【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體電力電子技術，尤其涉及一種基于場路聯合的多芯串并聯功率模塊寄生參數建模方法。
技術介紹
1、本部分的陳述僅僅是提供了與本申請相關的
技術介紹
信息，不必然構成在先技術。
2、無論是分立器件并聯應用還是多芯片并聯應用，存在著共性的技術要求，即通過合理可靠的互連結構設計，實現各并聯支路寄生參數的對稱性，達到電流均衡分配的效果。然而，器件并聯應用會使互連結構存在復雜電流路徑，進而帶來大規模耦合寄生參數網絡，且該網絡會隨著并聯器件數量的增加而更加復雜，無法用來判斷不同結構設計下各并聯支路的寄生參數大小和對稱性。簡單的矩陣代數和形式并不能得到各并聯支路的等效寄生參數，而實驗測試會不可避免的帶來誤差且效率較低。因此，針對器件并聯應用，需要一種多并聯支路寄生參數建模方法，從大規模耦合寄生參數網絡中快速提取各并聯支路等效寄生參數，從而形成正向迭代設計流程，加速設計周期以確定較優的互連結構。
3、現有文獻“yuan?l,?yu?h,?wang?x,?zhao?z.?design,?simulation?andanalysis?of?the?low?stray?inductance?bus?bar?for?voltage?source?inverters[c].（2011?international?conference?on?electrical?machines?and?systems.?2011:1-5.）”中，所采用的方法是，將寄生電感矩陣中每一行的所有元素求代數和，從而得到各支路等效寄生電感，這種方
4、現有文獻“yuan?l,?li?g,?yu?h,?wang?x,?lu?t,?zhao?z.?improvement?forplanar?bus?bars?of?high?power?inverters?based?on?segmented?evaluation?ofstray?parameters[c].?（2013?international?conference?on?electrical?machinesand?systems?(icems).?2013:1782-1787.）”中，所采用的方式是，針對多電容并聯應用下的大尺寸疊層母排結構，將母排沿著電流方向劃分為有限數量的部分導體，這種方法雖然可以有效仿真各部分導體的寄生參數，但是這種建模方式帶來的寄生參數網絡較為復雜，且模型的精確度與劃分導體的數量相關，難以控制。
5、有鑒于此，如何解決對于多芯片串并聯的功率模塊中大規模的寄生參數網絡難以通過簡單的矩陣代數和形式得到、實驗測試會不可避免的帶來誤差且效率較低的問題，便成為本專利技術所要研究的課題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供基于場路聯合的多芯串并聯功率模塊寄生參數建模方法，以解決對于多芯片串并聯的功率模塊中大規模的寄生參數網絡難以通過簡單的矩陣代數和形式得到、實驗測試會不可避免的帶來誤差且效率較低的問題。
2、為達到上述目的，本專利技術采用的技術方案是：提出一種基于場路聯合的多芯串并聯功率模塊寄生參數建模方法，所述方法包含：
3、s100、確定電流路徑，根據功率模塊的電路拓撲確定電流回路，多芯片串并聯功率模塊的電路拓撲包括由多個上橋臂器件和多個下橋臂器件組成的半橋電路，根據電流回路確定電流在功率模塊上的電流路徑；
4、s200、建立寄生參數網絡，根據多芯片串并聯功率模塊任一路徑間的導體段之間存在電磁感應、各電流路徑對應的導體段存在著電阻特性、各電流路徑的導體段之間由于存在臨近效應的情形，建立包含自感互感及自阻互阻的寄生參數網絡；
5、s300、提取功率模塊的寄生參數，根據寄生參數網絡及電流路徑，進行包含仿真路徑的電磁場仿真，得到寄生參數矩陣，提取寄生參數矩陣中的寄生參數；
