[发明专利]一种功率模块

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子领域，具体涉及一种功率模块。

背景技术

功率模块是功率电力电子器件如MOS管(金属氧化物半导体)、IGBT(绝缘栅型场效应晶体管)，FRD(快恢复二极管)按一定的功能组合封装成的电力开关模块，其主要用于电动汽车，光伏发电，风力发电，工业变频等各种场合下的功率转换。

然而随着模块中的功率开关被重复地切换，由其结构配置所产生的电感会降低功率模块的可靠性。普通的功率模块由于续流回路面积较大，模块的续流回路电感很大，导致大电流情况下，模块的开关损耗大，可靠性低。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明旨在提供一种杂散电感低、开关损耗小、可靠性高的功率模块。

技术方案：一种功率模块，包括正电极、负电极、输出电极、上桥臂集合、下桥臂集合和过渡铜层，所述上桥臂集合包括上桥臂芯片铜层、上桥臂接线铜层以及安装在上桥臂芯片铜层上的上桥臂芯片单元，所述上桥臂接线铜层位于上桥臂芯片铜层与过渡铜层之间，所述上桥臂芯片单元通过邦定线与上桥臂接线铜层相连；从正电极流出的工作电流通过上桥臂芯片铜层流入上桥臂芯片单元，再通过邦定线流入上桥臂接线铜层，最终流至输出电极；由负电极流出的续流电流通过过渡铜层流入下桥臂集合，最终流至输出电极。

进一步的，所述下桥臂集合包括下桥臂芯片铜层、下桥臂接线铜层以及安装在下桥臂芯片铜层上的下桥臂芯片单元。

进一步的，所述上桥臂芯片单元包括集成于一体的上桥臂功率开关和上桥臂内部二极管，且上桥臂功率开关和上桥臂内部二极管并联；下桥臂芯片单元包括集成于一体的下桥臂功率开关和下桥臂内部二极管，且下桥臂功率开关和下桥臂内部二极管并联；由负电极流出的续流电流通过过渡铜层、下桥臂接线铜层流入下桥臂内部二极管的正极、下桥臂内部二极管的负极，然后经下桥臂铜层传输至输出电极。

进一步的，所述上桥臂芯片单元包括上桥臂功率开关和与之并联的上桥臂外部二极管，下桥臂芯片单元包括下桥臂功率开关和与之并联的下桥臂外部二极管；由负电极流出的续流电流通过过渡铜层、下桥臂接线铜层流入下桥臂外部二极管的正极、下桥臂外部二极管的负极，然后经下桥臂芯片铜层传输至输出电极。

进一步的，所述上桥臂芯片单元包括并联的上桥臂功率开关、上桥臂内部二极管和上桥臂外部二极管，且上桥臂功率开关和上桥臂内部二极管集成于一体；下桥臂芯片单元包括并联的下桥臂功率开关、下桥臂内部二极管和下桥臂外部二极管，且下桥臂功率开关和下桥臂内部二极管集成于一体；由负电极流出的续流电流通过过渡铜层、下桥臂接线铜层流入下桥臂外部二极管的正极和下桥臂内部二极管的正极、下桥臂外部二极管的负极和下桥臂内部二极管的负极，然后经下桥臂芯片铜层传输至输出电极。

进一步的，所述上桥臂芯片单元包括上桥臂功率开关；所述上桥臂功率开关和下桥臂功率开关均为MOS管；从正电极流出的工作电流通过上桥臂芯片铜层流经上桥臂功率开关的漏极、上桥臂功率开关的源极，经邦定线流入上桥臂接线铜层，最终流至输出电极。

进一步的，所述上桥臂芯片单元包括上桥臂功率开关；所述上桥臂功率开关和下桥臂功率开关均为IGBT；从正电极流出的工作电流通过上桥臂芯片铜层流经上桥臂功率开关的集电极、上桥臂功率开关的发射极，经邦定线流入上桥臂接线铜层，最终流至输出电极。

进一步的，所述上桥臂芯片单元包括上桥臂功率开关；所述上桥臂功率开关为MOS管，下桥臂功率开关为IGBT；从正电极流出的工作电流通过上桥臂芯片铜层流经上桥臂功率开关的漏极、上桥臂功率开关的源极，经邦定线流入上桥臂接线铜层，最终流至输出电极。

进一步的，所述上桥臂芯片单元包括上桥臂功率开关；所述上桥臂功率开关为IGBT，下桥臂功率开关为MOS管；从正电极流出的工作电流通过上桥臂芯片铜层流经上桥臂功率开关的集电极、上桥臂功率开关的发射极，经邦定线流入上桥臂接线铜层，最终流至输出电极。

有益效果：本发明通过改变铜层的分布结构来改变电流路径，相邻设置的上桥臂芯片铜层、上桥臂接线铜层、过渡铜层相互配合，使得从正电极流出的工作电流通过上桥臂芯片铜层流入上桥臂芯片单元，再通过邦定线流入上桥臂接线铜层，最终流至输出电极；由负电极流出的续流电流通过过渡铜层流入下桥臂集合最终流至输出电极。减小了工作电流与续流电流的续流回路面积，降低了杂散电感和开关损耗以及电路的复杂性，提高了模块的可靠性，能够应用在高速功率模块领域。

附图说明

图1是本发明的电流示意图；