TPAK SiC车用电机控制器功率单元的并联均流设计与实现

作     者：张泽 谭会生 戴小平 张驾祥 严舒琪 Zhang Ze;Tan Huisheng;Dai Xiaoping;Zhang Jiaxiang;Yan Shuqi

作者机构：湖南工业大学轨道交通学院湖南株洲412007 广东省大湾区集成电路与系统应用研究院广州510535 

出 版 物：《半导体技术》 (Semiconductor Technology)

年 卷 期：2023年第48卷第9期

页      面：755-763页

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：湖南省学位与研究生教学改革研究项目(2022JGYB183)。 

主　　题：热增强塑料封装(TPAK) SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET) 电机控制器 寄生参数 并联均流 

摘      要：SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)作为车用电机控制器功率单元的核心器件,其并联不均流问题是影响电机控制器安全稳定运行的关键因素。对于热增强塑料封装(TPAK)SiC MOSFET功率模块实际应用中的不均流问题,首先通过理论推导和仿真,对影响SiC并联均流的器件参数、功率回路参数、驱动回路参数进行了全面的分析总结。然后结合仿真结果对电机控制器进行均流优化设计,其中包括对TPAK SiC MOSFET进行测试、筛选和分析,减小器件参数分散性的影响;基于器件开关特性,对功率模块的驱动回路采用单驱动器多推挽结构,减小驱动回路对并联均流的影响;设计了一种叠层母排结构,在ANSYS Q3D中提取到功率回路寄生电感为9.649 nH,采用ANSYS Q3D和Simplorer进行联合双脉冲仿真,电流不均衡度小于3%。最后,进行了电机控制器样机的试制及测试,实际测试结果表明电流不均衡度小于5%,验证了在车用电机控制器应用中TPAK SiC MOSFET模块均流设计的可行性。