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新型垂直分流电阻器：在功率模块中的集成与优化
Novel Vertical Shunt Resistor: Integration and Optimization in Power Modules
| 作者 | |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 技术分类 | 功率器件技术 |
| 技术标签 | 功率模块 |
| 相关度评分 | ★★★★ 4.0 / 5.0 |
| 关键词 | 垂直分流电阻器 功率模块 等效串联电感 热阻 集成 |
语言:
中文摘要
本信函提出了一种新型垂直分流电阻器及其封装到功率模块中的方法。与横向分流电阻器相比，所提出的分流电阻器的等效串联电感和热阻显著更低。它采用镍铬基电阻合金，可实现更高的最高工作温度和额定功率。将分流电阻器集成到功率模块中不会影响功率模块的尺寸、布局或可制造性。制作了两种集成分流电阻器的功率模块原型，并给出了降低有效电阻变化和实现低电阻温度系数的指导原则。
English Abstract
This letter proposes a novel vertical shunt resistor and its packaging method into power modules. The proposed shunt resistor has significantly lower equivalent series inductance and thermal resistance compared to lateral counterparts. It provides a higher maximum operating temperature and power rating using a NiCr-based resistor alloy. Integrating the shunt resistor into power modules does not compromise the size, layout, or manufacturability of the power module. Two types of shunt-resistor-integrated power modules were prototyped, and guidelines to reduce variation of effective resistance and achieve a low temperature coefficient of resistance were provided.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看，这项垂直分流电阻器技术对我们的核心产品线具有重要战略价值。在光伏逆变器和储能变流器中，精确的电流检测是实现高效功率转换和可靠保护的关键环节。传统横向分流电阻器存在的寄生电感和热阻问题，在大功率、高频开关应用中会导致测量延迟和温升过高，直接影响系统的动态响应和可靠性。
该技术的核心价值体现在三个维度：首先，显著降低的等效串联电感能够提升电流检测的带宽和精度，这对我们正在推进的高频化、高功率密度逆变器设计至关重要，可支持更快的控制环路响应和更优的MPPT性能。其次，更低的热阻和更高的工作温度上限（通过NiCr合金实现）将增强产品在严苛环境下的可靠性，特别适合储能系统和大型地面电站应用场景。第三，与功率模块的无缝集成不增加封装尺寸，符合我们产品小型化和标准化的发展方向。
从技术成熟度评估，该方案已完成原型验证并提供了工程化指导，具备中短期应用潜力。主要挑战在于：垂直结构的制造工艺与现有供应链的兼容性、批量生产中电阻值一致性的控制、以及成本增量的可接受度。建议我们与功率模块供应商开展联合开发，优先在1500V储能变流器和大功率组串逆变器等高端产品线进行试点应用，通过性能提升获取溢价空间。同时关注该技术在碳化硅模块中的适配性，为下一代超高效产品平台做技术储备。