校企合作毕业设计

基于单管并联的车用碳化硅功率模块设计与应用

机械工程

资助企业: 智车(上海)实业有限公司

企业导师: 许军

指导教师: 朱翀

项目成员: 于天芸 崔航宁 王琮文

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项目简介

项目概述

电动汽车产业发展迅速、需求逐年提高,带动了充电桩、电驱动系统的技术进步。作为充电桩、电驱动系统核心部件,半导体功率器件由硅基IGBTSiC MOSFET发展进步,具有可以在更高频下工作、损耗更低、效率更高的优势。

由于工艺、良率、封装、成本等因素,单芯片的SiC MOSFET通流能力较低。通常采用多个分立器件或功率模块中的多片裸片并联来达到更高的额定电流。SiC MOSFET并联使用时,并联单元之间的电流不均衡成为主要问题。同时,传统封装结构已经逐渐无法满足大功率和高集成度的功率器件的热性能需求。本项目将从器件参数筛选和PCB布局优化方面出发去抑制并联电路电流不平衡问题,并设计合适的封装结构,最终制作出样机。

项目目标

1.研究单管参数分散性对于并联均流性能的影响。对于企业提供的单管,测量其单管参数,选取出参数最接近的四组单管用于样机。

2.优化PCB板布局。通过软件仿真提取PCB板的寄生回路参数,并依据提取的参数确定最终的优化设计结果,用于样机。

3.设计封装结构。计算结温、选取合适的热模型进行热仿真测试散热性能,在满足产品散热情况后将封装设计运用于样机。

项目成果

1.围绕器件参数建立筛选指标,从企业提供的40个单管中筛选出参数最近似的4个单管

2.设置分离槽结构解耦PCB布局的耦合电感,并仿真验证均流提升效果

3.设计直接标贴的封装结构,通过肋片进行散热,并仿真验证散热性能

4.制作样机,进行热电参数测试实验,对功率模块样机的均流性能进行验证

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