[实用新型]一种开关磁阻电机控制器的主功率电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种开关磁阻电机控制器的主功率电路，尤其是涉及一种适用于开关磁阻电机控制器的不对称半桥型主功率电路。 

背景技术

开关磁阻电机为双凸极结构，根据“磁阻最小原理”运行。开关磁阻电机控制器用于驱动开关磁阻电机运转，其主功率电路型式之一为不对称半桥型式，各相之间可以独立控制，方便实现斩波和零压续流，使用灵活方便。三相不对称半桥型主功率电路如图1所示。开关磁阻电机每相包括上下两个开关器件VT1、VT2和两个续流二极管VD1、VD2。当一相上两个开关器件打开时，由电源Us向电机绕组供电；当两个开关器件关断时，相电流通过两个续流二极管反压续流，将电机绕组磁场储能迅速回馈到Us，实现快速换相。而当关闭一相上一个开关器件，电机绕组电流在另一组开关器件和续流二极管间零压续流。可见，开关磁阻电机控制器主功率电路需开关器件和续流二极管单独布置，所需功率器件较多。 

在大功率和高电压的开关磁阻电机控制器中，GTO（通常采用门极关断晶闸管）、GTR（功率晶体管或达林顿晶体管）IGBT（和绝缘栅双极晶体管）作为开关器件。GTO耐压等级高、过流强、控制复杂，用于大容量高电压场合。GTR控制方便，但控制功率较高。IGBT是由BJT（双极型三极管）和MOSFET（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，开通和关断控制方便，驱动功率小且饱和压降低，在高压开关磁阻电机控制器广泛使用。 

在低电压、小功率、低成本开关磁阻电机控制器中经常采用的MOSFET （金属-氧化层-半导体-场效晶体管）构成主功率电路。MOSFET驱动电流小、开关速度快，广泛应用于低压场合，但承载电流较低，在较大功率场合需并联使用。通用MOSFET电路结构如图2所示，MOSFET3个引脚1、2、3分别为G（栅极）、D（源极）、S（漏极）。 

MOSFET封装方式分为贴片封装和直插封装两种。贴片MOSFET器件，如图3（a）所示的D2PAK形式，需表贴焊接在铜基板上，制作成本高，焊接工艺复杂，且因铜基板和MOSFET间需增加绝缘材料，散热性能较差。直插MOSFET器件，如图3（b）所示的TO-247形式，一般采用铜排安装，制作成本高，定位精度差，焊接困难，安装复杂；也可以采用PCB板焊接的方式，但不适合较大功率控制器需求，且普通PCB板布线覆铜薄，难以承载较大电流。 

现有的MOSFET封装方式存在以下缺点： 

（1）贴片MOSFET采用铜基板型式主功率电路散热能力较差，焊接工艺复杂。 

（2）直插MOSFET采用铜排型式安装焊接困难，对焊接孔位加工要求较高。 

（3）直插MOSFET采用铜排型式安装时，绝缘不容易处理。 

（4）铜排和铜基板的制造成本均较高。 

（5）普通PCB板型式安装，难以满足较大电流要求。 

（6）现有技术难以满足开关磁阻电机控制器主功率电路需开关器件和续流二极管单独布置，所需功率器件较多的要求。 

实用新型内容

为克服上述缺陷，本实用新型提供了一种采用多个MOSFET实现的，适用于开关磁阻电机控制器的不对称半桥型主功率电路。 

本实用新型提供的开关磁阻电机控制器的主功率电路，包括散热器2和K块安装到散热器2的功率模块1，K为开关磁阻电机相数；功率模块1由直插 封装的MOSFET8焊接在PCB板7组成，功率模块1包括：两组MOSFET8实现的上开关器件组和下开关器件组，以及两组MOSFET8实现的上续流二极管组和下续流二极管组；上开关器件组和下开关器件组分别由N个MOSFET8并联实现，上续流二极管组和下续流二极管组分别由M个MOSFET8源极、漏极引脚短接后并联实现；其中N、M为整数，N≥1、M≥1。 

功率模块1中的MOSFET8置于PCB板7下方焊接，安装到散热器2。 

为增加承载电流量，PCB板7上的功率模块1电路布线采用镀锡方式。 

PCB板7上焊接四个以上铜螺柱9，用于直接安装电机绕组驱动线缆和正负电源线缆。 

为了增加安装强度，可以通过螺柱10将功率模块1固定到散热器2。 

所述功率模块1上还安装用以支持安装其它电路板的螺柱。