校企合作畢業(yè)設(shè)計

基于單管并聯(lián)的車用碳化硅功率模塊設(shè)計與應(yīng)用

機械工程

資助企業(yè): 智車(上海)實業(yè)有限公司

資助年份: 2024

企業(yè)導(dǎo)師: 許軍

指導(dǎo)教師: 朱翀

項目成員: 于天蕓 崔航寧 王琮文

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項目簡介

項目概述

電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速、需求逐年提高,帶動了充電樁、電驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)進步。作為充電樁、電驅(qū)動系統(tǒng)核心部件,半導(dǎo)體功率器件由硅基IGBTSiC MOSFET發(fā)展進步,具有可以在更高頻下工作、損耗更低、效率更高的優(yōu)勢。

由于工藝、良率、封裝、成本等因素,單芯片的SiC MOSFET通流能力較低。通常采用多個分立器件或功率模塊中的多片裸片并聯(lián)來達到更高的額定電流。SiC MOSFET并聯(lián)使用時,并聯(lián)單元之間的電流不均衡成為主要問題。同時,傳統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)已經(jīng)逐漸無法滿足大功率和高集成度的功率器件的熱性能需求。本項目將從器件參數(shù)篩選和PCB布局優(yōu)化方面出發(fā)去抑制并聯(lián)電路電流不平衡問題,并設(shè)計合適的封裝結(jié)構(gòu),最終制作出樣機。

項目目標

1.研究單管參數(shù)分散性對于并聯(lián)均流性能的影響。對于企業(yè)提供的單管,測量其單管參數(shù),選取出參數(shù)最接近的四組單管用于樣機。

2.優(yōu)化PCB板布局。通過軟件仿真提取PCB板的寄生回路參數(shù),并依據(jù)提取的參數(shù)確定最終的優(yōu)化設(shè)計結(jié)果,用于樣機。

3.設(shè)計封裝結(jié)構(gòu)。計算結(jié)溫、選取合適的熱模型進行熱仿真測試散熱性能,在滿足產(chǎn)品散熱情況后將封裝設(shè)計運用于樣機。

項目成果

1.圍繞器件參數(shù)建立篩選指標,從企業(yè)提供的40個單管中篩選出參數(shù)最近似的4個單管

2.設(shè)置分離槽結(jié)構(gòu)解耦PCB布局的耦合電感,并仿真驗證均流提升效果

3.設(shè)計直接標貼的封裝結(jié)構(gòu),通過肋片進行散熱,并仿真驗證散熱性能

4.制作樣機,進行熱電參數(shù)測試實驗,對功率模塊樣機的均流性能進行驗證

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