并聯式集成封裝大功率變流模組的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種并聯式集成封裝大功率變流模組，包括至少兩個相互并聯、并縱向堆疊或橫向排布的小功率子變流模塊,小功率子變流模塊包括電路部分、絕緣導熱層和散熱體，電路部分封裝設置在絕緣導熱層內，電路部分包括多個IGBT芯片和多個二極管，散熱體設置在絕緣導熱層外表面，絕緣導熱層表面還設有直流電輸入端子和交流電輸出端子，電路部分連接在直流電輸入端子和交流電輸出端子之間。此款并聯式集成封裝大功率變流模組在使用過程中，其中一部分的小功率子變流模塊損壞了，也可以確保動力系統繼續運行，以便于用戶進行下一步的補救措施。
【專利說明】并聯式集成封裝大功率變流模組
【技術領域】
[0001]本發明涉及變流模塊【技術領域】，特別是一種并聯式集成封裝大功率變流模組。
【背景技術】
[0002]大功率IGBT逆變模塊主要應用于電瓶車、電梯等動力系統中，以將直流電源轉變為高壓交流電源、并驅動動力系統中的電機。但是，目前的大功率IGBT逆變模塊主要具有以下不足:(I)其為一個整體的模塊，一旦模塊內部某一芯片損壞，則導致整個大功率IGBT逆變模塊無法工作，動力系統停止工作，帶來一定的危險性；(2)由于大功率IGBT逆變模塊采用的是大功率IGBT芯片，在同等的材質設計技術下，IGBT芯片功率越大，其體積也越大，因其工作時發熱量很大，所以，即使在靠近大功率IGBT芯片的表面位置設置散熱體(水冷或風冷等)，也難以使得大功率IGBT芯片內部的熱量散走，增加了大功率IGBT芯片損壞的風險，整個大功率IGBT逆變模塊的使用壽命也相對較差。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種結構簡單、合理，個別小功率子變流模塊損壞不影響其整體使用，散熱效果好、使用壽命長的并聯式集成封裝大功率變流模組，以克服現有技術的不足。
[0004]本發明的目的是這樣實現的:
一種并聯式集成封裝大功率變流模組，其特征在于:包括至少兩個相互并聯、并縱向堆疊或橫向排布的小功率子變流模塊，小功率子變流模塊包括電路部分、絕緣導熱層和散熱體，電路部分封裝設置在絕緣導熱層內，電路部分包括多個IGBT芯片和多個二極管，散熱體設置在絕緣導熱層外表面，絕緣導熱層表面還設有直流電輸入端子和交流電輸出端子，電路部分連接在直流電輸入端子和交流電輸出端子之間。
[0005]本發明的目的還可以采用以下技術措施解決:
作為更具體的方案，所述小功率子變流模塊內還封裝有溫度傳感器，小功率子變流模塊表面設有溫度信號輸出端子，溫度信號輸出端子與溫度傳感器電性連接。
[0006]所述絕緣導熱層燒結在散熱體表面上；所述絕緣導熱層為燒結前呈粉狀或漿狀的絕緣導熱材料；所述散熱體表面設有散熱翅片，散熱翅片之間形成有水流通道或氣流通道。或者，所述散熱體為金屬復合膜。
[0007]所述小功率子變流模塊的電路部分包括三組相輸出電路，所述直流電輸入端子包括正極輸入端和負極輸入端，所述交流電輸出端子包括三相交流輸出端；各組相輸出電路并聯在正極輸入端和負極輸入端之間；所述相輸出電路包括兩個IGBT芯片，一 IGBT芯片的集電極與正極輸入端電性連接，其發射極和另一 IGBT芯片的集電極連接后與一相交流輸出端電性連接，另一 IGBT芯片的發射極與負極輸入端電性連接；所述IGBT芯片的集電極與發射極之間并聯有二極管。
[0008]所述小功率子變流模塊的電路部分還包括濾波電容，濾波電容連接在正極輸入端和負極輸入端之間。
[0009]所述小功率子變流模塊的電路部分還包括熱繼電器，熱繼電器連接在交流輸出端子與相輸出電路之間。
[0010]所述小功率子變流模塊至少一組相對的面上分別設有相適應的配合位。
[0011]本發明的有益效果如下:
(1)此款并聯式集成封裝大功率變流模組由至少兩個相互并聯、并縱向堆疊或橫向排布的小功率子變流模塊構成，在使用過程中，其中一部分的小功率子變流模塊損壞了，也可以確保動力系統繼續運行，以便于用戶進行下一步的補救措施；
