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絕緣柵雙極性晶體管模塊（IGBT模塊）因其能夠承受高電壓、導(dǎo)通強(qiáng)電流，同時(shí)快速切換兩種模式，成為大功率系統(tǒng)的熱門選擇。 該模塊由多個(gè)安裝在銅底板頂部的IGBT芯片組成，底部配有散熱器。在模塊中，電流因電阻損耗而產(chǎn)生熱量，這也被稱為焦耳熱。雖然散熱器以相對(duì)恒定的速率散熱，但模塊的開關(guān)以及隨后電流密度和熱源的增減會(huì)導(dǎo)致模塊以循環(huán)的方式加熱和冷卻。

基于PCB板+IGBT模塊+散熱器總成精細(xì)化熱-固耦合仿真模型，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)整機(jī)由于各層結(jié)構(gòu)CTE不同導(dǎo)致的“呼吸效應(yīng)”熱變形首先通過構(gòu)建PCB板+IGBT模塊+散熱器熱-固耦合模型，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)因CTE差異導(dǎo)致的“呼吸效應(yīng)”熱變形，定位溫度循環(huán)動(dòng)載荷致Pin針焊層疲勞失效的原因；通過Creo參數(shù)化建模并與Ansys Workbench聯(lián)合，結(jié)合響應(yīng)面優(yōu)化Pin針結(jié)構(gòu)參數(shù)，尋優(yōu)時(shí)間縮至24h內(nèi)

電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)EMI/EMC· 重要性· 技術(shù)難題· ANSYS解決方案· ANSYS解決方案的典型應(yīng)用----線纜選型和寄生參數(shù)提取----線纜電磁輻射分析與布局優(yōu)化----電磁設(shè)備傳導(dǎo)及輻射特性分析----PCB控制板的電磁干擾分析----機(jī)箱機(jī)柜屏蔽效能分析----系統(tǒng)電磁環(huán)境對(duì)醫(yī)療設(shè)備的干擾----系統(tǒng)設(shè)備布局和電磁隔離度分析7.

如下圖所示，不對(duì)稱結(jié)構(gòu)雙面散熱IGBT功率模塊的三維模型和單面散熱IGBT功率模塊的三維模型。利用ANSYS有限元軟件和傳熱理論對(duì)不同結(jié)構(gòu)的IGBT功率模塊進(jìn)行了仿真分析，IGBT模塊在穩(wěn)態(tài)下運(yùn)行的溫度場(chǎng)分布如下圖所示。總體而言，IGBT模塊的內(nèi)部溫度分布不均勻，因?yàn)?em>IGBT模塊中材料的熱導(dǎo)率不同，并且受到熱耦合的影響，尤其是在芯片區(qū)域。

挑戰(zhàn)/需求IGBT廣泛應(yīng)用于軌道交通等高可靠性領(lǐng)域，其封裝熱應(yīng)力引發(fā)的失效多發(fā)生在連接部位。本文針對(duì)高速動(dòng)車IGBT真實(shí)工況，基于Ansys工具，采用多物理場(chǎng)仿真研究主端子連接結(jié)構(gòu)可靠性，重點(diǎn)分析連接層孔洞與厚度的影響，并通過功率循環(huán)試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果。

文獻(xiàn)［4］基于ANSYS二次開發(fā)技術(shù)對(duì)汽車功率模塊在熱循環(huán)條件下的失效問題進(jìn)行了模擬分析。文獻(xiàn)［5］采用ANSYS分析了IGBT模塊的封裝熱應(yīng)力，并討論了熱應(yīng)力與分層率之間的關(guān)系。以上工作只考慮了多層堆疊結(jié)構(gòu)的層厚對(duì)模塊熱應(yīng)力的影響，尚未涉及各層的選材和焊接順序。多層堆疊模塊的內(nèi)部熱應(yīng)力、熱變形與模塊內(nèi)各層選材、結(jié)構(gòu)形式、焊料選用、裝聯(lián)順序密切相關(guān)。

針對(duì)國(guó)內(nèi)外 IGBT 封裝設(shè)計(jì)的技術(shù)需求，Ansys 提出了全面的設(shè)計(jì)解決方案，高效解決 IGBT 封裝設(shè)計(jì)所面臨的、多物理域耦合設(shè)計(jì)和高精度器件與電路、系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題。本次線上研討會(huì)主題為 IGBT 關(guān)鍵仿真技術(shù)及應(yīng)用方案，這些全方位的仿真與設(shè)計(jì)功能將在本次研討會(huì)中詳細(xì)的介紹與探討。

技術(shù)鄰：在光伏逆變器IGBT模塊的連接可靠性仿真中，您和團(tuán)隊(duì)遇到的最大技術(shù)挑戰(zhàn)是什么？Ansys的哪些功能幫助您突破了這些瓶頸？武文杰：最大的挑戰(zhàn)來自于IGBT模塊中Pin針結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性優(yōu)化。Pin針自身的設(shè)計(jì)變量非常多，例如三個(gè)折彎的角度、兩個(gè)折彎的圓角、以及厚度和寬度等尺寸。這些變量的組合數(shù)量巨大，幾乎無法通過手動(dòng)更改來進(jìn)行有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)，這成為了我們當(dāng)時(shí)最大的瓶頸。

點(diǎn)擊立即報(bào)名 8/6 | 功率模組特征建模的原理與新功能應(yīng)用講師簡(jiǎn)介：李旭 | Ansys 高級(jí)應(yīng)用工程師黃詩(shī)萌 | Ansys 高級(jí)應(yīng)用工程師主題簡(jiǎn)介：本次演講將圍繞Simplorer中功率器件特征化建模的原理與新功能應(yīng)用展開，重點(diǎn)介紹如何基于器件數(shù)據(jù)手冊(cè)、測(cè)試曲線及損耗特性，建立兼顧精度與效率的IGBT、SiC MOSFET等功率器件模型

