[發明專利]一種功率半導體模塊電熱參數的獲取方法、系統及裝置

在審

• 申請號: 202011139147.0
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112307656A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 李博強;寧李峰;王詠;肖鵬
• 申請（專利權）人: 廣東芯聚能半導體有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/00;G06F113/08;G06F119/08
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 常柯陽

本發明公開了一種功率半導體模塊電熱參數的獲取方法、系統及裝置；其中，所述獲取方法是基于PLECS仿真軟件與ANSYS ICEPAK仿真軟件聯合仿真獲取的，該方法通過PLECS仿真軟件與ANSYS ICEPAK仿真軟件聯合仿真，可以根據實際應用建立不同的電路拓撲結構、調制方法、功率等條件的仿真平臺，同時把流體條件以及溫度分布等實際情況作為仿真條件建立到仿真中，聯合仿真計算出功率半導體模塊內部每個芯片的電熱參數，電熱參數包括節溫和損耗功率，使得輸出的電熱參數接近實際應用且精確。本發明可廣泛應用于電力電子的電熱參數仿真技術領域。

技術領域

本發明涉及電力電子的電熱參數仿真技術領域，尤其是一種功率半導體模塊電熱參數的獲取方法、系統及裝置。

背景技術

功率半導體器件在電力電子產品應用中電熱參數是最重要的參數之一，功率半導體模塊在實際應用中模塊內部每個芯片的溫度數據多以通過模塊自帶的NTC電阻測量，測量的并不是功率半導體的節溫因此得出的結果與實際會有較大差異，而對于電力電子產品功率半導體器件的損壞，熱損壞占了很大比例，包括功率半導體模塊在工作中發生的炸機事件，幾乎都是在產品應用中熱參數管理不當造成的。

由于ANSYS ICEPAK仿真是根據實物建立三位幾何模型仿真產品的熱參數特性，無法得到功率半導體應用在不同領域的損耗及熱參數；而PLECS仿真是基于datasheet的數據建立功率半導體模塊的模型，熱模型沒有模擬流體散熱功能，如果功率半導體模塊里面并聯的單個芯片的數據無法得到，且無法模擬實際流體散熱，則功率半導體模塊內部單個芯片的工作電熱參數也無法輸出。因此現有技術存在以下缺陷：

(1)功率半導體模塊在實際應用中模塊內部每個芯片的電熱參數難以得到可靠數據；

(2)利用PLECS仿真軟件或ANSYS ICEPAK仿真軟件單獨仿真，仿真條件與實際應用條件存在很大差異，無法獲取電熱參數或者獲取到的電熱參數不準確。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種功率半導體模塊電熱參數的獲取方法、系統及裝置。

本發明所采取的技術方案是：一方面，本發明實施例包括一種功率半導體模塊電熱參數的獲取方法，包括：

通過ANSYS ICEPAK仿真軟件仿真輸出第一數據，所述第一數據包括功率半導體模塊內部每個芯片的結殼熱阻；

根據datasheet中的數據和所述第一數據，通過PLECS仿真軟件構建功率半導體模塊的模型，并仿真輸出第二數據，所述第二數據包括功率半導體模塊的第一損耗功率和第一節溫；

通過ANSYS ICEPAK仿真軟件獲取所述第二數據，并輸入到功率半導體模塊的三維幾何模型中；

通過ANSYS ICEPAK仿真軟件仿真輸出第三數據，所述第三數據包括功率半導體模塊內部每個芯片的熱模型參數和功率半導體模塊殼體的溫度分布；

根據所述第三數據，通過PLECS仿真軟件重新設置功率半導體模塊的散熱器溫度，并仿真輸出第四數據，所述第四數據為功率半導體模塊的電熱參數，所述電熱參數包括第二功率損耗和第二節溫。

進一步地，所述通過ANSYS ICEPAK仿真軟件仿真輸出第一數據這一步驟，具體包括：

根據功率半導體模塊內部的實物結構，通過ANSYS ICEPAK仿真軟件構建所述三維幾何模型；

利用所述三維幾何模型進行仿真得到第一數據并輸出。

進一步地，所述根據datasheet中的數據和所述第一數據，通過PLECS仿真軟件構建功率半導體模塊的模型之前，還包括：

通過PLECS仿真軟件構建仿真平臺，所述仿真平臺包含不同的電路拓撲以及相應的調制算法。