IGBT模块实时温度反馈的动态热网络模型

发布时间：2024-03-05 22:04

　　IGBT模块中材料的热特性和传导特性与内部温度场分布密切相关,但传统热网络模型往往忽略这一特性,造成结温估计出现偏差。针对此问题提出了一种包含实时温度反馈修正的热网络模型,在考虑异质材料的热传导角度及导热系数等传热性质的差异性基础上,对热网络模型的RC参数进行了优化。本模型的电路仿真和迭代计算可直观反映热网络各节点温度和RC参数相互作用的动态过程,并与三维有限元仿真结果高度吻合。相较将材料传热参数固定的传统热网络模型而言,本方法不仅在结温估计方面更为精确,还可解决热网络对材料物理系数变化的实时响应需求,可应用于IGBT模块可靠性设计和检测。

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【部分图文】：

图1热流流经IGBT模块内部各物理层的热量传递

通过导热系数比例可确定其余各层的传热角度。1.2热网络模型

图2IGBT模块的热网络模型

IGBT模块的热量由pn结产生,并穿过封装材料到达外壳,该过程可通过由热阻和热容组成的Cauer热网络模型近似表示,其包含IGBT和续流二极管(FWD)两部分,从而实现在电路仿真器里的热电模拟[5],如图2所示。图中:PIGBT和PFWD分别为IGBT和FWD的损耗,以电流源形式....

图3材料物理系数温度适应性曲线

由于热网络模型参数与材料参数关系密切,忽略材料的温度特性会导致建立的热网络模型无法满足实际传热情况。本文在热网络模型中考虑了温度的影响,建立具有可变参数的电热模拟模型。首先研究IGBT模块中4种材料(Si、Cu、Al2O3、焊料)的温度适应性。考虑半导体芯片具有模块的最高温度,其....

图4实时温度反馈的结温估计模型

通过IGBT模块内部材料性质的动态温度响应,可建立具有动态RC参数的热网络模型。本文提出的实时温度反馈的动态传热网络流程如图4所示。该算法中考虑了温升对热网络模型的反馈关系。获得温度-热网络参数计算模型后,给定边界条件即输入功率和外壳温度,即可通过算法流程进行迭代计算。调整热网络....

本文编号：3920114