(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210777206.X (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 合肥工业大 学 地址 230009 安徽省合肥市包河区屯溪路 193号 (72)发明人 马铭遥　宋启伟　王涵宇　郭伟生　 (74)专利代理 机构 合肥和瑞知识产权代理事务 所(普通合伙) 34118 专利代理师 王挺 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种紧凑型热网络模型的热解耦边界条件 的确定方法 (57)摘要 本发明提供了一种紧凑型热网络模型的热 解耦边界条件的确定方法， 属于半导体制造技术 领域。 包括建立紧凑型热网络模型状态空间方 程、 求解所需传递函数、 求解耦 合系数、 建立热解 耦边界条件表达式等多个步骤。 该 发明给出紧凑 型热网络模 型的热解耦边界条件的确定方法， 并 通过热解耦边界条件判断能否将紧凑型热网络 模型简化为独立的热网络模型， 进而在保证计算 精度的同时， 提高热网络模型计算效率。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 115186469 A 2022.10.14 CN 115186469 A 1.一种紧凑型热网络模型的热解耦边界条件的确定方法， 所述紧凑型热网络模型用于 描述IGBT功率模块中1个IGBT芯片和1个Diode芯片的传热行为， 且考虑两个芯片之间的热 耦合效应； 所述紧凑型热网络模型包括6个温度结点、 2个输入损耗电流源、 8个热导和6个热容； 所 述6个温度结点记为温度结点Ni， i＝1， 2， 3， 4， 5， 6， 温度结点Ni的温度记为结点温度Ti， i＝ 1， 2， 3， 4， 5， 6； 所述8个 热导记为热导 G1_3、 热导G2_4、 热导G3_5、 热导G4_6、 热导G3_4、 热导G5_6、 热 导G5_0、 热导G6_0； 所述6个热容记为热容Ci， i＝1， 2， 3， 4， 5， 6； 所述2个输入损耗电流源分别 记为输入损耗电流源PT和输入损耗电流源PD； 所述紧凑型热 网络模型为二维Cauer 热网络结构， 分为3层， 温度结点N1和温度结点N2为 第一层， 温度结点N3和温度结点N4为第二层， 温度结点N5和温度结点N6为第三层； 温度结点 N1、 温度结点N3和温度结点N5在垂直方向上对齐， 温度结点N2、 温度结点N4和温度结点N6在另 一垂直方向上对齐； 以输入损耗电流源PT为起点组成一个IGBT子串， 具体的， 输入损耗电流源PT的一端接 地， 另一端与温度结点N1连接， 热导G1_3设置在温度结点N1和温度结点N3之间， 热导G3_5设置 在温度结点N3和温度结点N5之间， 热导G5_0的一端与温度结点N5连接， 另一端接地， 热容C1、 热容C3、 热容C5的一端分别与温度结点N1、 温度结点N3、 温度结点N5连接， 另一端接 地； 以输入 损耗电流源PD为起点组成一个Diode子串， 具体的， 输入损耗电流源PD的一端接地， 另一端与 温度结点N2连接， 热导G2_4设置在温度结点N2和温度结点N4之间， 热导G4_6设置在温度结点N4 和温度结点N6之间， 热导G6_0的一端与温度结点N6连接， 另一端接地， 热容C2、 热容C4、 热容C6 的一端分别与温度结点 N2、 温度结点 N4、 温度结点 N6连接， 另一端接地； 热导G3_4设置在IGBT子串的温度结点N3和Diode子串的温度结点N4之间， 热导G5_6设置在 IGBT子串的温度结点 N5和Diode子串的温度结点 N6之间； 其特征在于， 所述热解耦边界条件的确定方法的具体步骤如下： 步骤1， 建立紧凑型 热网络模型的状态空间方程 将所述紧凑型热网络模型记为热网络模型M1， 热网络模型M1的状态空间方程的表达式 为： 其中， t为时间， A为热网络模型M1的系数矩阵， 其表达式为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115186469 A 2B为热网络模型M1的输入矩阵， 其表达式为： C为热网络矩阵M1的输出矩阵， 其表达式为： C＝[0 1 0 0 0 0]； T为热网络矩阵M1的结点温度矩阵， 其表达式为： T＝[T1 T2 T3 T4 T5 T6]T； P为热网络矩阵M1的输入损耗矩阵， 其表达式为： P＝[PT PD]T； 步骤2， 建立热网络模型M1和热网络模型M2的传递函数 步骤2.1， 建立传递 函数 和传递函数 根据步骤1中得到的热网络模型M1的状态空间方程， 得到复频域中热网络模型M1的传递 函数表达式为： 其中s为拉普拉斯算子， I为单位矩阵， 为热网络模型M1的输入损耗电流源PT到 结点温度T2的传递函数， 为热网络模型M1的输入损耗电流源PD到结点温度T2的传递 函数； 步骤2.2， 建立传递 函数 移除热网络模型M1的IGBT子串、 热导G3_4、 热导G5_6， 得到一个一维Cauer结构的热网络模 型， 记为热网络模型M2； 在复频域中， 热网络模型M2的输入损耗电流源PD到结点温度T2的传 递函数表达式为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115186469 A 3