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高压非穿通P-i-N二极管等离子体抽取渡越振荡集总电路模型及封装抑制方法研究

中国电机工程学报 2023年第1期43卷 263-273页

作者：朱安康包鑫康陈宇周宇罗皓泽李武华何湘宁电力电子国家专业实验室(浙江大学) 浙江省杭州市310027

高压非穿通P-i-N二极管反向恢复阶段产生等离子抽取渡越时间(plasma extraction transit time,PETT)振荡,对功率模块的驱动电路和设备EMC性能造成严重干扰。文中根据二极管PETT振荡阶段载流子运行特征将器件内部分为等离子区、漂移区和... 详细信息

高压非穿通P-i-N二极管反向恢复阶段产生等离子抽取渡越时间(plasma extraction transit time,PETT)振荡,对功率模块的驱动电路和设备EMC性能造成严重干扰。文中根据二极管PETT振荡阶段载流子运行特征将器件内部分为等离子区、漂移区和无源区3个区域并将各区域等效成电阻、电感和电容等集总电路参数,利用二极管等效电路与外围电路参数构建了PETT振荡集总电路模型。该模型可计算得到振荡阶段回路各阻抗的动态变化,复现PETT振荡失稳–自稳振荡现象。该集总电路模型表明PETT振荡出现根本原因是回路出现负阻,而负阻出现的原因是空穴渡越角位于π~2π之间,基于该模型解析得到回路寄生电感的优化范围,通过优化封装布局的方式可将空穴渡越角移出负阻出现的区间。最后,在模块内部通过优化绑定线布局将回路寄生电感调整至优化范围内,从而避免回路负阻以抑制PETT振荡的出现,实验证明了该封装抑制方法的有效性。

关键词：焊接式模块非穿通P-i-N二极管等离子抽取渡越时间振荡集总电路模型封装抑制方法

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LTCC微波带通滤波器集总电路模型研究

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电路与系统学报 2010年第6期15卷 27-31页

作者：郭云胜李跃进西安电子科技大学微电子研究所陕西西安710071 内蒙古科技大学数理与生物工程学院内蒙古包头014010

通过引入不同的导纳变换器,提出了基于LTCC(low temperature cofired ceramics)技术的电容性耦合、电感性耦合、电容-电感混合耦合的微波带通滤波器集总电路模型,每一种模型都给出了具体的设计公式。从理论上分析了三种模型各自的优缺点... 详细信息

通过引入不同的导纳变换器,提出了基于LTCC(low temperature cofired ceramics)技术的电容性耦合、电感性耦合、电容-电感混合耦合的微波带通滤波器集总电路模型,每一种模型都给出了具体的设计公式。从理论上分析了三种模型各自的优缺点,并用电路仿真软件ADS进行验证,为集总参数元件微波带通滤波器的电磁仿真和实际制作提供了理论依据。

关键词：微波带通滤波器集总电路模型导纳变换器低温共烧陶瓷

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逆变器传导电磁干扰集总电路模型和行为模型建模研究

逆变器传导电磁干扰集总电路模型和行为模型建模研究

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作者：薛瑞洲华中科技大学

学位级别：硕士

逆变器作为核心电能变换装置,在工业、交通、军事和医疗等众多领域得到了广泛应用,与此同时,逆变器开关器件高速通断产生的电磁干扰(Electromegnetic Interference,EMI)问题也愈发严重。电磁干扰不仅会影响逆变器自身的正常运行,还会对... 详细信息

逆变器作为核心电能变换装置,在工业、交通、军事和医疗等众多领域得到了广泛应用,与此同时,逆变器开关器件高速通断产生的电磁干扰(Electromegnetic Interference,EMI)问题也愈发严重。电磁干扰不仅会影响逆变器自身的正常运行,还会对其他设备的工作稳定性带来影响。建立逆变器的电磁干扰模型能为干扰抑制提供基础,因此本文开展逆变器传导电磁干扰建模方面的相关研究工作。第一,本文在分析逆变器电磁干扰机理的基础上,建立了逆变器集总电路模型。首先分析了三相两电平逆变器共模传导电磁干扰和差模传导电磁干扰的产生机理,并对干扰的传导路径进行了详细描述。然后,在机理分析的基础上,使用节点电压法和替代定理选取了逆变器最优电磁干扰源替代结构。最后,对逆变器中的有源元件和无源元件进行了高频建模,完成了逆TU变器集总电路模型的构建。第二,本文在分析逆变器交直流干扰耦合关系的基础上,提出了一种交直流干扰一体化预测方法。首先通过分析逆变器不同开关状态下的干扰传导路径,得到了交直流干扰间的耦合关系。然后,提出交直流干扰一体化预测方法,利用三相下桥臂两端的电压作为电磁干扰源,实现了交直流共、差模干扰的预测。最后,仿真和实验验证了交直流干扰一体化预测方法的准确性,干扰预测误差在150 k Hz至30 MHz不超过10 d B。第三,针对集总电路模型建模复杂的问题,本文提出了基于实测源阻抗的行为模型建模方法以及基于端口频谱的改进型行为模型建模方法。提出的基于实测源阻抗的行为模型建模方法,实现了实测获取行为模型源阻抗以及计算获取行为模型干扰源,仿真和实验验证了该方法在150 k Hz至30 MHz的建模误差不超过10 d B。提出的基于端口频谱的改进型行为模型建模方法,实现了仅利用端口频谱对行为模型建模,有效避免了相位因素对建模的影响,仿真和实验验证了该方法在150 k Hz至10MHz的建模误差不超过10 d B。

