智能功率模塊和電力電子設備制造技術

本發明專利技術提供了一種智能功率模塊和電力電子設備，其中，智能功率模塊包括：第一上橋臂快速恢復二極管，第一上橋臂快速恢復二極管的陰極連接至第一相上橋臂IGBT的集電極，第一上橋臂快速恢復二極管的陽極連接至上橋臂指定端；第一下橋臂快速恢復二極管，第一下橋臂快速恢復二極管的陽極連接至第一相下橋臂IGBT的發射極，第一下橋臂快速恢復二極管的陰極連接至下橋臂指定端。通過本發明專利技術技術方案，可最大程度提升智能功率模塊熱失效分析能力，并且從熱的角度改善智能功率模塊的可靠性。

Intelligent power module and power electronic equipment

The invention provides an intelligent power module and power electronic equipment, the intelligent power module includes a first arm fast recovery diode, the cathode on the first leg of the fast recovery diode is connected to the first phase of bridge arm of IGBT collector, the first anode arm fast recovery diode is connected with the first arm specified end the first bridge arm; fast recovery diode, anode first bridge arm fast recovery diode is connected to the first phase bridge arm IGBT, cathode of the first bridge arm fast recovery diode connected to the specified end bridge arm. Through the technical proposal of the invention, the capability of thermal failure analysis of the intelligent power module can be promoted to the maximum extent, and the reliability of the intelligent power module can be improved from the thermal point of view.

【技術實現步驟摘要】
智能功率模塊和電力電子設備
本專利技術涉及智能功率模塊
，具體而言，涉及一種智能功率模塊和一種電力電子設備。
技術介紹
智能功率模塊，即IPM(IntelligentPowerModule)，是一種將電力電子和集成電路技術結合的功率驅動器件(DeriverIntegratedCircuit，即DriverIC)。由于具有高集成度、高可靠性等優勢，智能功率模塊贏得越來越大的市場，尤其適合于驅動電機的變頻器及各種逆變電源，是變頻調速、冶金機械、電力牽引、伺服驅動和變頻家電常用的電力電子器件。現有智能功率模塊100的電路結構如圖1所示：HVIC(HighVoltageintegratedcircuit，高壓集成控制電路)管101的VCC端作為上述智能功率模塊100的低壓區供電電源正端VCC(H)，VCC(H)一般為15V；LVIC(LowVoltageintegratedcircuit，低壓集成控制電路)管102的VCC端作為上述智能功率模塊100的低壓區供電電源正端VCC(L)，VCC(L)一般為15V；上述HVIC管101的IN(UH)端作為上述智能功率模塊100的U相上橋臂輸入端UHIN；上述HVIC管101的IN(VH)端作為上述智能功率模塊100的V相上橋臂輸入端VHIN；上述HVIC管101的IN(WH)端作為上述智能功率模塊100的W相上橋臂輸入端WHIN；上述LVIC管102的IN(UL)端作為上述智能功率模塊100的U相下橋臂輸入端ULIN；上述LVIC管102的IN(VL)