[发明专利]带有集成控制电路的功率电子设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求了序列号60/952778的美国临时专利申请的优先权，该申请在 2007年7月30日提出，其全部内容作为参考结合在此。

技术领域

本发明主要涉及功率电子设备，尤其是涉及带有集成控制电路的功率电子 设备。

背景技术

近年来，技术的进步，以及风格的品位发展，已经导致了在汽车设计中本 质上的变革。这些改变之一包括汽车内电气系统的复杂化，尤其是可替代燃料 车辆，例如混合动力，电动和燃料电池车辆。典型的，这种可替代燃料的车辆 使用一个或多个电动马达，也可能结合另一个致动器，以驱动车轮。另外，这 种汽车可能还包括其它马达，以及其它的高压元件，从而操纵车内其它各种系 统，例如空调。

由于可替代燃料汽车典型的仅仅包括直流(DC)电源的事实，因此直流到 交流(DC/AC)逆变器(或功率逆变器)被提供用来将直流功率转换为马达通 常所需要的交流功率。这种车辆，尤其是燃料电池车辆，也经常使用两个独立 的电压源，例如蓄电池和燃料电池，给驱动车轮的电动马达供电。因此，功率 变换器，例如直流到直流(DC/DC)变换器，典型的也被提供用来管理和转换 来自两个电压源的功率。

随着可替代燃料车辆上的电气系统的功率需求持续增长，对于这种系统的 效率和可靠性最大化的需求也不断增长。此外，为了最小化车辆的总体成本和 重量，减少电气系统内元件所需的成本和空间需求的要求也长期存在。成本增 加的一个特定根源在于许多功率逆变器传统所需的直接敷铜基板。

因此，需要提供一种功率电子设备，尤其是具有低成本，大电流以及紧凑 设计特性的逆变器。更进一步的，结合附图，前述技术领域以及背景技术，本 发明其它所需的特征与特点都将通过接下来的详细说明和所附的权利要求书而 变得显而易见。

发明内容

根据典型实施例，功率转换设备包括基板；安装在基板上并且包括用于高 功率交流马达应用的功率电子电路的半导体芯片；安装在基板上并且与半导体 芯片上的功率电子电路电气耦合的栅极驱动电路；以及安装在基板上并且与所 述栅极驱动电路电气耦合的控制电路。

根据另一个典型实施例，汽车驱动系统包括电动马达；与该电动马达耦合 的直流(DC)电源；与该电动马达和直流电源耦合的功率逆变器组件，其接收 来自直流电源的直流功率，且为所述电动马达提供交流(AC)功率；该功率逆 变器组件包括基板；安装在基板上并且包括用于将直流功率转换为交流功率的 功率电子电路的半导体芯片；安装在基板上并且与半导体芯片上的功率电子电 路电气耦合的栅极驱动电路；以及安装在基板上并且与所述栅极驱动电路电气 耦合的控制电路。

根据另一个典型实施例，功率转换设备包括带有第一面和第二面的印刷电 路板(PCB)基板；安装在基板第一面上的多个半导体芯片，该半导体芯片包 括用于高功率交流马达应用的绝缘栅双极晶体管(IGBT)；安装在所述基板第 一面并且与所述半导体芯片的IGBT电气耦合的栅极驱动电路；安装在所述基 板的第二面并且通过形成于基板过孔内的互相连接件与所述栅极驱动电路电气 耦合的控制电路；以及形成于基板内以将控制电路从所述半导体芯片隔离开来 的电磁干扰屏蔽件。

附图说明

接下来将结合以下附图对本发明进行描述，其中同样的元件采用同样的标 号，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的典型汽车的示意图；

图2是图1的汽车的逆变器组件的功率转换设备的典型布局。

具体实施方式

以下详细叙述本质上仅仅是示例，并不旨在限制本发明或本申请以及本发 明的应用。更进一步的，其不通过在前的技术领域、背景技术、发明内容或以 下的详细说明中提出的明示或暗示的理论来限制。

概括的说，这里描述的典型实施例提供了更为紧凑和更低成本的功率电子 设备。更为特别的是，典型实施例提供了具有安装在相对低成本基板上的半导 体芯片，栅极驱动电路以及控制电路的逆变器组件。