【摘 要】
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IGBT是电力电子技术中一种重要的功率半导体器件,高速绝缘栅极晶体管可以作为开关管应用在DC-DC开关电源系统中,DC-DC开关电源广泛应用于现代生产生活中,绝缘栅极晶体管的封装与其所在系统的封装对两者稳定可靠的工作具有重要的意义。基于上述研究背景,本文研究IGBT功率模块的封装,首先研究了IGBT半桥模块的封装,然后研究设计了基于高速IGBT的移相全桥变换器,并对该变换器进行系统级封装分析设计。
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IGBT是电力电子技术中一种重要的功率半导体器件,高速绝缘栅极晶体管可以作为开关管应用在DC-DC开关电源系统中,DC-DC开关电源广泛应用于现代生产生活中,绝缘栅极晶体管的封装与其所在系统的封装对两者稳定可靠的工作具有重要的意义。基于上述研究背景,本文研究IGBT功率模块的封装,首先研究了IGBT半桥模块的封装,然后研究设计了基于高速IGBT的移相全桥变换器,并对该变换器进行系统级封装分析设计。本文具体的研究内容与成果为:首先对采用焊接/绑定式的封装形式的IGBT半桥模块进行封装设计研究,在分析研究传统模块结构的基础上,对IGBT半桥模块结构进行优化分析,分析的结果为提高模块封装可靠性提供理论依据,然后对模块的主要封装工艺进行介绍与分析。其次分析了移相全桥DC-DC变换器是如何工作的,重点分析了软开关的实现,占空比丢失以及整流管尖峰抑制的问题,并提出相关的策略及改进措施,对变换器的重要性能包括效率和电磁兼容性进行分析。然后提出变换器的设计指标,并对变换器的电路设计,主要包括主电路与控制电路,设计主电路时使用仿真软件验证仿真电路设计的正确性;对控制电路进行设计时,首先对控制理论分析,根据理论设计出变换器反馈控制网络并使用Matlab验证设计的正确性,最后基于专用的控制芯片对这种控制方式设计实现。最后基于PCB基板设计实现DC-DC变换器,通过对电路测试和波形数据进行分析,DC-DC变换器实现了ZVS,并且稳定工作,具有较高的转换效率。验证电路的正确性以后对DC-DC变换器进行系统级封装,封装是基于LTCC技术进行设计,对封装模块的热性能和电磁兼容性能分析设计,实现了DC-DC变换器的小型化。
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