端作為上述智能功率模塊100的V相下橋臂輸入端VLIN；上述LVIC管102的IN(WL)端作為上述智能功率模塊100的W相下橋臂輸入端WLIN；在此，上述智能功率模塊100的U、V、W三相的六路輸入接收0～5V的輸入信號；上述HVIC管101的COM端與上述LVIC管102的COM端相連；上述LVIC管102的COM端作為上述智能功率模塊100的低壓區供電電源負端COM；上述HVIC管101的UVB端作為上述智能功率模塊100的U相高壓區供電電源正端VB(U)；上述HVIC管101的OUT(UH)端與U相上橋臂IGBT管121的柵極相連；上述HVIC管101的UVS端與上述IGBT管121的發射極、FRD管111的陽極、U相下橋臂IGBT管124的集電極、FRD管114的陰極相連，并作為上述智能功率模塊100的U相高壓區供電電源負端U；上述HVIC管101的VVB端作為上述智能功率模塊100的U相高壓區供電電源正端VB(V)；上述HVIC管101的OUT(VH)端與V相上橋臂IGBT管123的柵極相連；上述HVIC管101的VVS端與上述IGBT管122的發射極、FRD管112的陽極、V相下橋臂IGBT管125的集電極、FRD管115的陰極相連，并作為上述智能功率模塊100的W相高壓區供電電源負端V；上述HVIC管101的WVB端作為上述智能功率模塊100的W相高壓區供電電源正端VB(W)；上述HVIC管101的OUT(WH)端與W相上橋臂IGBT管123的柵極相連；上述HVIC管101的WVS端與上述IGBT管123的發射極、FRD管113的陽極、W相下橋臂IGBT管126的集電極、FRD管116的陰極相連，并作為上述智能功率模塊100的W相高壓區供電電源負端W；上述LVIC管102的OUT(UL)端與上述IGBT管124的柵極相連；上述LVIC管102的OUT(VL)端與上述IGBT管125的柵極相連；上述LVIC管102的OUT(WL)端與上述IGBT管126的柵極相連；上述IGBT管124的發射極與上述FRD管114的陽極相連，并作為上述智能功率模塊100的U相低電壓參考端NU；上述IGBT管125的發射極與上述FRD管115的陽極相連，并作為上述智能功率模塊100的V相低電壓參考端NV；上述IGBT管126的發射極與上述FRD管116的陽極相連，并作為上述智能功率模塊100的W相低電壓參考端NW；上述IGBT管121的集電極、上述FRD管111的陰極、上述IGBT管122的集電極、上述FRD管112的陰極、上述IGBT管123的集電極、上述FRD管113的陰極相連，并作為上述智能功率模塊100的高電壓輸入端P，P一般接300V。上述HVIC管101的作用是：將輸入端IN(UH)、IN(VH)、IN(WH)的0～5V的邏輯信號分別傳到輸出端OUT(UH)、OUT(VH)、OUT(WH)，OUT(UH)、OUT(VH)、OUT(WH)是VS～VS+15V的邏輯信號。上述LVIC管101的作用是：將輸入端IN(UL)、IN(VL)、IN(WL)的0～5V的邏輯信號傳到輸出端OUT(UL)、OUT(VL)、OUT(WL)，OUT(UL)、OUT(VL)、OUT(WL)是0～15V的邏輯信號。圖2示出了現有智能功率模塊100的結構。上述智能功率模塊100具有如下結構，其包括：電路基板206；設于上述電路基板206表面上的絕緣層207上形成的上述電路布線208；被固定在上述電路布線208上的上述IGBT管121～126、上述FRD管111～116、上述HVIC管101等元器件；連接元器件和上述電路布線208的金屬線205；與上述電路布線208連接的引腳201；上述電路基板206的至少一面被密封樹脂202密封，為了提高密封性，會將電路基板206全部密封，為了提高散熱性，會使上述鋁基板206的背面露出到外部的狀態下進行密封。下面結合圖3對現有技術的智能功率模塊的熱分析過程進行說明。如圖3所示，所述IGBT為受測試器件，IGBT集電極與用于測量受測試IGBT溫度的測試電流Im正極相連，并且與加熱電流Ih的正極通過開關S相連。Ih、Im的負極與IGBT發射極相連并接地。所述電壓源控制IGBT的通斷。測試過程中，電壓表用于進行全程的IGBT壓降的測量。在熱特性表征電路中，加熱電流切斷后電流分布的情況。