(2)由于小功率子變流模塊表面都具有散熱體，所以可以使得大功率變流模組的外表面和內部都可以同時散熱，提高其使用壽命；
(3)由于小功率子變流模塊的體積比現有大功率的變流模塊體積小，所以，同樣在其表面散熱，小功率子變流模塊更有效地將其內部的主要發熱元件IGBT芯片內部熱量帶走，進一步提聞其使用壽命；
(4)即使某一小功率子變流模塊損壞了，也只需單獨更換，以減少維護成本；
(5)由于小功率子變流模塊工作過程中IGBT芯片的溫度能直接反應其正常與否，在小功率子變流模塊內設置溫度傳感器，在工作過程中通過溫度信號來判斷小功率子變流模塊的狀態，以便及時作出進步一的補救措施，避免小功率子變流模塊損壞。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明一實施例結構示意圖。
[0013]圖2為小功率子變流模塊電路部分接線圖。
[0014]圖3為本發明與三相電機及直流電源連接后結構示意圖。
[0015]圖4為本發明另一實施例結構示意圖。
[0016]圖5為本發明又一實施例結構示意圖。
[0017]圖6為圖5中小功率子變流模塊結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述。
[0019]實施例一，參見圖1和圖2所示，一種并聯式集成封裝大功率變流模組，包括至少兩個相互并聯、并縱向堆疊的小功率子變流模塊2(本實施例為三個小功率子變流模塊2縱向堆疊且并聯連接，可以根據實際需要，做成是由兩個、四個、五個等堆疊在一起，形成大功率的變流模組)，小功率子變流模塊2包括電路部分4、絕緣導熱層3和散熱體1，電路部分4封裝設置在絕緣導熱層3內，電路部分4包括多個IGBT芯片7和多個二極管8，散熱體I設置在絕緣導熱層3外表面，絕緣導熱層3表面還設有直流電輸入端子和交流電輸出端子，電路部分4連接在直流電輸入端子和交流電輸出端子之間。
[0020]所述小功率子變流模塊2內還封裝有溫度傳感器6，小功率子變流模塊2表面設有溫度信號輸出端子22,溫度信號輸出端子22與溫度傳感器6電性連接。
[0021]所述絕緣導熱層3燒結在散熱體I表面上，所述絕緣導熱層3為燒結前呈粉狀或漿狀的絕緣導熱材料(或者，所述散熱體I為金屬復合膜)。所述絕緣導熱材料為環氧粉末料或陶瓷可燒結材料等。
[0022]所述散熱體I表面設有散熱翅片11，散熱翅片11之間形成有氣流通道12，以通過對流通風的形式散熱，氣流方向見圖1中A箭頭所示，氣流可以流經大功率變流模組的內部和外部，以充分散熱。
[0023]所述小功率子變流模塊2的電路部分4包括三組相輸出電路，所述直流電輸入端子包括正極輸入端21和負極輸入端23，所述交流電輸出端子包括三相交流輸出端10 U、v、w);各組相輸出電路并聯在正極輸入端21和負極輸入端23之間；所述相輸出電路包括兩個IGBT芯片7，一 IGBT芯片7的集電極與正極輸入端21電性連接，其發射極和另一 IGBT芯片7的集電極連接后與一相交流輸出端電性連接，另一 IGBT芯片7的發射極與負極輸入端23電性連接；所述IGBT芯片7的集電極與發射極之間并聯有二極管8。
[0024]所述小功率子變流模塊2的電路部分4還包括濾波電容5，濾波電容5連接在正極輸入端21和負極輸入端23之間。
[0025]所述小功率子變流模塊2的電路部分4還包括熱繼電器9，熱繼電器9連接在交流輸出端子與相輸出電路之間。
[0026]所述小功率子變流模塊2至少一組相對的面上分別設有相適應的配合位，配合位可以是凹凸配合位，也可以是扣位，或者，小功率子變流模塊2可以通過連接件連接在一起，圖中未示出。
[0027]其工作原理是:參見圖3所示，以大功率變流模組與三相電機M連接為例，將各個小功率子變流模塊2中相同的端子相互并聯在一起，且各個小功率子變流模塊2縱向堆疊(見圖1所示)，然后將三相交流輸出端10與三相電機M連接，大功率變流模組通上直流電源后，三相電機M即可工作。由于小功率子變流模塊2中IGBT芯片7的溫度能直接反應其正常與否，在工作過程中通過溫度信號來判斷小功率子變流模塊2的狀態，以便及時作出進步一的補救措施，避免小功率子變流模塊2損壞。由于大功率變流模組由多個小功率子變流模塊2構成，其中一個或多個小功率子變流模塊2也不至于讓三相電機M停止工作，可以在關鍵時刻，讓動力系統繼續工作至某一狀態。
