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一种用于检测WBG SiC MOSFET三维PCB组件中焊点脱层起始的方法
A Method for Detecting the Initiation of Solder Joint Delamination in a 3-D PCB Assembly of WBG SiC MOSFET
Souhila Bouzerd · Laurent Dupont · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年7月
本文提出并讨论了一种评估集成到印刷电路板基板中的碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）三维电力电子组件中焊点分层起始情况的方法，旨在设计更高效的半桥电路。该组件需要焊接两个金属部件，并且要解决有源芯片尺寸较小而散热器尺寸较大的集成问题，以实现仅依靠对流冷却系统运行。这一技术发展是评估宽带隙组件新组装模型技术选择稳健性工作的一部分。然而，由于采用了优化的电热组件设计，传统方法无法有效满足检测焊点分层起始情况的需求。该方法基于电位差测量，其在检测焊点分层起始方面具有...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对SiC MOSFET三维PCB组装焊点脱层检测的研究具有重要的战略价值。作为光伏逆变器和储能系统的核心功率器件，碳化硅MOSFET的可靠性直接影响产品的全生命周期表现，而焊点失效是功率电子系统最常见的故障模式之一。 该技术的核心价值在于通过电位差测量实现焊点脱层的...
基于混合谐振变换器的8:1总线变换器，实现3.5 kW/in³功率密度与98.6%效率，适用于48V数据中心电源系统
Hybrid Resonant Converter-Based 8:1 Bus Converter With 3.5 kW/in3 and 98.6%-Efficient for 48 V Data-Center Power Systems
Hongfei Wu · Yu Zhang · Zewei Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年1月
本文提出了一种基于1:1自耦变压器和两个2:1变压器的混合谐振变换器，用于48V数据中心电源系统的8:1总线变换。相较于传统谐振变换器，该方案有效降低了变压器绕组匝数及损耗。此外，文中还提出了一种集成PCB绕组的矩阵变压器设计，以提升系统集成度与效率。
解读: 该技术主要针对数据中心48V电源架构，虽与阳光电源当前核心的光伏逆变器及储能PCS产品线存在差异，但其高功率密度（3.5 kW/in³）和高效率（98.6%）的拓扑设计对阳光电源的研发具有重要参考价值。随着阳光电源在工商业储能及数据中心备用电源领域的拓展，该混合谐振变换器技术可为未来高功率密度DC-...
TO-263封装SiC MOSFET的栅极氧化层与封装可靠性研究
Gate Oxide and Package Reliability of TO-263 SiC MOSFETs
Rahman Sajadi · C. N. Muhammed Ajmal · Bilal Akin · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年7月
本文对来自四家不同供应商的 TO - 263 封装碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）进行了全面的可靠性分析，重点关注栅极氧化物和封装的退化情况。开展了一系列加速老化测试（AAT），包括正高温栅极偏置（PHTGB）、负高温栅极偏置（NHTGB）、高温反向偏置（HTRB）和直流功率循环（DCPC），以研究栅极氧化物和封装的可靠性。高温栅极偏置（HTGB）和高温反向偏置（HTRB）测试结果表明，与类似设计相比，栅极氧化物厚度即使仅减少 10 纳米，也会对栅极氧化物的可靠性产生显...
解读: 作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源在产品设计中大量采用SiC MOSFET器件以提升系统效率和功率密度。本研究针对TO-263封装SiC MOSFET的栅氧化层和封装可靠性分析，对我司产品开发具有重要指导意义。 研究揭示的两个核心发现直接关联我司业务痛点：首先，栅氧化层厚度即使减少...
用于具有任意气隙的PCB和铜箔磁性元件的二维解析铜损模型
2-D Analytical Copper Loss Model for PCB and Copper Foil Magnetics With Arbitrary Air Gaps
Zheyuan Yu · Xu Yang · Yuhang Xu · Qingyuan Gao 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年11月
铜损建模与优化是磁性元件设计的基础。本文通过求解二维扩散方程和拉普拉斯方程，提出了一种适用于具有任意气隙的PCB电感和变压器的二维解析铜损模型。该模型将铜损电阻解耦为趋肤效应电阻、邻近效应电阻和边缘效应电阻，有效解决了气隙磁场不均匀导致的损耗计算难题。
解读: 该研究对于阳光电源的高功率密度产品设计具有重要价值。在组串式逆变器和PowerStack储能变流器中，磁性元件（电感/变压器）的体积和效率是核心竞争力。通过该解析模型，研发团队可在设计阶段快速评估PCB绕组及气隙边缘效应带来的损耗，从而优化磁芯结构与绕组布局，提升整机效率并降低温升。这对于实现高频化...
