摘要：本文针对电源技术领域,以混合集成技术为主,阐述了电力电子集成技术的基本概念、基本原理和面临的主要技术问题。并对该领域国内外研究现状和主要研究内容进行了介绍。关键词：电力电子集成;混合集成;封装;电源电力电子集成概念的提出有10余年的历史,早期的思路是单片集成,体现了系统芯片(SOC)的概念,即将主电路、驱动、保护和控制电路等全部集成在同一个硅片上。由于高压、大电流的主电路元件和其他低压、小电流电路元件的制
摘 要： 本文针对
电源技术领域,以混合集成技术为主,阐述了电力
电子集成技术的基本概念、基本原理和面临的主要技术问题。并对该领域国内外研究现状和主要研究内容进行了介绍。
关键词： 电力电子集成;混合集成;封装;电源
电力电子集成概念的提出有10余年的历史,早期的思路是单片集成,体现了系统芯片(
SOC)的概念,即将主电路、驱动、保护和控制电路等全部集成在同一个硅片上。由于高压、大
电流的主电路元件和其他低压、小电流电路元件的制造工艺差别较大,还有高压隔离和传热的问题,故单片集成难度很大,目前仅在小
功率范围有所应用。而在中大功率范围内,只能采用混合集成的办法,将多个不同工艺的器件裸片封装在一个
模块内,现在广泛使用的电力电子功率模块和智能功率模块(Intelligent
PowerModule-IPM)都体现了这种思想。1997年前后美国ZF、军方及电力电子技术领域一些著名学者共同提出电力电子积木(Power Electron
icBuilding Block-PEBB)的概念,明确了集成化这一电力电子技术未来的发展方向,并将电力电子集成技术的研究推向**。
电力电子集成技术的基本概念
电源的集成化
常见的电源装置,包括直流电源和交流电源,通常构成如图2所示。
其中控制、人机界面、通信接口电路已逐步实现数字化,从而可以比较容易的实现集成化,而驱动电路和保护电路含有较多模拟电路,集成度相对较低。主电路包含
开关元件、
变压器、
电感等磁性元件以及
电容、
电阻等元件,集成的难度很大。目前,电源装置中的主电路基本上以分立元件构成为主,在中小功率范围有采用单片集成元件,如TOPSwitch,或某些混合集成模块,但离全面的集成化还有很大距离。
集成化的基本思想是通过封装的手段,将主电路的部分元件和驱动、保护、控制甚至人机界面和通信接口电路都集成到一个或几个模块内,实现电源装置的全面集成化。
为什么要集成化
采用集成技术主要可以解决以下几个方面的问题：
?简化设计
对电力电子技术掌握得并不十分熟练与深入的应用工程人员来说,他们可以专注于解决与具体应用有关的问题,通俗的讲,他们只需要将集成模块象积木一样拼接成系统即可。如果这一理想能够实现,可以预见,电力电子应用范围将进入前所未有的广度和宽度,足可以称得上是一次革命。
图 1 IR公司的FlipFET器件
图2 电源的结构
