摘 要 作为人类历史上最重要的能源，电能在促进人类文明历程中扮演着重要的角色，推动人类社会先后进入工业化和信息化。随着科学技术的发展和进步，电能在生产、输送以及利用等方式和以前相比明显改善。笔者在本文中首先分析了电力电子集成技术的概念和重要意义，然后探讨了集成技术的形式和层次，最后分析了研究的现状以及发展方向，以期进一步提升电力电子集成技术的运用和发展。
【关键词】电力 电子集成 现状 趋势
我们在研发电力电子技术以及生产、维护装置上要投入大量的人力、物力，因此极大的限制了电力电子装置的普及使用，让电能使用技术的进步和发展被约束。根据相关研究表明，电力电子集成技术是制约电力电子技术发展的主要原因。因此深入的研究电力电子集成技术对电力电子技术的普及具有重要的现实意义。笔者在本文中首先分析了电力电子集成技术的概念和重要意义，然后探讨了集成技术的形式和层次，最后分析了研究的现状以及发展方向，以期进一步提升电力电子集成技术的运用和发展。
1 电力电子集成技术的概念和重要意义
1.1 概念
早在几十年前就已经出现电力电子集成概念，1946年，在美国诞生第一台计算机——ENIAC，随着计算机技术的发展和进步，出现了晶体管计算机，由此出现集成电路。集成电路的出现让人类科技获得突飞猛进的发展和进步，出现了早期的单片集成，同时初步形成集成的片内系统（System On Chip—SOC）理念。但是在单片集成上存在显著地问题如导热、电流小等，这些情况致使单片集成的适用范围难以普及。当前，电力电子集成化思想已逐渐明确，以电力电子功率模板为基础对单片集成技术进行革新，形成了更加完善的集成化理念。
1.2 重要意义
电力电子集成技术的提升和电力电子行业的发展息息相关。这对复杂的电力电子集成系统的研发比较有利，会有效的降低设计成本以及设计的人力、物力投入，进一步创新电力电子行业的技术，对电力、能源以及工业生产的自动化产生深远的影响。同时电力电子领域的技术密集产业以及劳动等问题可以被电力电子集成技术的发展和进步过程中很好的解决。
2 集成技术的不同层次和形式
2.1 单片集成
在加工的过程中使用半导体集成电路方法是在同一片硅片上集成制作电力电子电路中的功率器件、驱动、控制和保护电路，其主要思想为SOC单片系统概念。和其他集成方式相比，这种集成方式的集成度最高，比较适合自动化、大批量生产，成本较低，但是制造工艺差别较大，还存在传热、高压隔离等问题。所以单片集成的难度较高，当前使用的范围较小。随着新型半导体材料制造工艺的进步和提升，其会有较大的发展，大功率是未来发展的方向。
2.2 混合集成
所谓的混合集成技术，是一种封闭操作的混合技术，其主要是在一块模版中组合功率器件、保护电路等相关的硅片，进而通过相互独立的工作形式形成一个个独立的工作的单元。该混合集成技术能够把产品加工过程中高压隔离等问题很好的解决，同时具有高密度集成的优点，由于具有体积小、质量轻等特性，在电子集成领域被广泛的运用。但是因为其内部存在电磁兼容的问题，需要进一步提升其可靠性。
2.3 系统集成
机器的有机组装被大量有实体设备的出现而实现，对组合和搭配合理的制定可以形成机器系统。因为电力电子技术在不断变化之中，对系统进行集成的过程中，进行系统集成可以使用电路设备以及和此相关的设备，进一步提升系统的完整性。功能是集成的重点，集成不同的功能能够发挥更大的作用，同时要求的集成技术要求较低。运用这样的方式集成组合系统，和未集成的系统相比，其不仅体积较大而且重量也很大，集成线路所具备的优势无法系统的发挥。
3 主要研究内容及现状
3.1 电力电子集成模块的电路技术和磁技术
集成模块是电力电子集成模块研究的主要内容，作为一种主电路其具有一定的通用性能，其中还具有驱动电路、控制电路等原件，具有较高的技术性。在选择研究目标以及性能提高上具有显著的作用，使用的工程中能耗会被进一步降低，该技术方案可靠性较强。在研究主电路的过程中可以使用直流/交流变换电力开关等器件，保障有效的使用电子集成模块。
3.2 新型电力电子器件
在研究新型电力电子器件的时候，SiC器件和Si器件是研究的主要对象，主要研究改进工艺，我们主要致力于研究怎样有效地降低器件的损耗，保障发热水平，开发模块的散热装置。
3.3 电力电子集成模块的封装技术
混合集成是国内在电力电子集成方面的主要方式，所要要重点的研究电力电子集成模块的封装技术。当前铝丝键合技术是集成上使用的主要技术，不仅更便于使用，而且投入的成本较低；但是也具有一定的缺点：
（1）没有较大的键和点面积、传递热速度较慢；热点比较集中，容易出现芯片局部过热的情况，破坏芯片。
（2）电流不易扩散容易在局部集中，在开关等绝缘处较易出现过电情况。
（3）铝丝之间的电流分布不均匀，出现的电流会集中在局部。
所以在对键和技术进行研究的同时，可能会有很多问题，因此我们主要对多芯片模块技术进行研究。对其进行研究，不仅要借鉴加工以及组装集成电路的方法，同时在安装的时候还需要集中不同的裸片，开展多层的互联工作，保障制作的模块具有完整的功能。
3.4 电力电子集成模块的计算机仿真、辅助设计理论和方法
IPEM具有较高的集成度，同时工艺以及结构相对复杂，其设计的领域以及技术问题比较多如：电路、控制、材料、传热等，必须在计算机仿真以及辅助设计工作，但是现在开发出的软件不能胜任这项工作，要集中电磁场、传热、电路等多种仿真和辅助设计工具有效的结合才能实现目的，这给仿真和辅助设计工具的开发提出的更高的要求。
4 电力电子集成技术的发展趋势
如今，新型半导体材料的改善以及加工工艺的提升，未来单片集成的方向和发展趋势必然为大功率，这有利于适用范围的扩大和推广使用。混合集成的集成程度以及技术上的发展优势比较突出，所以，未来电力电子集成技术而言，市场前景比较大。深入的研究电力电子集成模块的磁技术和电路技术并对其加以改善，有效的提升电路的性能，降低损耗。今后，电力电子集成技术的发展方向为功率原件、电路元件等效应集成上发展。保障高度集成元件内部，让生产成本更低，满足自动化生产的需要。
5 结束语
随着电力电子技术的产生和发展我们利用电能的方式发生了很大的改变。同时人们使用电能的观念也由于电力电子技术的发展而有所改变。但是就电力电子技术的实际发展情况来看，存在的主要问题为电力电子装置的应用范围有限。对集成技术的现状进行研究，分析电力电子集成技术未来的发展趋势，和实际的科学技术有效的集合在一起，采用最优的集成形式，有效的推进实用化、产业化集成技术的发展。
参考文献
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作者简介
潘元忠（1963-）男，壮族，广西壮族自治区上林县人。大学本科学历。现供职于广西水利电力职业技术学院，主要研究方向为电工基础、电子技术。
作者单位
广西水利电力职业技术学院 广西壮族自治区南宁市 530221
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