集成化視野對電力電子技術發展趨勢的探討

【摘要】文章基于集成電子技術系統的含義進行分析的基礎上，闡述了集成技術對電力電子技術的重要意義，總結了當前國際上電力電子集成技術的研究內容和研究方向，并對集成技術的發展方向進行了分析。

【關鍵詞】集成化；電子技術；發展趨勢

電力電子技術作為一門交叉學科，建立在信息學科、電工學科、材料學科基礎之上、實現對電力機械裝置進行有效控制的技術，在現代科技發展過程中占有極為重要的一席之地。電力電子技術最大的特點在于實現強電與弱點相結合，強電與弱電相結合，以弱電控制強電，用以實現電能的轉換、控制、分配和應用的最優化、高效率、智能化。研究電力電子未來發展趨勢，對于全面推動以電力電子為基礎的新學科的增長、推動與電力電子相關領域自動化、提升經濟社會效益具有至關重要的作用。

一、集成化電力電子技術系統的相關理論分析

第一，集成化電力電子技術系統的含義。所謂電力電子子系統的集成，“就是將功率器件、電路元件、控制器、傳感器及動作開關等集成為一個完整的智能的電力電子子系統。電力電子子系統級的集成目標是建立系列電力電子集成標準模塊，它是一個高度集成的、能完成特定功能的、標準的電能處理單位。”

第二，集成化電力電子技術系統的主要內容。一般來講，集成化電力電子技術系統包含兩方面的內容，一是電力電子集成系統的集成，也就是組成集成化電力電子技術系統的模塊集成；二是電力電子技術實際應用系統的集成，也就是電力電子技術系統級別的集成，是相對于電力電子技術模塊級別更高級別的集成。

二、集成化電力電子技術系統的主要分類

集成化電力電子技術系統，根據其功能及組成原理不同，可以分為單片集成電力電子技術系統、混合封裝集成電力電子技術系統、系統集成電力電子技術系統三個類別。

一是單片集成電力電子技術系統。“單片集成是將主電路、驅動、控制電路及其他附屬電路都集成在一個芯片上，這實際上是微電子領域的集成電路技術在電力電子領域的延伸。”單片集成電力電子技術系統廣泛應用于類型的小功率電子設備中，不適用于功率較大、電壓較高的環境中。單片集成電力電子技術系統成本低、工藝技術簡單；伴隨著科學技術的不斷進步，單片集成電力電子技術系統其功率范圍也不斷擴大，是電力電子集成技術的主要發展方向和發展趨勢，應用前景比較廣泛。單片集成電力電子技術系統主要應用于手機、移動電子設備中。

二是混合封裝集成電力電子技術系統。該系統把多個主電路芯片、驅動芯片和控制芯片集成在一起，適用范圍主要集中在幾百瓦以及千瓦級功率范圍之內。混合封裝集成電力電子技術系統的實質是在保障變換器整體性功能的前提下，減少功能部件和封裝部件的數量，提高系統的可操作性和靈活性。從當前整個電力電子集成系統研究來看，主要集中在該系統層次，也是當前開展電力電子集成研究的關鍵和核心。該系統的主要缺點在于成本較高體型較大。

三是系統集成的電力電子集成系統。該系統的實質在于將各種電力電子元器件、部件進行集成，使之成為一個系統化的功能體系。當前對于系統集成的電力電力集成系統仍然沒有統一的概念，是一種比較高級意義上的電力電子集成系統，是當前電力電子研究主要方向和重要領域。

三、當前在集成化電力電子技術系統發展趨勢下研究的主要領域

一是新型封裝互連技術。對該項技術的研究是集成化電力電子技術系統發展趨勢過程中進行研究的核心和關鍵。

二是模塊的熱管理技術。模塊的熱管理技術在集成化電力電子技術系統發展趨勢中占有極為重要的地位，畢竟在整個電力電子集成系統中模塊熱處理技術直接關系到整個系統的質體積以及綜合性能。在模塊熱處理方面，注意力和集中點主要體現在高效和輕便散熱方式的研究。

三是無源元件集成技術。在集成化電力電子技術系統中，對電源整體功率影響最大的當屬無源元件。當前在封裝互連技術研究方面主要集中在電路中部分電容器與磁性元件集成在一起，構成無源集成模塊。

四是集成化電力電子技術系統的新型器件和封裝新材料研究。在整個集成化電力電子技術系統中，如果能夠實現新型電力電子器件的創新革命，將會對整個集成化電力電子技術系統產生至關重要的影響和變革。這方面是當前集成化電力電子技術系統研究的主要領域。

四、結語

伴隨著科學技術的進步發展，電力電子集成技術獲得長遠發展；尤其是近年來電子科學技術、計算機科學、現代通訊業的高度發展更是為集成化的電力電力系統發展奠定了堅實的基礎。集成化是未來電力電子技術發展的必然趨勢，其應用前景越加廣泛、市場越加廣闊。

參考文獻

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