关键词：逆变器传导电磁干扰一体化干扰预测集总电路模型行为模型

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片上螺旋电感宽频带等效电路模型的建立

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微波学报 2014年第1期30卷 1-5页

作者：罗晓斌于伟华吕昕习国爱北京理工大学信息与电子学院北京100081

介绍了一种简单而有效的对片上螺旋电感建立集总等效电路模型的方法,并提出了用电容和电感补偿等效代替的思想,实现了9个参数的宽频带电路。通过仿真ADS中空气桥横跨式结构和电介质隔离地下通道式结构,该等效模型在26～40GHz带宽内获得... 详细信息

介绍了一种简单而有效的对片上螺旋电感建立集总等效电路模型的方法,并提出了用电容和电感补偿等效代替的思想,实现了9个参数的宽频带电路。通过仿真ADS中空气桥横跨式结构和电介质隔离地下通道式结构,该等效模型在26～40GHz带宽内获得了S参数、有效电感值和Q值比较好的拟合效果,为片上螺旋电感的提参建模提供了快速、可行的方案。

关键词：片上螺旋电感集总电路模型等效代替宽频带

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可延展柔性互连电路模型研究

可延展柔性互连电路模型研究

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作者：赵泽博西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着生物医疗,以及可穿戴电子的发展,可延展柔性电子器件已成为目前研究的焦点。当前可延展柔性电子研究主要集中在其制备工艺以及结构上,关于电学特性的研究比较薄弱,尤其在可延展柔性互连的研究方面尚为空白。因此,可延展柔性互连电... 详细信息

随着生物医疗,以及可穿戴电子的发展,可延展柔性电子器件已成为目前研究的焦点。当前可延展柔性电子研究主要集中在其制备工艺以及结构上,关于电学特性的研究比较薄弱,尤其在可延展柔性互连的研究方面尚为空白。因此,可延展柔性互连电路模型研究非常的重要。本文利用ANSYS和HFSS对可延展柔性蛇型导线形变特性以及电学特性进行了仿真研究,并通过实验进行验证。同时在传统互连的基础上,建立了适用于可延展柔性互连的电路模型,主要取得研究成果如下:(1)通过形变特性的研究发现,随着形变位移的增大,蛇型结构的弧顶部位产生应力集中的现象,应力随形变的增大而增大,同时产生了Z方向上的翘曲形变,随着形变量的增大翘曲形变开始从弧顶部位向两边蔓延。由此可知,在拉伸时导线最可能发生脱落或者断裂的部位就是这些应力集中的部位。限制蛇型导线最大拉伸率的因素就在于弧顶部位所能承受的最大拉伸率。通过HFSS对不同形变下的导线电学参数进行仿真发现,随着形变量的增大,形变特性影响最明显的参数为寄生电感和耦合电容,其最大增长率分别为25.42%和36.55%,而互连导线的寄生电阻只有略微的增大,最大增长率为2.76%。同时随着形变位移的增大,导线的传输特性参数S变大,而S参数变小。(2)通过实验测量发现,导线的传输特性随着形变量的增大而逐渐的变差。并且实际测量的导线的传输性能比仿真的结果差,其主要原因在于由于衬底为柔性材料,所以当探针插下时,接触不够均匀,在局部会产生虚触的情况,并且导线的表面发生了氧化,从而导致导线的传输性能变差。仿真与实验测量的结果变化趋势一致,随着形变的增大,导线的S参数变大,S参数变小。(3)建立了V型导线的几何结构模型,同时在传统互连电路RLC集总模型的基础上,建立适用于可延展柔性互连的RLCM解析模型。在建立V型导线的几何结构模型时发现,V型导线的夹角与形变量之间符合余弦定律关系,同时柔性介质层厚度与形变量之间呈线性关系。在HFSS仿真研究时,发现电感参数随形变的变化非常明显,所以在建立解析模型时,主要引入了表征形变的互感因子M。在RLCM模型中,随着形变产生变化的参数为互感参数M和电容参数C,而电阻参数R主要是随频率发生变化的。最后通过ADS建立RLCM二端口电路模型,对其传输特性参数S和S进行仿真,与HFSS直接对导线的S参数仿真结果进行对比分析,S参数的最大偏差仅为0.928dB,S参数的最大偏差仅为0.0003dB,由此可得RLCM解析模型的精确度较好。通过对可延展柔性互连的形变特性以及电路模型的研究,很好的将其形变特性与其电学特性进行结合。可延展柔性互连只是整个可延展柔性系统的重要组成部分,通过本文的研究,已经掌握了可延展柔性互连的变化规律,为以后进一步研究可延展柔性电子系统的研究提供理论支撑与帮助。

关键词：可延展柔性形变特性传输特性集总电路模型

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