[發明專利]一種電熱耦合瞬態仿真模型的建立方法

在審

• 申請號: 201710208797.8
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN108664675A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 申越
• 申請（專利權）人: 上海北京大學微電子研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種電熱耦合瞬態仿真模型的建立方法，其特征在于：所述方法包括：

建立IGBT瞬態等效電模型；

建立反并聯二極管瞬態等效電模型；

建立IGBT及反并聯二極管瞬態等效傳熱模型；

建立IGBT及反并聯二極管瞬態電熱耦合模型；

按照功率器件及模塊電路連接結構，建立IGBT器件和模塊電熱耦合模型。

2.如權利要求1所述的一種電熱耦合瞬態仿真模型的建立方法，其特征在于，所述建立IGBT瞬態等效電模型中，IGBT瞬態等效電模型可等效為由NMOSFET和PNP雙極型晶體管復合而成，所述IGBT導通時，電子流動產生的電流通路In，對應于MOSFET結構；空穴流動產生的電流通路Ip，對應于BJT結構。

3.如權利要求1所述的一種、電熱耦合瞬態仿真模型的建立方法，其特征在于， IGBT的通態電流Ic，其表達式如下：

If(vge<vt),Ic=0

If(vge>=vt&vce<vge-vt),Ic=K*(vge-vt-vce/2)*vce

If(vge>=vt&vce>=vge-vt),Ic=(K*(vge-vt)^2)/2

其中，K=(1+β)Kp，vge=v(g)-V(e)，為柵極和發射極之間的電壓差，vt為IGBT的閾值電壓，vce=v(c)-v(e)，為集電極和發射極之間的電壓差，Kp為MOSFET跨導，β為PNP晶體管的電流增益，Ic為流過IGBT的電流集電極電流。

4.如權利要求1所述的一種電熱耦合瞬態仿真模型的建立方法，其特征在于，所述建立反并聯二極管瞬態等效電模型中，反并聯二極管瞬態等效電模型的電流表達式為：

Id=Is*((e^(vd/vt))-1)

其中，Is為二極管反向飽和電流，vd為二極管正負極間電壓差，vt為一常數。

5.如權利要求1所述的一種電熱耦合瞬態仿真模型的建立方法，其特征在于，所述建立IGBT及反并聯二極管瞬態等效傳熱模型中，IGBT及反并聯二極管瞬態等效傳熱模型均采用局部網絡熱路模型。

6.如權利要求1所述的一種電熱耦合瞬態仿真模型的建立方法，其特征在于，所述建立IGBT及反并聯二極管瞬態電熱耦合模型中，IGBT瞬態電熱耦合模型由開關功耗熱流源和導通功耗熱流源并聯而成。

7.如權利要求6所述的一種電熱耦合瞬態仿真模型的建立方法，其特征在于，開關功耗熱流源的瞬態熱流量為IGBT集電極電流和結溫的函數，其表達式如下：

Pswq=((Eon(Ic,Tj)+Eoff(Ic,Tj))/1000)*Fsw*(vdc/vdc_n)*adj

其中，Eon是IGBT的開啟能耗，Eoff是IGBT的關斷能耗，Fsw為IGBT工作的開關頻率，vdc為系統的直流電壓值，vdc_n為功率器件及模塊數據手冊中測量Eon及Eoff的直流電壓值，adj為調節系數。

8.如權利要求6所述的一種電熱耦合瞬態仿真模型的建立方法，其特征在于，導通功耗熱流源的瞬態熱流量為IGBT集電極電流和結溫的函數，其表達式如下：

Pcq=Vce(Ic,Tj)*Ic

其中，Vce是集電極電流Ic對應的集電極發射極電壓差，為集電極電流Ic和IGBT的結溫Tj的函數。