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          EV/HEV用IGBT將增長3倍,IGBT仿真與測試引關注

          作者:迎九 時間:2016-05-26 來源:電子產品世界 收藏
          編者按:EV/HEV用IGBT在5年內將增長3倍。由于EV/HEV的電力系統(tǒng)更加復雜,IGBT的熱設計與可靠性分析與測試十分重要,需要借助軟硬件結合的方式進行仿真與測試。

          摘要在5年內將增長3倍。由于的電力系統(tǒng)更加復雜,設計與分析與測試十分重要,需要借助軟硬件結合的方式進行仿真與測試。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201605/291751.htm

            據歐洲市場調查公司Yole Development于2015年7月發(fā)布的預測報告顯示,從2014年到2020年的使用量將持續(xù)增長。其中(電動汽車/混動汽車)的IGBT/電力電子器件會達到3倍的增長。

          IGBT引人關注

            相比傳統(tǒng)汽車,EV/HEV會產生更多的量,因此分析和測試更復雜。量產生主要包括六部分:1.HVAC(暖通空調),坐在汽車中,冷/熱風吹在身上可產生舒適的感覺;2.引擎冷卻與循環(huán)系統(tǒng);3.潤滑油系統(tǒng),通過油的交換把熱量帶到不同的系統(tǒng);4.電力馬達;5.電力電子器件的散熱;6.電池組。

            因為熱問題,也引發(fā)了汽車召回事件。例如《汽車新聞》2014年9月20日報道,福特因為熱失效召回7.4萬較老的混合動力汽車。Autoblog website于2014年1月14日報道,特斯拉召回了2.9萬個Model S 墻上充電器來防止過熱。

            “相對來說,電力電子器件的和壽命更重要,而且分析起來更為復雜?!盡entor Graphics 機械分析部的市場營銷和產品策略總監(jiān)Keith Hanna 博士稱。這是因為IGBT是開關器件,作用是把電池的電送到馬達中,因此在使用過程中需要經歷長時間周期性的功率循環(huán),即不停地進行開/關(導通/關斷)動作,會對IGBT器件施加熱-機械應力,從而對器件產生破壞性的影響。熱損害可能是由于熱學應力性能的降低,例如引線鍵合失效,合金層脫落,焊接層疲勞、失效等引起。

            IGBT的實際工作狀態(tài)會隨著路況產生區(qū)別。在圖2的路譜圖中,可見汽車加速/減速的運轉過程對IGBT的開關壽命的影響。在市區(qū)開車時,開關動作頻繁;在高速公路時,車基本是勻速狀態(tài)。所以在做IGBT測試時,需要了解不同國家的汽車使用習慣,通常會根據各個城市/國家的道路路譜進行分析。然后進行3D軟件仿真模擬,得出IGBT器件結溫變化和時間的關系圖,結合人工IGBT功率循環(huán)測試的實驗結果,可以估計出IGBT現(xiàn)場壽命。

            在中國,通常有三類客戶會對IGBT測試感興趣:1.中國OEM廠商自己在做IGBT;2.外購IGBT后需要檢查IGBT的質量;3.一些嚴謹對質量要求嚴格的公司買進IGBT后,甚至會參考產品datasheet(數據表)的測試方法進行產品檢驗。

            Mentor公司機械分析部近日推出了用于功率循環(huán)測試的可擴展產品——MicReD Power Tester 600A功率循環(huán)測試設備,可以幫助客戶通過功率循環(huán)測試的方法和3D軟件模型對IGBT進行仿真和測試。例如通過結溫的變化可以知道EV/HEV加速時結溫上升了多少及頻率,并進而了解對IGBT器件產生了多大的破壞。它可以進行熱學分析,例如一共循環(huán)了多少次,上升幅度和頻率,以對IGBT的壽命進行預估。

            MicReD Power Tester 600A可進行熱可靠性的綜合診斷;借助MicReD T3Ster產品中特有的 Mentor校準技術,提高相關的三維CFD(計算流體動力學)的仿真精度。仿真錯誤能從通常的20%降至0.5%;并且此設備的可擴展性更強,最多可測試128個串聯(lián)IGBT器件。

          參考文獻:

            [1]王瑩. 傳統(tǒng)IGBT可靠性測試急需變革.電子產品世界,2014(6):64

            [2]王瑩.IGBT等功率器件:芯片更薄,封裝散熱更好,集成度更高.電子產品世界,2014(8):67

            [3]黃小娟,王豹子,葉娜,等.IGBT模塊封裝底板的氧化程度對焊接空洞率的影響分析.電子產品世界,2016(5):62-64

            [4]樊明龍,鄭桂標 一種基于HCPL-316J的IGBT驅動電路設計.電子產品世界,2015(8):50-52

            [5]榮睿.基于高速IGBT的100kHz高壓-低壓DC/DC轉換器.電子產品世界,2015(9):58-61

          本文來源于中國科技期刊《電子產品世界》2016年第5期第6頁,歡迎您寫論文時引用,并注明出處。



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