多电/全电飞机是未来航空飞机发展的趋势,其功率等级与智能化要求也越来越高,而SiC固态功率控制器(SSPC)是实现航空飞机大功率、智能化配电的关键模块。本文以某SiC SSPC为对象,研究其电热仿真方法、反时限过流保护技术以及软硬件设计技术,并基于失效物理对SiC SSPC的封装与退化失效进行分析。本文的主要研究内容如下:首先,研究SiC SSPC的电热建模与仿真方法。研究SSPC中主要器件SiC MOSFET的等效电路建模方法,建立MOSFET的MOS模型、体二极管模型以及寄生参数模型;在此基础上,研究SSPC电仿真分析方法,建立SSPC电特性行为模型,分析SSPC开关特性与带载能力;基于大功率的要求,研究SSPC热仿真分析方法,采用热路法和有限元法,进行SSPC的稳态及瞬态热仿真分析,为SSPC热设计提供理论基础。其次,开展SSPC反时限过流保护技术研究。分析确定反时限过流保护曲线及其关键参数,基于I~2t理论及热记忆理论建立反时限过流保护建模。在此基础上,进行表达式离散化,采用FPGA编程实现反时限过流保护算法,并通过在线仿真及实验测试,验证算法的准确性。然后,对SiC SSPC进行软硬件设计。根据技术指标要求,完成SiC SSPC的整体方案设计;进行SSPC硬件电路设计,包括驱动电路、短路保护电路、状态监测电路等;进行SSPC软件程序设计,包括数据处理程序、AD采集处理程序、可视化上位机等;并进行原理样机搭建与实验测试,验证其工作特性是否满足要求。最后,对SiC SSPC功率器件封装失效与退化失效进行分析。研究SiC SSPC键合引线封装失效机理,确定引起键合引线失效的关键部位,并基于电热仿真进行键合引线工艺及布局优化;针对功率器件退化失效问题,分析其退化失效机理,开展多应力退化实验,建立退化模型并完成寿命预测。