用于小型出行工具高度集成电力电子的裸芯片嵌入技术
Bare-Die Embedding Technique for Highly Integrated Power Electronics for Small Mobility
Shahid Aziz Khan · Feng Zhou · Mengqi Wang · DucDung Le 等5人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年1月
电动滑板车等小型移动交通工具正成为向电动化交通转型的重要组成部分。然而，续航里程有限和缺乏车载充电能力是其广泛应用面临的主要挑战，这是由于小型移动交通工具底盘上用于安装电力电子单元和电池的空间有限所致。本研究引入了一种新的裸芯片嵌入式印刷电路板（PCB）封装技术，该技术可确保电力电子单元实现非常紧凑、高功率密度的集成化设计。该设计将开关器件的裸芯片嵌入到PCB层中，并使用多层结构进行布线和散热。采用胃细胞法将硅（Si）MOSFET裸芯片嵌入到FR4层中，通过激光钻孔微过孔和铜填充实现电气连接和散...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项裸芯片嵌入式PCB封装技术具有重要的战略价值和应用潜力。该技术通过将功率器件裸芯片直接嵌入多层PCB结构，实现了74%的寄生电感降低和113%的功率密度提升，这与我们在光伏逆变器、储能变流器等核心产品上追求的小型化、高效化目标高度契合。 在光伏逆变器领域，特别是户用和...
SAC基焊点在热循环下的微观结构演化：焊膏合金、焊膏体积及表面处理的影响
Microstructural Evolution of SAC-Based Solder Joints Exposed to Thermal Cycling: Effect of Paste Alloy, Paste Volume, and Surface Finish
Abdallah Alakayleh · Sa'd Hamasha · Saddam Daradkeh · Sufyan Tahat 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年7月 · Vol.16
本文研究了SAC305、SAC-Bi和SAC-Bi-Sb焊膏在-40°C~125°C热循环下的焊点可靠性，发现Bi掺杂提升寿命，ENIG表面处理优于OSP，较高焊膏体积可抑制Ag3Sn粗化并减薄IMC层，但SAC-Bi-Sb在高体积下易产生大孔洞。
解读: 该研究对阳光电源组串式逆变器、ST系列PCS及PowerTitan储能系统的功率模块长期可靠性具有直接指导意义。焊点微观演化直接影响IGBT/SiC功率模块在宽温域（如-30°C~60°C户外工况）下的热疲劳寿命。建议在下一代高功率密度产品中优先采用Bi改性无铅焊料+ENIG工艺，并优化焊膏印刷体积...
基于金属集成悬置线
MISL）的三维低损耗功分网络用于高功率应用
Hanyong Wang · Yongqiang Wang · Kaixue Ma · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年3月
本文研究了金属集成悬浮线（MISL）技术的传输特性，并通过直通 - 反射 - 线（TRL）去嵌入法进行了验证。此外，还给出了MISL电路的实用设计指南。介绍了一种三维T形结功率分配网络。此外，基于所提出的T形结功率分配网络设计了一种三维吉塞尔功率分配网络。这两种网络均表现出低损耗性能。与传统印刷电路板（PCB）相比，它们还具有更高的功率处理能力（PHC）。与波导电路不同，它们采用多层金属堆叠，具有准平面电路的特性，并降低了制造成本。此外，与基片集成悬浮线（SISL）电路相比，MISL技术通过将计...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该MISL功率分配网络技术对我们的高功率光伏逆变器和储能变流器产品具有重要的应用价值。 在技术优势层面，该技术通过三维金属集成悬置线结构实现了低损耗传输特性，这直接契合我们MW级以上集中式逆变器和大型储能系统对功率传输效率的严苛要求。相比传统PCB方案，其更高的功率处理能...
通过加速热测试评估浸没冷却液与PCB材料的可靠性
Reliability of immersion coolant and PCB materials evaluated through accelerated thermal testing
Seung-Min Lee · Woo-Jin Lee · Eugene N. Cho · Jinsoo Bae 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年7月
浸没冷却利用惰性介电液体为数据中心散热，可有效提升能效和热设计功率。然而，长期运行下冷却液与服务器组件间的热应力交互影响尚不明确。本研究针对碳氢类浸没冷却液，采用高温加速老化实验，评估冷却液及其对浸没材料的稳定性。光谱与热分析表明，高温下冷却液氧化显著加剧，流变特性退化程度与氧化水平密切相关。结果为评估浸没冷却系统长期可靠性提供了依据，有助于支撑高算力需求下数据中心的可持续稳定运行。
解读: 该浸没冷却可靠性研究对阳光电源大功率产品散热设计具有重要参考价值。PowerTitan储能系统和大功率SG逆变器中，功率模块、母排等高热流密度部件面临严峻散热挑战，浸没冷却可突破传统风冷/液冷限制，提升功率密度。研究揭示的冷却液氧化机理和PCB材料兼容性评估方法，可指导阳光电源开发适用于SiC功率模...