由于測試電流Im在流入受測試IGBT時，由于并聯FRD存在漏電流Ileak，流入IGBT的電流減小，測試的電壓變小，所以溫度不能準確測量，熱特性也就不能準確表征。另外，在實際電路中，連接到受測試IGBT有各種雜散電容和雜散電感，這些雜散電路會使得加熱大電流切斷時，會在受測試IGBT兩端產生瞬時的振蕩電壓，會使并聯的FRD(FastRecoveryDiode，快速恢復二極管)產生額外的電流IP。振蕩電壓會使FRD產生正向導通，也會強迫它判斷，這樣的過程，使得FRD產生反向恢復電流，正反饋地影響到了對受測試IGBT的電壓測量，使得IGBT有效溫度測量時間推后。基于以上的分析，FRD兩極與IGBT的兩極相連，會使得熱特性表征難以準確有效。
技術實現思路
本專利技術旨在至少解決現有技術或相關技術中存在的技術問題之一。為此，本專利技術的一個目的在于提出了一種智能功率模塊。為實現上述目的，根據本專利技術的第一方面的實施例，提出了一種智能功率模塊，包括：第一上橋臂快速恢復二極管，第一上橋臂快速恢復二極管的陰極連接至第一相上橋臂IGBT的集電極，第一上橋臂快速恢復二極管的陽極連接至上橋臂指定端；第一下橋臂快速恢復二極管，第一下橋臂快速恢復二極管的陽本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種智能功率模塊，所述智能功率模塊包括：高壓輸入端、第一相上橋臂信號輸出端、第二相上橋臂信號輸出端和第三相上橋臂信號輸出端、第一相下橋臂信號輸出端、第二相下橋臂信號輸出端和第三相下橋臂信號輸出端、電連接至所述第一相上橋臂信號輸出端的上橋臂指定端，以及電連接至所述第一相下橋臂信號輸出端的下橋臂指定端；第一集成控制電路，設有第一相上橋臂正極驅動端、第二相上橋臂正極驅動端和第三相上橋臂正極驅動端，以及設有第一相上橋臂負極驅動端、第二相上橋臂負極驅動端和第三相上橋臂負極驅動端；第一相上橋臂IGBT，所述第一相上橋臂IGBT的基極連接至所述第一相上橋臂驅動端，所述第一相上橋臂IGBT的集電極連接至所述高壓輸入端，所述第一相上橋臂IGBT的發射極同時連接至所述第一相上橋臂負極驅動端和所述第一相上橋臂信號輸出端；第二相上橋臂IGBT，所述第二相上橋臂IGBT的基極連接至所述第二相上橋臂驅動端，所述第二相上橋臂IGBT的集電極連接至所述高壓輸入端，所述第二相上橋臂IGBT的發射極同時連接至所述第二相上橋臂負極驅動端和所述第二相上橋臂信號輸出端；第三相上橋臂IGBT，所述第三相上橋臂IGBT的基極連接至所述第二相上橋臂驅動端，所述第三相上橋臂IGBT的集電極連接至所述高壓輸入端，所述第三相上橋臂IGBT的發射極同時連接至所述第三相上橋臂負極驅動端和所述第三相上橋臂信號輸出端；第二集成控制電路，設有第一相下橋臂正極驅動端、第二相下橋臂正極驅動端和第三相下橋臂正極驅動端，以及設有第一相下橋臂負極驅動端、第二相下橋臂負極驅動端和第三相下橋臂負極驅動端；與所述第一相上橋臂IGBT對稱設置的第一相下橋臂IGBT，所述第一相下橋臂IGBT的基極連接至所述第一相下橋臂驅動端，所述第一相下橋臂IGBT的集電極連接至所述高壓輸入端，所述第一相下橋臂IGBT的發射極同時連接至所述第一相下橋臂負極驅動端和所述第一相下橋臂信號輸出端；與所述第二相上橋臂IGBT對稱設置的第二相下橋臂IGBT，所述第二相下橋臂IGBT的基極連接至所述第二相下橋臂驅動端，所述第二相下橋臂IGBT的集電極連接至所述高壓輸入端，所述第二相下橋臂IGBT的發射極同時連接至所述第二相下橋臂負極驅動端和所述第二相下橋臂信號輸出端；與所述第三相上橋臂IGBT對稱設置的第二相下橋臂IGBT，所述第三相下橋臂IGBT的基極連接至所述第三相下橋臂驅動端，所述第三相下橋臂IGBT的集電極連接至所述高壓輸入端，所述第三相下橋臂IGBT的發射極同時連接至所述第三相下橋臂負極驅動端和所述第三相下橋臂信號輸出端，其特征在于，所述智能功率模塊還包括：第一上橋臂快速恢復二極管，所述第一上橋臂快速恢復二極管的陰極連接至所述第一相上橋臂IGBT的集電極，所述第一上橋臂快速恢復二極管的陽極連接至所述上橋臂指定端；第一下橋臂快速恢復二極管，所述第一下橋臂快速恢復二極管的陽極連接至所述第一相下橋臂IGBT的發射極，所述第一下橋臂快速恢復二極管的陰極連接至所述下橋臂指定端。...