[0028]實施例二，與實施例一的區別在于:參見圖4所示，各個小功率子變流模塊2相互并聯連接，且橫向排布連接在一起。
[0029]實施例三,與實施例一的區別在于:參見圖5和圖6所不,所述散熱體I表面設有散熱翅片11，散熱翅片11之間形成有水流通道13，以通過往水流通道13中注水或冷卻液，即可實現液冷的方式對小功率子變流模塊2散熱。水流通道13可以是兩端開口的細長通道，當上下兩個小功率子變流模塊2堆疊時，可以將上下兩個小功率子變流模塊2首尾的兩個開口通過水管40串聯，上下兩個小功率子變流模塊2之間應設置密封圈30，位于外側的散熱體I表面應依次連接密封圈30和蓋板20，以將水流通道13的端面遮蓋。
[0030]其中，水流的方向見圖5所示，B箭頭為進水方向，C箭頭為出水方向，水流可以流經大功率變流模組的內部和外部，以充分散熱。
[0031]上述水流通道可以位于散熱體內部、并與散熱體一體鑄造成型；或者，水流通道為獨立的附件，附設在散熱體外表面。水流通道內主要流通冷卻液、水等具有散熱功能的流動介質，以提聞散熱效果。
【權利要求】
1.一種并聯式集成封裝大功率變流模組，其特征在于:包括至少兩個相互并聯、并縱向堆疊或橫向排布的小功率子變流模塊，小功率子變流模塊包括電路部分、絕緣導熱層和散熱體，電路部分封裝設置在絕緣導熱層內，電路部分包括多個IGBT芯片和多個二極管，散熱體設置在絕緣導熱層外表面，絕緣導熱層表面還設有直流電輸入端子和交流電輸出端子，電路部分連接在直流電輸入端子和交流電輸出端子之間。
2.根據權利要求1所述并聯式集成封裝大功率變流模組，其特征在于:所述小功率子變流模塊內還封裝有溫度傳感器，小功率子變流模塊表面設有溫度信號輸出端子，溫度信號輸出端子與溫度傳感器電性連接。
3.根據權利要求1所述并聯式集成封裝大功率變流模組，其特征在于:所述絕緣導熱層燒結在散熱體表面上。
4.根據權利要求3所述并聯式集成封裝大功率變流模組，其特征在于:所述絕緣導熱層為燒結前呈粉狀或漿狀的絕緣導熱材料。
5.根據權利要求1所述并聯式集成封裝大功率變流模組，其特征在于:所述散熱體表面設有散熱翅片，散熱翅片之間形成有水流通道或氣流通道。
6.根據權利要求1所述并聯式集成封裝大功率變流模組，其特征在于:所述散熱體為金屬復合膜。
7.根據權利要求1所述并聯式集成封裝大功率變流模組，其特征在于:所述小功率子變流模塊的電路部分包括三組相輸出電路，所述直流電輸入端子包括正極輸入端和負極輸入端，所述交流電輸出端子包括三相交流輸出端； 各組相輸出電路并聯在正極輸入端和負極輸入端之間； 所述相輸出電路包括兩個IGBT芯片，一 IGBT芯片的集電極與正極輸入端電性連接，其發射極和另一 IGBT芯片的集電極連接后與一相交流輸出端電性連接，另一 IGBT芯片的發射極與負極輸入端電性連接； 所述IGBT芯片的集電極與發射極之間并聯有二極管。
8.根據權利要求7所述并聯式集成封裝大功率變流模組，其特征在于:所述小功率子變流模塊的電路部分還包括濾波電容，濾波電容連接在正極輸入端和負極輸入端之間。
9.根據權利要求7或8所述并聯式集成封裝大功率變流模組，其特征在于:所述小功率子變流模塊的電路部分還包括熱繼電器，熱繼電器連接在交流輸出端子與相輸出電路之間。
10.根據權利要求1所述并聯式集成封裝大功率變流模組，其特征在于:所述小功率子變流模塊至少一組相對的面上分別設有相適應的配合位。
【文檔編號】H05K7/20GK104377969SQ201410609452
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月4日 優先權日:2014年11月4日
【發明者】孔星 申請人:廣東明路電力電子有限公司