6、s400、獲取等效寄生參數，將提取得到的寄生參數導入并搭建仿真電路，得到功率模塊的并聯支路的等效寄生參數；
7、s500、建立寄生參數模型，根據得到的等效寄生參數建立寄生參數模型。
8、本專利技術的有關內容解釋如下：
9、1.本專利技術的上述技術方案的實施，針對現有多芯片串并聯的功率模塊中大規模的寄生參數網絡難以通過簡單的矩陣代數和形式得到、實驗測試會不可避免的帶來誤差且效率較低的問題，而創新設計了基于場路聯合的多芯串并聯功率模塊寄生參數建模方法，采用有限元物理場及電路聯合的方式，從大規模耦合寄生參數網絡中快速提取各并聯支路等效寄生參數，以此來建立寄生參數模型；在該多芯串并聯功率模塊寄生參數建模方法中，采用了確定電流路徑、建立寄生參數網絡、提取功率模塊的寄生參數、獲取等效寄生參數、建立寄生參數模型這一套流程來完成多芯片串并聯功率模塊的寄生參數建模，充分考慮了各支路之間的電感/電阻耦合效應，可從大規模耦合寄生參數網絡中快速提取各并聯支路等效寄生參數，既適用于具有復雜電流路徑情形的更加復雜的多芯片串并聯功率模塊設計，又能夠快速且可以有效控制地提取各并聯支路等效寄生參數，從而形成正向迭代設計流程，加速設計周期以確定較優的互連結構，相比于傳統的采用矩陣和的形式計算串并聯支路寄生參數，可以更加全面、具體地來來判斷不同結構設計下各并聯支路的寄生參數大小和對稱性，這種方法更加有效、簡單，不用依托非常高的算力、時間即可完成，相較于實驗測試幾乎零誤差、效率更高，縮短多芯片串并聯功率模塊的設計、生產周期，為半導體企業搶占市場、創新研發、降低成本提供非常大的助力。
10、2.?在上述的技術方案中，在實施步驟s100確定電流路徑的過程中，包含以下步驟：
11、s110、根據功率模塊的電路拓撲確定電流回路，多芯片串并聯功率模塊的電路拓撲包括由多個上橋臂器件和多個下橋臂器件組成的半橋電路；
12、s120、根據電流回路確定電流在功率模塊上的電流路徑，根據步驟s110所確定的電流回路，得到電流在多芯片串并聯功率模塊上的電流路徑。
13、由以上具體步驟的實施，為后續寄生參數網絡的建立提供了準確的電流路徑，從而為快速獲得寄生參數提供幫助，并且使得后續參數的獲取、模型的建立提供正確的數據基礎。
14、3.?在上述的技術方案中，在實施步驟s100確定電流路徑的過程中，包含以下步驟：
15、s110、根據功率模塊的電路拓撲確定電流回路，多芯片串并聯功率模塊的電路拓撲包括由多個上橋臂器件和多個下橋臂器件組成的半橋電路，其中上下半橋的器件交替導通，以上橋臂器件完全導通、下橋臂器件完全關斷為示例確定電流回路，此時電流從半橋電路的dc+端子本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于場路聯合的多芯片串并聯功率模塊寄生參數建模方法，其特征在于，所述方法包含：
2.根據權利要求1所述的一種基于場路聯合的多芯片串并聯功率模塊寄生參數建模方法，其特征在于，在實施步驟S100確定電流路徑的過程中，包含以下步驟：
3.根據權利要求1所述的一種基于場路聯合的多芯片串并聯功率模塊寄生參數建模方法，其特征在于：在實施步驟S100確定電流路徑的過程中，包含以下步驟：
4.根據權利要求1所述的一種基于場路聯合的多芯片串并聯功率模塊寄生參數建模方法，其特征在于，在實施步驟S200確定寄生參數網絡的過程中，根據多芯片串并聯功率模塊中因并聯上橋臂器件的漏極到DC+端子之間的距離不同而導致并聯器件的不均流的情形，將多芯片串并聯功率模塊中并聯上橋臂器件的漏極到DC+端子之間的電流路徑表示為自感；根據多芯片串并聯功率模塊中因任一路徑間的導體段之間存在電磁感應的情形，將任一路徑間的導體段之間存在的耦合電磁感應表示為互感；根據多芯片串并聯功率模塊中各電流路徑對應的導體段存在著電阻特性的情形，將各電流路徑對應的導體段的電阻表示為自阻；根據各電流路徑的
