[发明专利]带温度保护的无触点接触器

说明书

本发明公开了属于电力半导体器件范围的一种带温度保护的无触点接触器。该接触器是在外壳内的底板上放置瓷片、电力半导体模块，测温传感器布置在电力半导体模块的芯片附近；在外壳顶面设置无触点接触器的输入/输出接线柱和控制端子，测温传感器将得到的电力半导体芯片的温度信号引至外壳内温度控制单元，从而控制电力半导体器件芯片的控制信号的通路，实现无触点接触器的温度保护；该无触点接触器是电力半导体芯片与底板相互绝缘的电力半导体模块；具有体积小，重量轻，结构紧凑，可靠性高，通用性强，外接线简单，便于维修，由于没有触点，导通时没有火花，使用寿命长；又没有控制线圈，减少了控制功耗和发热。可以代替机械式交直流接触器。

技术领域

本发明属于电力半导体器件范围，特别涉及一种带温度保护的无触点接触器。

背景技术

电力半导体模块是由各种电力半导体器件的管芯按一定的电路连接而成，封装在一个绝缘的树脂外壳内制成。目前一般有两种型式的模块，一种是管芯与底板相互绝缘，另一种是管芯与底极无绝缘隔离。前者应用时比较灵活，设计者可以把一个或几个模块安装在装置的任何接地的金属外壳和框架的任何位置上，或安装在接地的同一散热器上，无触点接触器是管芯与底板相互绝缘的电力半导体模块。

无触点接触器模块具有体积小，重量轻，结构紧凑，可靠性高，通用性强，外接线简单，便于维修，由于没有触点，导通时没有火花，使用寿命长；又没有控制线圈，减少了控制功耗和发热。因此，正被装置设计者用来逐步代替机械式交直流接触器，越来越受到重视。

传统的电力半导体模块的过温保护通常采用外置温度开关或 NTC 热敏电阻的方式进行，如图1所示为传统无触点接触器外形示意图，实际应用中常用过温保护测温点（测温传感器5）位于：在模块外壳上或散热器上的模块附近；当检测到温度高于过温保护点时，认为电力半导体模块温度过高，封锁电流输出。该过温保护方式在实际应用中存在问题:过温保护测温点远离发热芯片，无法根据散热条件自动调整，也不能反映模块芯片的实际温度，因此无法有效保护功率模块。这个问题严重影响产品的可靠性，如果不能有效解决，产品本身将会存在安全隐患。针对此问题，提出了一种新的保护策略，对过温保护点进行调整，通过实验验证，该保护策略效果良好，提高了产品可靠性。

发明内容

本发明的目的是提出一种带温度保护的无触点接触器，其特征在于，该无触点接触器是电力半导体器件芯片与底板相互绝缘的无触点接触器；在外壳1内的底板11上放置瓷片12，电力半导体模块10固定在瓷片12上，测温传感器5布置在电力半导体器件10附近；在外壳1内壁中部固定印刷电路板14，印刷电路板14上分别设置组成电力半导体模块10的电力半导体器件芯片9的控制电路15和温度控制单元13，温度控制单元13与控制电路15连接；测温传感器5连接温度控制单元13；在外壳1顶面设置无触点接触器的输入接线柱3、输出接线柱4和控制端子2；

所述电力半导体模块由1-N个电力半导体器件芯片9组成；其中单个电力半导体器件9的阳极7与无触点接触器对应的输出4连接，阴极与反并联半导体器件的阳极相连，该阳极与无触点接触器对应的输入端连接3；或 N个电力半导体器件芯片9按照不同的使用功能连接成的功能电路模块，其功能电路模块的输入、输出与无触点接触器对应的输入、输出连接。

所述电力半导体器件芯片9的控制极6与控制电路15连接，控制电路15与控制端子2相连，温度控制单元13与控制电路15内部连接；温控控制单元13又与测温传感器5连接，测温传感器5将电力半导体器件芯片的温度信号引至温度控制单元13，控制温度控制单元13从而控制控制电路15的通断；其温度控制单元由半导体开关器件担任了；控制电路由半导体开关器件担任。

所述测温传感器为热电偶或 NTC 热敏电阻或温控开关。