[实用新型]智能功率模块和采用该智能功率模块的PCB单面板

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种智能功率模块和采用该 智能功率模块的PCB单面板。

背景技术

智能功率模块，即IPM(IntelligentPowerModule)是一种将电力电子 和集成电路技术结合的功率驱动类产品。智能功率模块将功率开关器件和 高压驱动电路集成在一起，与传统分立器件相比，智能功率模块以其高集 成度、高可靠性等优势赢得越来越大的市场，尤其适用于驱动电机的变频 器及各种逆变电源，是变频调速、伺服驱动、电力牵引、冶金机械、变频 家电的一种理想电力电子器件。

智能功率模块(IPM)主要包括高压驱动电路(HVIC)和功率开关管。 在使用过程中，智能功率模块主要的功耗来源于内部的功率开关管，高压 驱动电路的功耗则可忽略不计。而功率开关管的损耗包括导通损耗和开关 损耗，对于传统的功率开关管，其开关损耗会非常大，特别是关断的时候 电流拖尾时间长、电流大，比如第一代PT型工艺的IGBT，因此当功率开 关管应用在载波频率大于12kHz的场合时，智能功率模块的总功耗非常 大，其开关损耗大约占其总体功耗的50％以上，必须花费很大的成本来给 智能功率模块散热，在一定程度上限制了智能功率模块的发展。

另一方面，智能功率模块(IPM)中，IGBT过快的开关，会在系统上 产生很大的干扰信号，如极大的电压变化率(dv/dt)、VS端负压等，这些 干扰信号会使得高压驱动电路发生闩锁效应(latch-up)而失效。传统的IPM 中，要么是在IPM内部直接将HVIC的VS端与上桥臂IGBT的发射极之 间直接用打线连接；要么是在IPM内部HVIC的VS端与上桥臂IGBT的 发射极并不相连，而是在PCB封装时在IPM外围电路进行连接。

图1是传统的IPM中直接将HVIC的VS端与上桥臂IGBT的发射极 用打线连接的示意图。具体如图1所示，IPM10内部的HVIC11包括W 相高压半桥驱动电路11a、V相高压半桥驱动电路11b、U相高压半桥驱动 电路11c，其中，W相高压半桥驱动电路11a的W相高压驱动供电电源负 端(W相高侧IGBT驱动悬浮供电电压负端)VSW通过打线13a与W相 上桥臂IGBT12a的发射极连接，V相高压半桥驱动电路11b的V相高压驱 动供电电源负端VSV通过打线13b与V相上桥臂IGBT12b的发射极连接， U相高压半桥驱动电路11c的U相高压驱动供电电源负端VSU通过打线 13c与U相上桥臂IGBT12c的发射极连接。但是，由于HVIC11的VS端 (包括VSU、VSV、VSW)与上桥臂IGBT的发射极直接连接，这种IPM 结构没有抗干扰的效果。

图2是传统的PCB单面板中IPM的底部设置有电阻的示意图。此种情 况下，在IPM10内部，HVIC的VS端与上桥臂IGBT的发射极并不相连， 但需要在进行PCB封装时通过PCB单面板的外围电路进行连接。由于成 本及美观的要求，传统的PCB单面板通常为单面板(所有器件在同一面)， 具体如图2所示，IPM10的底部设置有电阻20，IPM10中HVIC的VS端 (包括VSU、VSV、VSW)与IGBT发射极的连线和电阻20横跨IPM10 底部进行连接。但是，由于IPM10的VS引脚与IGBT的发射极引脚(即 IPM输出端U、V、W)的距离较远(处于PCB单面板物理位置左右两端)， 电阻20放置在IPM10的底部势必会被IPM10挡住，当电阻20由于某些 原因损坏时，无法更换，不利于PCB单面板的维护。

图3是传统的PCB单面板中IPM的外围设置有电阻的示意图。如图3 所示，若将电阻20布置在IPM10外围，会使得IPM外围走线非常的密集， VB连接走线41和VS连接走线42之间的距离非常的短，不符合国家标准 要求的电气爬电间距，又由于VB信号和VS信号均是高压信号，如VB连 接走线41和VS连接走线42相互短路会引起HVIC的损坏，因此这种走线 方式存在很大的隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能功率模块和采用该智能功率模块 的PCB单面板，以解决现有的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种智能功率模块，包括高压 驱动电路和功率开关器件，所述功率开关器件包括上桥臂IGBT和下桥臂 IGBT，还包括串联于所述高压驱动电路的高压驱动供电电源负端与所述上 桥臂IGBT的发射极之间的电阻。