[发明专利]一种应用于升压转换器的功率模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于升压转换器的4-引线TO-247封装的功率模块。

背景技术

开关电源升压转换器在包括空调、液晶电视电源板等在内的家用电器中有着普遍的应用，尤其是在中大功率，有着功率因数标准的应用中，升压转换器得到了更广泛的应用。图1显示了一种常规的升压转换器的主体电路，主要包括主控IC(用于控制IGBT210的开关)、升压电感、整流桥、带并联二极管FRD的绝缘栅极双极性晶体管IGBT210、快恢复二极管FRD220和输出稳压电容。其中IGBT210的集电极和FRD220的阳极以常规方式连接在一起，FRD220的阴极为输出端。

绝缘栅极双极性晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)兼有金属氧化物半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)的高输入阻抗和低导通压降两方面优点，非常适合应用于600V及以上的变频器、开关电源等领域。快恢复二极管(Fast Recover Diode，FRD)具有开关特性好，反向恢复时间短的特点，主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中。IGBT器件和FRD器件的成本都比较高，在升压转换器中占的比重也是比较大的。

目前升压转换器中的IGBT器件有两种，一种是采用特殊的工艺将IGBT和FRD集成为一个晶粒后封装，或是使用单管IGBT和单管二极管FRD塑封在一起的，作为IGBT器件使用(主要应用于谐振等需要二极管FRD续流的电路)，如图1中的IGBT210。另一种是使用单管IGBT塑封作为IGBT器件使用，如图2中的IGBT230。而升压转换器在原理上，使用IGBT210或者使用IGBT230，其效果是一样的。但是单管IGBT230由于应用范围没有IGBT210广泛，所以供应商的产能不足，产品线成本过高，导致单管IGBT230较之IGBT210在价格上是相差无几的，那么在升压转换器的应用上或是选择IGBT210，或是选择和IGBT210价格一样的单管IGBT230。也就是说，采用图1或图2所示的方案，对于电器方案厂商，成本是一样的，并没有因为图2所示方案中，IGBT 230中不包封或者不集成二极管FRD晶粒而减少。

为缩减电器电源方案的成本，节省电路板(Printed Circuit Board，PCB)的面积，并减少将多个器件安装在一块散热器上的麻烦，迫切地需要一种新的功率模块。

发明内容

本发明提供了一种应用于升压转换器的4-引线TO-247封装的功率模块，将晶粒IGBT310和晶粒FRD320封装在一个功率模块300中，如图3所示，从而使升压转换器的成本更低，PCB空间得到节省，减少器件安装上的麻烦。

本发明公开了一种功率模块，包括：至少一个引线框架，其上分别承载有晶粒IGBT和晶粒FRD，并覆于铜片上；所述晶粒IGBT的栅极通过引线结合器电气连接至栅极引线，发射极通过引线结合器电气连接至发射极引线；所述晶粒FRD的阴极与阴极引线电气相连接，所述晶粒FRD的阳极、所述晶粒IGBT的集电极以及集电极引线电气连接，所述晶粒FRD的阴极锡焊在引线框架上；一种密封剂，用于将所述引线框架、晶粒IGBT、晶粒FRD、引线结合器、部分栅极引线、发射极引线、阴极引线、集电极引线密封。

本发明还公开了一种一种应用于升压转换器的功率模块，其包括：一个引线框架覆于铜片上，其上承载有晶粒IGBT和晶粒FRD，所述引线框架还包括一集电极引线端；所述晶粒IGBT的栅极通过引线结合器连接至栅极引线，发射极通过引线结合器连接至发射极引线；若所述晶粒FRD的阴极通过引线结合器连接至阴极引线，所述晶粒FRD阳极和所述晶粒IGBT的集电极覆于所述引线框架上，并以此实现连接；一种密封剂，用于将所述引线框架、晶粒IGBT、晶粒FRD、引线结合器、部分栅极引线、发射极引线、阴极引线、集电极引线密封。

我们对本发明中比较重要的特征进行了简要的概述，以便能更好的理解下面的详细说明，也更加容易了解本发明对这一技术所做出的贡献。连同以下附图和说明，能够更好的理解本发明的一些特征和优点。

附图说明

图1是一种采用带二极管FRD的IGBT的升压转换器主体电路图；

图2是一种采用不带二极管FRD的IGBT的升压转换器主体电路图；

图3是本发明功率模块的框图；

图4是采用本发明功率模块的升压转换器主体电路图；