (SiC) 是一种宽带隙 (WBG) 半导体材料,与硅 (Si) 相比,它具有多种优势,例如最大电场更高、导通电阻更低、开关速度更快、最大允许结工作温度更高。在 1.2 kV - 1.7 kV 电压范围内,SiC 功率器件有望取代 Si 绝缘栅双极晶体管 (IGBT),用于高效率、高工作温度和/或减小体积的应用。特别是,SiC 金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) - 电压控制且常关断 - 是首选器件,因为它易于在使用 Si IGBT 的设计中实现。在这项工作中,研究了 SiC 器件的可靠性,特别是 SiC MOSFET 的可靠性。首先,研究了并联两个分立 SiC MOSFET 的可能性,并通过静态和动态测试进行了验证。发现并联连接没有问题。其次,通过长期测试研究了 SiC MOSFET 体二极管的阈值电压和正向电压的漂移。还发现这些可靠性方面没有问题。第三,通过对标准模块的寄生电感建模以及这些电感对栅极氧化物的影响,讨论了封装对芯片可靠性的影响。该模型显示了杂散电感和寄生元件的不平衡,这对高速开关来说是个问题。对湿度对封装在同一标准封装中的 SiC MOSFET 芯片和 SiC 肖特基芯片结端的影响进行的长期测试表明,一些位于户外的模块会过早退化。然后,通过实验和模拟研究了三种不同类型的 1.2 kV SiC 开关器件(双极结型晶体管、结型场效应晶体管和 MOSFET)的短路行为。对每个器件进行详细的电热分析,以支持在故障期间快速关闭器件的必要性。得出了坚固、快速的短路保护设计指南。对于每个器件,都设计、构建了一个短路保护驱动器,并通过实验进行了验证。研究了使用 SiC MOSFET 设计无二极管转换器的可能性,重点是通过体二极管进行浪涌电流测试。发现的故障机制是 npn 寄生双极晶体管的触发。最后,进行了生命周期成本分析 (LCCA),结果表明在现有的 IGBT 设计中引入 SiC MOSFET 具有经济意义。事实上,由于效率更高,初期投资在后期可以节省。此外,可靠性也得到了提高,从风险管理的角度来看,这是有益的。虽然初始转换器成本高出 30%,但采用 SiC MOSFET 的转换器在 20 年内的总投资大约低 30%。关键词:碳化硅、金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)、结型场效应晶体管 (JFET)、双极结型晶体管 (BJT)、可靠性、故障分析、可靠性测试、短路电流、湿度、谐振转换器、串联谐振转换器 (SLR)、基极驱动电路、栅极驱动电路、生命周期成本分析 (LCCA)。