5.?根據權利要求4所述的一種基于場路聯合的多芯片串并聯功率模塊寄生參數建模方法，其特征在于：在實施步驟S200確定寄生參數網絡的過程中，多芯片串并聯功率模塊具有線性電路，線性電路的時域電路模型中包含寄生電感參數、寄生電阻參數，線性電路中的橋臂端電壓u1與支路寄生電感感應電壓uLai、寄生電阻端電壓uRaj以及器件導通電壓udsk滿足以下公式一：
6.根據權利要求1所述的一種基于場路聯合的多芯片串并聯功率模塊寄生參數建模方法，其特征在于，在實施步驟S300提取功率模塊的寄生參數的過程中，包含以下步驟：
7.根據權利要求6所述的一種基于場路聯合的多芯片串并聯功率模塊寄生參數建模方法，其特征在于：在實施步驟S300提取功率模塊的寄生參數的過程中，包含以下步驟：
8.根據權利要求7所述的一種基于場路聯合的多芯片串并聯功率模塊寄生參數建模方法，其特征在于，在實施步驟S400獲取等效寄生參數的過程中，包含以下步驟：
9.根據權利要求8所述的一種基于場路聯合的多芯片串并聯功率模塊寄生參數建模方法，其特征在于：在實施步驟S400獲取等效寄生參數的過程中，利用Simplorer軟件獲取等效寄生參數，將寄生參數矩陣導入Simplorer軟件，在Simplorer軟件中搭建仿真提取電路，在Simplorer軟件中搭建的雙脈沖電路，在Simplorer中設置交流仿真環境。
10.?根據權利要求9所述的一種基于場路聯合的多芯片串并聯功率模塊寄生參數建模方法，其特征在于：在實施步驟S300提取功率模塊的寄生參數的過程中，利用Ansys?Q3D軟件提取功率模塊的寄生參數，根據寄生參數網絡及電流路徑，設置Ansys?Q3D軟件的仿真路徑，并在Ansys?Q3D軟件中設置上橋臂器件的漏極Source，設置DC+端子Sink1，設置鍵合線與覆銅板上的接觸面Sink2，設置鍵合線與覆銅板上的接觸面Sink3，Ansys?Q3D軟件中設置的仿真頻率為10MHZ。
...【技術特征摘要】
1.一種基于場路聯合的多芯片串并聯功率模塊寄生參數建模方法，其特征在于，所述方法包含：
2.根據權利要求1所述的一種基于場路聯合的多芯片串并聯功率模塊寄生參數建模方法，其特征在于，在實施步驟s100確定電流路徑的過程中，包含以下步驟：
3.根據權利要求1所述的一種基于場路聯合的多芯片串并聯功率模塊寄生參數建模方法，其特征在于：在實施步驟s100確定電流路徑的過程中，包含以下步驟：
4.根據權利要求1所述的一種基于場路聯合的多芯片串并聯功率模塊寄生參數建模方法，其特征在于，在實施步驟s200確定寄生參數網絡的過程中，根據多芯片串并聯功率模塊中因并聯上橋臂器件的漏極到dc+端子之間的距離不同而導致并聯器件的不均流的情形，將多芯片串并聯功率模塊中并聯上橋臂器件的漏極到dc+端子之間的電流路徑表示為自感；根據多芯片串并聯功率模塊中因任一路徑間的導體段之間存在電磁感應的情形，將任一路徑間的導體段之間存在的耦合電磁感應表示為互感；根據多芯片串并聯功率模塊中各電流路徑對應的導體段存在著電阻特性的情形，將各電流路徑對應的導體段的電阻表示為自阻；根據各電流路徑的導體段之間由于存在臨近效應的情形，將各電流路徑的導體段之間的臨近效應表示為互阻；所建立的寄生參數網絡包含以上所述的包含自感和互感的電感元素，以及包含自阻和互阻的電阻元素。
5.?根據權利要求4所述的一種基于場路聯合的多芯片串并聯功率模塊寄生參數建模方法，其特征在于：在實施步驟s200確定寄生參數網絡的過程中，多芯片串并聯功率模塊具有線性電路，線性電路的時域電路模型中包含寄生電感參數、寄生電阻參數，線性電路中的橋臂端電壓u1與支路寄生電感...
【專利技術屬性】
技術研發人員：於少林，孫磊，陸佳順，張東雷，
申請(專利權)人：新硅能微電子蘇州有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。