摘要：本文針對電源技術(shù)領(lǐng)域,以混合集成技術(shù)為主,闡述了電力電子集成技術(shù)的基本概念、基本原理和面臨的主要技術(shù)問題。并對該領(lǐng)域國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和主要研究內(nèi)容進(jìn)行了介紹。關(guān)鍵詞：電力電子集成;混合集成;封裝;電源電力電子集成概念的提出有10余年的歷史,早期的思路是單片集成,體現(xiàn)了系統(tǒng)芯片(SOC)的概念,即將主電路、驅(qū)動、保護(hù)和控制電路等全部集成在同一個硅片上。由于高壓、大電流的主電路元件和其他低壓、小電流電路元件的制
摘 要： 本文針對
電源技術(shù)領(lǐng)域,以混合集成技術(shù)為主,闡述了電力
電子集成技術(shù)的基本概念、基本原理和面臨的主要技術(shù)問題。并對該領(lǐng)域國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和主要研究內(nèi)容進(jìn)行了介紹。
關(guān)鍵詞： 電力電子集成;混合集成;封裝;電源
電力電子集成概念的提出有10余年的歷史,早期的思路是單片集成,體現(xiàn)了系統(tǒng)芯片(
SOC)的概念,即將主電路、驅(qū)動、保護(hù)和控制電路等全部集成在同一個硅片上。由于高壓、大
電流的主電路元件和其他低壓、小電流電路元件的制造工藝差別較大,還有高壓隔離和傳熱的問題,故單片集成難度很大,目前僅在小
功率范圍有所應(yīng)用。而在中大功率范圍內(nèi),只能采用混合集成的辦法,將多個不同工藝的器件裸片封裝在一個
模塊內(nèi),現(xiàn)在廣泛使用的電力電子功率模塊和智能功率模塊(Intelligent
PowerModule-IPM)都體現(xiàn)了這種思想。1997年前后美國ZF、軍方及電力電子技術(shù)領(lǐng)域一些著名學(xué)者共同提出電力電子積木(Power Electron
icBuilding Block-PEBB)的概念,明確了集成化這一電力電子技術(shù)未來的發(fā)展方向,并將電力電子集成技術(shù)的研究推向**。
電力電子集成技術(shù)的基本概念
電源的集成化
常見的電源裝置,包括直流電源和交流電源,通常構(gòu)成如圖2所示。
其中控制、人機(jī)界面、通信接口電路已逐步實(shí)現(xiàn)數(shù)字化,從而可以比較容易的實(shí)現(xiàn)集成化,而驅(qū)動電路和保護(hù)電路含有較多模擬電路,集成度相對較低。主電路包含
開關(guān)元件、
變壓器、
電感等磁性元件以及
電容、
電阻等元件,集成的難度很大。目前,電源裝置中的主電路基本上以分立元件構(gòu)成為主,在中小功率范圍有采用單片集成元件,如TOPSwitch,或某些混合集成模塊,但離全面的集成化還有很大距離。
集成化的基本思想是通過封裝的手段,將主電路的部分元件和驅(qū)動、保護(hù)、控制甚至人機(jī)界面和通信接口電路都集成到一個或幾個模塊內(nèi),實(shí)現(xiàn)電源裝置的全面集成化。
為什么要集成化
采用集成技術(shù)主要可以解決以下幾個方面的問題：
?簡化設(shè)計
對電力電子技術(shù)掌握得并不十分熟練與深入的應(yīng)用工程人員來說,他們可以專注于解決與具體應(yīng)用有關(guān)的問題,通俗的講,他們只需要將集成模塊象積木一樣拼接成系統(tǒng)即可。如果這一理想能夠?qū)崿F(xiàn),可以預(yù)見,電力電子應(yīng)用范圍將進(jìn)入前所未有的廣度和寬度,足可以稱得上是一次革命。
圖 1 IR公司的FlipFET器件
圖2 電源的結(jié)構(gòu)
