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PCIM Europe digital days 2021: prämierte Konferenzvorträge

26.04.2021

Der Fachbeirat der PCIM Europe unter dem Vorsitz von Prof. Dr. Leo Lorenz, ECPE, Deutschland, zeichnete den insgesamt besten Beitrag mit dem Best Paper Award und die drei herausragendsten Beiträge junger Ingenieure mit dem Young Engineer Award aus.

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PCIM Europe 2019

Im Rahmen der PCIM Europe digital days 2021 werden vom 03. – 07. 05.2021 über 250 Vorträge erstmals der Öffentlichkeit präsentiert, darunter vier preisgekrönte Einreichungen. Interessierte Teilnehmer haben anschließend die Möglichkeit mit den Award Gewinnern in intensive Fachdiskussionen zu treten. Folgende Beiträge stehen auf der Agenda:

Der Gewinner des PCIM Europe Best Paper Awards:

Gustavo Fortes, LAPLACE Universität Toulouse, Frankreich
Characterization of a 300 kW Isolated DC-DC Converter using 3.3 kV SiC-MOSFETs

Die Gewinner der drei PCIM Europe Young Engineer Awards:

Christian Schwabe, Technische Universität Chemnitz, Deutschland
Power Cycling Lifetime Investigation for Standard Packaged IGBTs under Low Temperature Swings and 50 Hz Load with Experiment and Simulation

Carsten Kempiak, Otto-von-Guericke-Universität, Deutschland
Accelerated Qualification of Highly Reliable Chip Interconnect Technology by Power Cycling Under Thermal Overload

Gard Lyng Rødal, Technisch-Naturwissenschaftliche Universität Norwegens, Norwegen
An Adaptive Current Source Gate Driver for SiC MOSFETs with Double Gate Current Injection

Jeder Award ist mit einem Preisgeld von 1.000 Euro dotiert. Die diesjährigen Konferenzsponsoren sind Infineon, Semikron, Mitsubishi Electric Europe und Wolfspeed.

Kurzfassung des PCIM Europe 2021 Best Papers (Konferenzsprache Englisch):

Characterization of a 300 kW Isolated DC-DC Converter using 3.3 kV SiC-MOSFETs
Gustavo Fortes, Philippe Ladoux, Joseph Fabre, Didier Flumian, LAPLACE University of Toulouse, France:
In the solid state transformers, efficiency is an essential criterion. It is recommended to have a high switching frequency to reduce filter elements, volume and mass of the transformer. Therefore, the concept of soft switching is indispensable for meeting these constraints. This article presents an experimental comparison regarding two different current ratings 3.3kV SiC-MOSFETs and focuses on the influence on the converter efficiency caused by the output capacitances of the devices.

Kurzfassungen der PCIM Europe 2021 Young Engineer Award Papers (Konferenzsprache Englisch):

Power Cycling Lifetime Investigation for Standard Packaged IGBTs under Low Temperature Swings and 50 Hz Load with Experiment and Simulation
Christian Schwabe, Nick Thönelt, Peter Seidel, Josef Lutz, Thomas Basler, Technical University of Chemnitz, Germany:
This paper focuses on the high cycle fatigue zone with low temperature swings for power modules, which is a new field in experimental testing. An advanced power cycling test concept, which can provide switching and conduction losses, was used. This combination allows accelerated testing with a load frequency of 50 Hz while avoiding overstressing devices with a current beyond specification. A design of experiments was developed and carried out with several million power cycling swings. Unexpectedly, the results can be fitted with standard models up to temperature swings of ΔT = 25 K. A wide range of simulations has been performed to further investigate the temperature distribution and the mechanical background. The mechanical simulation underlined the failure analysis, which exposes solder layer degradation as a main failure mode for low temperature swings.

Accelerated Qualification of Highly Reliable Chip Interconnect Technology by Power Cycling Under Thermal Overload
Carsten Kempiak, Anton Chupryn, Andreas Lindemann, Otto-von-Guericke-University; Alexander Schiffmacher, Jürgen Wilde, Albert-Ludwigs-University Freiburg; Jacek Rudzki, Frank Osterwald, Danfoss Silicon Power, Germany:
Highly reliable interconnects of an IGBT have been tested by power cycling. The test has been successfully accelerated by exceeding the specified operating conditions of the device. The approach is suitable to reduce the test time from several months to one day without changing the underlying failure mechanism, as revealed by experimental results and failure analysis. Additionally, a lifetime model is derived and compared to yet published models, revealing that the lifetime of modern power modules is much less affected by high temperatures, in particular when advanced interconnect technologies like silver-sintering are applied. Limitations and application examples are discussed as well.

An Adaptive Current Source Gate Driver for SiC MOSFETs with Double Gate Current Injection
Gard Lyng Rødal, Dimosthenis Peftitsis, Norwegian University of Science and Technology, Norway:
This paper presents the design and operating principles of a novel current-source gate driver for Silicon Carbide metal oxide semiconductor field-effect transistors with adaptive functionalities that aims to improve controllability of 𝑑𝑖/𝑑𝑡 and 𝑑𝑣/𝑑𝑡 compared to conventional totem-pole voltage source gate drivers. The proposed gate driver is capable of providing a double injection of the gate current. This is achieved by means of incorporating a full-bridge circuit with energy storing inductors as well as an auxiliary switch for providing the second current pulse. The gate current can be adjusted by properly controlling the switching operations of the driver switches. The performance of the proposed adaptive current-source gate driver is validated by simulations and experiments. Experiments has verified the operating principle of the driver, while simulations have verified the driver’s ability to control turn-on/off delay times, 𝑑𝑖/𝑑𝑡 and 𝑑𝑣/𝑑𝑡.

Die Anmeldung zur Konferenz ist auf pcim.de möglich. Das vollständige Konferenzprogramm sowie weitere Informationen zu den PCIM Europe digital days stehen auf der Veranstaltungswebsite pcim.de zur Verfügung.

Über Mesago Messe Frankfurt
Mesago mit Sitz in Stuttgart wurde 1982 gegründet und ist Veranstalter fokussierter Messen, Kongresse und Seminare mit Schwerpunkt auf Technologie. Das Unternehmen gehört zur Messe Frankfurt Group. Mesago agiert international, messeplatzunabhängig und veranstaltet pro Jahr mit 160 Mitarbeitern Messen und Kongresse für mehr als 3.300 Aussteller und über 110.000 Fachbesucher, Kongressteilnehmer und Referenten. Zahlreiche Verbände, Verlage, wissenschaftliche Institute und Universitäten sind als ideeller Träger, Mitveranstalter und Partner aufs Engste mit Mesago-Veranstaltungen verbunden. (mesago.de)

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