[发明专利]一种三维的高电压电路结构及紧凑型Marx发生器

说明书

本发明涉及电力电子技术，尤其涉及一种三维排布的紧凑型高电压电路结构，以及一种具有该高电压电路结构的紧凑型Marx发生器。本发明提供的上述三维的高电压电路结构，包括多个功率器件芯片，其中，每个所述功率器件芯片包括多个功率端，所述多个功率端的焊盘位于所述功率器件芯片的上表面和下表面。所述多个功率器件芯片之间电性连接，相邻功率器件芯片沿上下方向分布以构成所述三维的高电压电路结构。本发明能够减小电路结构的空间尺寸、降低电路的生产成本，并提升电路的安全性。

技术领域

本发明涉及电力电子技术，尤其涉及一种三维排布的紧凑型高电压电路结构，以及一种具有该高电压电路结构的紧凑型Marx发生器。

背景技术

电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，通过使用电力电子器件（例如：晶闸管、GTO、IGBT等）对电能进行变换和控制。电力电子技术所变换的电力的功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下。和以信息处理为主的信息电子技术不同，电力电子技术主要用于大功率的电力变换。

随着电力电子技术在生物、医疗等领域的广泛应用，以Marx发生器为例的各种基于电力电子技术的电路结构在民用和商用上的需求逐渐增大，具有生物焊接、癌症诊疗以及中草药有效成分萃取等多种市场需求。具有多级充电-放电电路结构的Marx发生器一般级数较多，各级中用于充电-放电的固态开关管和各级之间的输入-输出高压线会使得整个电路结构的空间尺寸巨大，因此不便于在民用、商用等许多需要小型化应用的场合进行推广应用。

目前，一般会选用耐压和通流能力较强的固态功率器件来作为充电-放电开关，从而通过减少Marx发生器的级数来减小其空间尺寸。然而，耐压和通流能力较强的固态功率器件往往造价高昂，会大幅地提升高电压电路结构的生产成本。而且，将过高的电压分配于各级Marx单元也会对电路中的其他元件、线路的绝缘等级提出更高的要求，存在发热、短路等安全隐患。

因此，为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种紧凑型的高电压电路结构，用于减小电路结构的空间尺寸、降低电路的生产成本，并提升电路的安全性。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种三维排布的紧凑型高电压电路结构，以及一种具有该高电压电路结构的紧凑型Marx发生器，用于减小电路结构的空间尺寸、降低电路的生产成本，并提升电路的安全性。

本发明提供的上述三维的高电压电路结构，包括多个功率器件芯片，其中，每个所述功率器件芯片包括多个功率端，所述多个功率端的焊盘位于所述功率器件芯片的上表面和下表面。所述多个功率器件芯片之间电性连接，相邻功率器件芯片沿上下方向分布以构成所述三维的高电压电路结构。

优选地，在本发明提供的上述三维的高电压电路结构中，设于各功率器件芯片上表面的焊盘可以与设于相邻功率器件芯片下表面的焊盘电性连接，电流可以沿所述上下方向从一个功率器件芯片的功率端流向另一个相邻的功率器件芯片的功率端。

优选地，在本发明提供的上述三维的高电压电路结构中，还可以包括沿所述上下方向分布的多层电路板，所述多个功率器件芯片可以设于所述多层电路板，其中，所述电路板可以包括连接所述电路板的上表面和下表面的多个焊盘。设于各功率器件芯片下表面的焊盘可以电性连接对应电路板的上表面的焊盘，设于各功率器件芯片上表面的焊盘可以电性连接上一层电路板的下表面的焊盘，电流可以沿所述上下方向从一层电路板的功率器件芯片流向另一层相邻电路板的功率器件芯片。

优选地，在本发明提供的上述三维的高电压电路结构中，所述电路板的板体可以为介电材质，所述电路板的上表面的焊盘及其对应的所述电路板的下表面的焊盘，以及两者之间的所述板体可以构成一储能电容器。