2023年4月电工技术学报Vol.38No.8第38卷第8期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYApr.2023DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.220510双面散热功率模块的低电感多端集成电容余跃1,2邹铭锐1曾正1孙鹏1姜克3（1.输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室（重庆大学）重庆4000442.国网安徽省电力公司经济技术研究院合肥2300223.安世半导体科技（上海）有限公司上海200023）摘要双面散热功率模块能有效提升逆变器的功率密度，成为车用电机控制器的发展趋势。为了匹配双面散热功率模块的超低寄生电感，急需高性能的低电感集成电容。然而，现有集成电容存在构-效机理不明、基础模型缺失和设计方法匮乏等问题，成为限制双面散热功率模块性能的关键技术瓶颈。该文结合功率器件的开关工作机制，基于场-路映射分析方法，采用有限元仿真工具，揭示集成电容的磁场分布和电流路径规律，建立集成电容的寄生电感模型，理论模型和仿真结果之间的误差小于16%。为了降低集成电容的寄生电感，衍生了六种集成电容的设计结构，揭示端子布局与寄生电感之间的构-效规律，提出多端集成电容的概念，寄生电感约为32nH，可以降低47%的寄生电感和21%的电压过冲。对标商业化集成电容产品，实验结果验证了所提多端集成电容在开关损耗、关断电压、能量密度等性能方面的技术优势。该文的研究，为低电感集成电容提供了新的模型方法，为高功率密度车用电机控制器提供了新的研究思路。关键词：双面散热功率模块低寄生电感多端集成电容端子优化布局中图分类号：TM4640引言随着新能源汽车的快速发展，高功率密度车用电机控制器对母线电容，提出了越来越高的要求。现有母线电容的寄生电感通常大于50nH，增加功率器件5%的开关损耗，引入20%的过电压，占电机控制器30%的体积和质量，20%的硬件成本[1-3]。面向下一代SiIGBT和SiCMOSFET等车用功率器件，低电感、高效率、模块化、集成化、轻量化等关键性能指标，将是车用薄膜电容的持续技术需求。针对英飞凌公司HybridPackDrive封装的车用功率模块，美国SBE、美国AVX、日本TDK等公司，先后推出了商业化低电感集成电容，将寄生电感降低到30nH以下[4-5]。然而，以德国Infineon公司HybridPackDSC、美国Onsemi公司VE-Trac、美国Delphi公司Viper为代表，下一代双面散热封装的车用功率模块具有定制化封装、寄生电感更低等全新的技术特征[6-8]，但是目前还缺乏与之相匹配的低电感集成电容解决方案，还有待进一步的深入研究。围绕母线电容与...