光伏集熱器通過將太陽能電池與吸熱器耦合，主動(dòng)將電池中的多余熱量轉(zhuǎn)移到傳熱流體上 ? 使用Ansys CFD仿真非對(duì)稱復(fù)合拋物面聚光器 (CPC)，分析了低聚光PVT太陽能集熱器中電池的工作溫度 逆變器仿真 ? 半導(dǎo)體器件電氣仿真 ? Simplorer自帶精確IGBT模型

四大核心挑戰(zhàn)： "三電"系統(tǒng)效率：電機(jī)、電控、電池的協(xié)同優(yōu)化 電池?zé)峁芾恚簾崾Э仫L(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)與預(yù)防 ADAS驗(yàn)證：自動(dòng)駕駛算法的安全性與可靠性 功能安全（ISO 26262） ：滿足嚴(yán)苛的國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)NO.1 SaberRD關(guān)于電力電子方向的新功能介紹 核心價(jià)值：IGBT/MOSFET等特征化建模更新，測(cè)試自動(dòng)化更新；SaberRD

以EV/HEV電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為例：牽引電機(jī)高速運(yùn)行，大功率IGBT以幾十KHz頻率開關(guān)所導(dǎo)致的各種高低頻電磁干擾將直接影響各種控制信號(hào)檢測(cè)和傳導(dǎo)；線纜、IGBT、母排、PCB關(guān)鍵路徑走線等寄生參數(shù)也會(huì)直接影響各種功率和控制信號(hào)的傳導(dǎo)；PCB控制板級(jí)信號(hào)串?dāng)_和電磁輻射干擾；各種車載電磁設(shè)備分布在有限的車體空間內(nèi)，相互之間也存在電磁干擾，影響設(shè)備的性能；車載各種高低頻感應(yīng)、輻射和傳導(dǎo)干擾不僅會(huì)影響電磁設(shè)備的性能

ANSYS可以提供可靠多樣及準(zhǔn)確的熱測(cè)試技術(shù)，提前再設(shè)計(jì)上解決問題，減少測(cè)試與實(shí)驗(yàn)的次數(shù)，設(shè)計(jì)、仿真方案統(tǒng)一性強(qiáng)，減少測(cè)試與設(shè)計(jì)的思路不統(tǒng)一造成的不斷往復(fù)迭代的問題。ANSYS電子散熱仿真解決方案的主要應(yīng)用軟件是ANSYS ICEPAK，能夠滿足快速迭代的需求。

???武文杰 | 陽光電源股份有限公司 熱安全組仿真主管作品名稱：逆變器系統(tǒng)IGBT模塊連接可靠性仿真優(yōu)化及AI技術(shù)應(yīng)用探索 作品簡(jiǎn)介：基于PCB板+IGBT模塊+散熱器總成精細(xì)化熱-固耦合仿真模型，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)整機(jī)由于各層結(jié)構(gòu)CTE不同導(dǎo)致的“呼吸效應(yīng)”熱變形，定位溫度循環(huán)引起的動(dòng)載荷變化是導(dǎo)致Pin針焊層疲勞失效的根本原因；隨后將Pin

IGBT/MOSFET等特征化建模更新3. 測(cè)試自動(dòng)化更新4.

時(shí)間：6月16日 ，9:00-17:00合作伙伴：上海琨欽信息科技地點(diǎn)：上海費(fèi)用：1,500元/人點(diǎn)擊了解詳情 6月17日 | IGBT母排寄生參數(shù)分析簡(jiǎn)介：隨著高頻、高功率密度趨勢(shì)，尤其是SiC器件的普及，母排雜散電感引發(fā)的電壓過沖、EMI問題成為系統(tǒng)瓶頸。

對(duì)于異形復(fù)雜流道結(jié)構(gòu)的水冷板，無法在Icepak界面中進(jìn)行創(chuàng)建完成，只能通過Ansys workbench中的SCDM或DesignModeler對(duì)外部三維軟件導(dǎo)進(jìn)來的中間格式模型進(jìn)行二次處理，使其稱為能夠被Icepal識(shí)別的幾何體，然后在進(jìn)行Icepak進(jìn)行流體和熱仿真計(jì)算。本教材以風(fēng)電變流器IGBT水冷板作為案例，進(jìn)行逐步講解。

Ansys 2022版本在信號(hào)完整性、電源完整性和電子散熱應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)增強(qiáng)。主要體現(xiàn)在SIwave AC求解器支持非均勻溫度分布影響，成為業(yè)界第一個(gè)能考慮溫度分布影響的SYZ參數(shù)提取、TDR阻抗和串?dāng)_掃描等交流分析工具。HFSS Region功能進(jìn)一步增強(qiáng)，在AEDT 3D Layout環(huán)境中可完全自動(dòng)生成。

Innomotics使用Ansys仿真工具生成熱訓(xùn)練數(shù)據(jù)，并創(chuàng)建降階模型（ROM），以準(zhǔn)確快速地表示功率單元中的物理特性他說：“我們通過Ansys ROM技術(shù)，包括線性時(shí)不變（LTI）和線性參數(shù)變化（LPV），來創(chuàng)建數(shù)字孿生。該數(shù)字孿生可以高速運(yùn)行，從而提供大量關(guān)鍵參數(shù)，例如功率單元中使用的絕緣柵雙極晶體管（IGBT）的內(nèi)部溫度。