基于紧凑型耦合电感的并联SiC MOSFET电流均衡与电压振荡抑制
Current Balancing and Voltage Oscillation Suppression of Parallel SiC MOSFETs With Compact Coupled Inductors
Yanchao Liu · Xin Yang · Qingzhong Gui · Guoyou Liu · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年10月 · Vol.14
本文提出采用紧凑型耦合电感抑制并联SiC MOSFET的开关电流不均衡与电压振荡问题。通过建立耦合电感数学模型与高频分布参数两端口模型，分析参数对稳定性影响，并提取器件寄生参数指导设计。实验证明峰值电流差异由40%降至2%以内，同时有效抑制电压振荡。
解读: 该技术直接提升阳光电源组串式逆变器（如SG系列）、ST系列储能变流器及PowerTitan系统中SiC功率模块的并联可靠性与开关一致性。在高功率密度、高频化趋势下，可降低SiC器件并联失配导致的过流/过压风险，延长功率模块寿命；建议在下一代1500V+高压平台逆变器与构网型PCS中集成PCB嵌入式耦...
用于同步电机转子励磁的2-kW、6.78-MHz电容式功率传输与位置解算系统
A 2-kW, 6.78-MHz, Capacitive Power Transfer and Position Resolver System for Synchronous Machine Rotor Excitation
Marisa J. T. Liben · Daniel C. Ludois · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年7月
绕线磁场同步电机（WFSM）具有高功率密度、优异的弱磁性能，并避免稀土元素市场波动，适用于电动汽车驱动。当前研究致力于在保持性能与效率的同时降低无刷转子励磁系统的成本与复杂性。本文提出一种基于串联谐振电容式功率传输（CPT）机制，并集成电容式位置解算器的方案以降低驱动系统成本。解算器集成于PCB型电容耦合器中，利用主功率通路作为载波信号。系统由基于解析法与有限元分析设计的6.78-MHz ISM频段GaN逆变器驱动。实测表明，向励磁绕组传输峰值达2.3 kW的功率，效率超过88%；未滤波解算器的...
解读: 该6.78MHz高频CPT技术对阳光电源新能源汽车驱动系统具有重要参考价值。文中GaN逆变器在ISM频段实现2.3kW功率传输、效率超88%的设计方法，可应用于阳光电源车载OBC充电机和电机驱动产品的高频化升级，提升功率密度并减小磁性元件体积。串联谐振拓扑与电容耦合技术可借鉴至无线充电桩产品开发。集...
一种用于平面变压器的新型屏蔽方法以抑制共模EMI噪声并扩展软开关范围
Novel Shielding Method for Planar Transformers to Suppress Common-Mode EMI Noise and Improve Soft-Switching Range
Khuong-Duy Le · Quang-Huy Nguyen · Minh-Quan Nguyen · Tat-Thang Le 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年3月
高频 LLC 谐振变换器因其软开关能力，对于数据中心电源和电池充电器等高功率密度应用至关重要。在这些频率下，平面印刷电路板（PCB）绕组变压器因其尺寸和性能优势，比绕线式变压器更受青睐。然而，诸如绕组间和绕组内电容等较高的寄生电容会增加共模（CM）电磁干扰（EMI）噪声，并缩小零电压开关（ZVS）范围。为维持 ZVS，要么必须增加死区时间，要么减小励磁电感，而这两种方法都会增加传导损耗。屏蔽可以减轻共模噪声，但也会增加变压器的寄生电容。本文提出了一种新颖的浮动屏蔽技术（FST），该技术在阻断共模...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项浮动屏蔽技术（FST）对我们的核心产品线具有重要的应用价值。在光伏逆变器和储能变流器领域，LLC谐振变换器已成为DC-DC隔离级的主流拓扑，特别是在高功率密度的组串式逆变器和模块化储能PCS中广泛应用。该技术通过创新的屏蔽方法同时解决了电磁兼容性和软开关性能这两个关键矛...