【技術特征摘要】
1.一種智能功率模塊，所述智能功率模塊包括：高壓輸入端、第一相上橋臂信號輸出端、第二相上橋臂信號輸出端和第三相上橋臂信號輸出端、第一相下橋臂信號輸出端、第二相下橋臂信號輸出端和第三相下橋臂信號輸出端、電連接至所述第一相上橋臂信號輸出端的上橋臂指定端，以及電連接至所述第一相下橋臂信號輸出端的下橋臂指定端；第一集成控制電路，設有第一相上橋臂正極驅動端、第二相上橋臂正極驅動端和第三相上橋臂正極驅動端，以及設有第一相上橋臂負極驅動端、第二相上橋臂負極驅動端和第三相上橋臂負極驅動端；第一相上橋臂IGBT，所述第一相上橋臂IGBT的基極連接至所述第一相上橋臂驅動端，所述第一相上橋臂IGBT的集電極連接至所述高壓輸入端，所述第一相上橋臂IGBT的發射極同時連接至所述第一相上橋臂負極驅動端和所述第一相上橋臂信號輸出端；第二相上橋臂IGBT，所述第二相上橋臂IGBT的基極連接至所述第二相上橋臂驅動端，所述第二相上橋臂IGBT的集電極連接至所述高壓輸入端，所述第二相上橋臂IGBT的發射極同時連接至所述第二相上橋臂負極驅動端和所述第二相上橋臂信號輸出端；第三相上橋臂IGBT，所述第三相上橋臂IGBT的基極連接至所述第二相上橋臂驅動端，所述第三相上橋臂IGBT的集電極連接至所述高壓輸入端，所述第三相上橋臂IGBT的發射極同時連接至所述第三相上橋臂負極驅動端和所述第三相上橋臂信號輸出端；第二集成控制電路，設有第一相下橋臂正極驅動端、第二相下橋臂正極驅動端和第三相下橋臂正極驅動端，以及設有第一相下橋臂負極驅動端、第二相下橋臂負極驅動端和第三相下橋臂負極驅動端；與所述第一相上橋臂IGBT對稱設置的第一相下橋臂IGBT，所述第一相下橋臂IGBT的基極連接至所述第一相下橋臂驅動端，所述第一相下橋臂IGBT的集電極連接至所述高壓輸入端，所述第一相下橋臂IGBT的發射極同時連接至所述第一相下橋臂負極驅動端和所述第一相下橋臂信號輸出端；與所述第二相上橋臂IGBT對稱設置的第二相下橋臂IGBT，所述第二相下橋臂IGBT的基極連接至所述第二相下橋臂驅動端，所述第二相下橋臂IGBT的集電極連接至所述高壓輸入端，所述第二相下橋臂IGBT的發射極同時連接至所述第二相下橋臂負極驅動端和所述第二相下橋臂信號輸出端；與所述第三相上橋臂IGBT對稱設置的第二相下橋臂IGBT，所述第三相下橋臂IGBT的基極連接至所述第三相下橋臂驅動端，所述第三相下橋臂IGBT的集電極連接至所述高壓輸入端，所述第三相下橋臂IGBT的發射...

【專利技術屬性】
技術研發人員：梁海星，馮宇翔，
申請(專利權)人：廣東美的制冷設備有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44