[发明专利]基于PCB板的碳化硅MOSFET分立器件三相全桥杂散电感抑制方法

说明书

本发明涉及一种基于PCB板的碳化硅MOSFET分立器件三相全桥杂散电感抑制方法，属于宽禁带半导体碳化硅器件领域。本发明对三相全桥控制系统的工作参数解析求得支撑电容容值后，通过若干个小支撑电容通过并联的方式实现对直流侧纹波电压的抑制和直流电压的支撑，之后优化支撑电容的摆放方式，并结合PCB多层板设计，控制直流侧电流的流经路径，进而实现直流侧回路电流所产生感应磁场的互为抵消，降低整个功率回路的磁通量，从而抑制杂散电感的产生。

技术领域

本发明属于宽禁带半导体碳化硅器件领域，具体涉及一种基于PCB板的碳化硅MOSFET分立器件三相全桥杂散电感抑制方法。

背景技术

机电复合传动是高机动履带车辆实现电传动的一种方式，利用功率耦合机构完成对内燃机、电机的功率协调和分配，实现车用机电能量的高效转换与供给。液压单元是实现机电复合传动功率耦合输出的重要环节，而“电动机+机油泵”的模块化设计支撑了液压单元在机电复合传动装置中的灵活布置，其中基于PCB板的碳化硅MOSFET三相全桥控制系统通过功率控制实现液压单元中电动机的稳速控制，为机电复合传动装置功率耦合输出提供操纵和润滑油源。

针对液压电动机控制需求，需满足动力舱体积狭小高功率密度的设计要求。而当前新一代宽禁带半导体碳化硅MOSFET凭借着其高宽禁带、高电场强度等优势成为液压电动机控制系统的最优选择。然而碳化硅MOSFET开关速度快，di/dt高，当控制系统中存在较大杂散电感Ls时，依据△U＝Ls*di/dt的关系，杂散电感较大时会使得器件在开通过程中产生较大的尖峰电压，易对支撑电容、开关器件等组件造成损坏并增加系统损耗，降低整个控制系统效率及可靠性。

针对这一技术需求和技术难题，本发明提出了一种碳化硅MOSFET分立器件三相全桥杂散电感抑制方法，通过优化系统设计的方式，降低控制系统的杂散电感，提高系统功率及可靠性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提供一种基于PCB板的碳化硅MOSFET分立器件三相全桥杂散电感抑制方法，以解决当控制系统中存在较大杂散电感时易对支撑电容、开关器件等组件造成损坏并增加系统损耗，降低整个控制系统效率及可靠性的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于PCB板的碳化硅MOSFET分立器件三相全桥杂散电感抑制方法，该方法包括如下步骤：

S1：依据三相全桥控制系统运行情况求取得到所需支撑电容的容值C；

S2：在获得该容值C后，以C/n为每个支撑电容的最小值选取n个支撑电容，n个支撑电容分为两组并排摆放，两组支撑电容的正负朝向相反；

S3：在针对碳化硅MOSFET分立器件进行三相全桥控制系统设计时，碳化硅MOSFET分立器件距离支撑电容的长度尽可能短；

S4、在分层PCB板敷铜设计时，对直流正极和负极进行分层设计。

进一步地，所述步骤S1中，运行情况包括运行过程中开关频率、设计参数和直流电压。

进一步地，所述步骤S1中，支撑电容的计算公式如下：

上式中，λ为设计参数，V′_dc为正常工作时的电压值,ΔE_max为最大电压增量过程中对应最大能量的变化。

进一步地，λ≤0.02.

进一步地，所述步骤S2中，n＝4，即以C/4为每个支撑电容的最小值选取4个支撑电容。

进一步地，C1、C3横向并排摆放，正负朝向一致；C2、C3横向并排摆放，正负朝向一致；C1、C2纵向并排摆放，正负朝向相反；C3、C4纵向并排摆放，正负朝向相反。