具有分数匝交错结构的CLLC谐振变换器中三维矩阵电感-变压器
3D-Matrix Inductor-Transformer with Fractional-Turn Interleaving in a CLLC Resonant Converter for Bidirectional Onboard Chargers
Hans Wouters · Wout Vanderwegen · Cédric Keibeck · Marek Ryłko 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
平面磁元件因其紧凑性被广泛应用于高频隔离型DC-DC变换器，如电动汽车充电机。印刷电路板绕组可显著降低成本并提升可制造性。本文提出一种三维矩阵电感-变压器（3D-MIT），融合了以往被认为不兼容的两种平面磁设计方法。首先，采用新型三维磁芯与绕组结构，集成CLLC谐振变换器的串联谐振电感与变压器；其次，引入分数匝交错结构，使绕组周围涡流感应场强较全交错结构降低50%，显著减少高频下的铜损。二者结合实现了首个可完全交错绕组的集成电感-变压器方案。文中给出了建模与设计方法，并配套提供软件实现。所研制的...
解读: 该3D-MIT磁集成技术对阳光电源车载充电机产品线具有重要应用价值。文中提出的分数匝交错结构可使高频铜损显著降低，结合GaN器件在500kHz开关频率下实现4.0kW/L功率密度和97.5%峰值效率，直接适用于阳光电源OBC产品的小型化设计。该磁集成方案将CLLC谐振电感与变压器合一，可减少磁性元件...
动态激励与边界条件对板级电子封装疲劳寿命影响的研究
Investigating the Impact of Dynamic Excitation and Boundary Conditions on the Fatigue Life of Board-Level Electronic Packages
Sima Besharat Ferdowsi · Sushil Doranga · Yueqing Li · Mukunda Khanal · Journal of Electronic Packaging · 2026年2月 · Vol.148
本文研究BGA封装在谐波与随机振动下的疲劳性能，揭示PCB动力学引发的几何非线性对焊点疲劳参数的显著影响，为高振动场景（如车载、储能系统运输安装）下电子器件可靠性建模与测试提供新依据。
解读: 该研究对阳光电源ST系列PCS、PowerTitan储能系统及组串式逆变器的板级可靠性设计具有直接参考价值——其振动疲劳建模方法可优化产品在运输、车载移动储能、风振环境下的焊点寿命预测。建议将文中六螺钉边界与高激励非线性仿真流程纳入逆变器/PCS的HALT试验标准，并结合iSolarCloud平台开...
封闭式自然对流PFC-LLC氮化镓变换器中系统级热性能与功率密度的综合优化
Comprehensive System-Level Thermal Performance and Power Density Optimization in Enclosed Natural Convection PFC-LLC GaN Converters
Rahil Samani · Ignacio Galiano Zurbriggen · Ruoyu Hou · Juncheng Lu 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年1月
氮化镓增强型高电子迁移率晶体管（e - HEMT）在将效率提升至可能的极致方面表现卓越。随着功率密度按需增加且效率趋近饱和点，对半导体可靠性和热管理的担忧也日益加剧。本文聚焦于基于氮化镓的两级功率因数校正（PFC） - LLC 变换器，这是自然冷却消费电子产品中常见的一种拓扑结构，并探索解决其热瓶颈问题的方案。本文提出了一种平衡热网络，该网络通过精确的与温度相关的损耗表征将热域和电域相互连接而建立。然后将这些损耗模型应用于功率变换器的热网络中。此外，主要在元件级研究中发展起来的热耦合概念被拓展到...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于GaN器件的PFC-LLC变换器热管理优化技术具有重要的战略价值。该研究针对自然冷却条件下的功率变换系统，提出了系统级热-电耦合网络模型和多目标优化框架，这与我司在光伏逆变器和储能变流器产品中追求高功率密度、高可靠性的技术路线高度契合。 GaN器件的应用是我司下一...
SiC MOSFET配SiC肖特基二极管半桥配置串扰诱导栅源电压峰值精确预测的改进模型
Improved Model for Crosstalk-Induced Voltage Peaks Prediction
Manish Mandal · Shamibrota Kishore Roy · Kaushik Basu · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月
SiC MOSFET快速开关瞬态降低开关损耗但产生高dV/dt。有源器件导通时高dV/dt增加互补器件栅源电压可能导致误导通产生正串扰,关断时栅源电压降低导致负串扰。负栅压(NGV)可限制正串扰峰值低于阈值但可能加剧负串扰峰值超出安全范围影响SiC MOSFET可靠性。提出改进模型精确预测SiC MOSFET串扰诱导栅源电压峰值,采用SiC肖特基二极管避免MOSFET体二极管反向恢复。除建模非线性电容、寄生电感和时变dV/dt外,结合详细沟道电流模型和PCB寄生电容增强预测有源器件漏源电压梯度和...
解读: 该SiC串扰预测模型技术对阳光电源SiC功率模块设计有重要应用价值。改进模型可应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的SiC半桥设计,优化NGV和栅极电阻选择以抑制串扰并避免误导通。该技术对PowerTitan大型储能系统SiC功率模块的可靠性设计和PCB布局优化有指导意义。精确的串扰预测对阳光电源S...
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