BR112021013650A2

BR112021013650A2 - Módulo multicamada de alta potência tendo baixa indutância e comutação rápida para paralelizar dispositivos de potência

Info

Publication number: BR112021013650A2
Application number: BR112021013650-9A
Authority: BR
Inventors: Matthew Feurtado; Brice Mcpherson; Daniel Martin; Alexander Lostetter
Original assignee: Cree Inc.
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2020-01-03
Publication date: 2021-09-14
Also published as: WO2020146204A1; EP3909124A4; EP3909124A1; KR102580635B1; KR20210136987A; KR20230125332A; BR112021013650A8; CN113767563A; JP2023029342A; JP2022508473A

Abstract

MÓDULO MULTICAMADA DE ALTA POTÊNCIA TENDO BAIXA INDUTÂNCIA E COMUTAÇÃO RÁPIDA PARA PARALELIZAR DISPOSITIVOS DE POTÊNCIA.Um módulo de potência incluindo pelo menos um substrato, um alojamento disposto no pelo menos um substrato de potência, um primeiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência, um segundo terminal incluindo uma superfície de contato, um terceiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência, uma pluralidade de dispositivos de potência dispostos e conectados ao pelo menos um substrato de potência, e o terceiro terminal sendo eletricamente conectado a pelo menos um da pluralidade de dispositivos de potência. O módulo de potência inclui ainda uma placa de base e uma pluralidade de aletas de pino dispostas na placa de base e a pluralidade de aletas de pino configuradas para fornecer resfriamento direto para o módulo de potência.

Description

MÓDULO MULTICAMADA DE ALTA POTÊNCIA TENDO BAIXA INDUTÂNCIA E COMUTAÇÃO RÁPIDA PARA PARALELIZAR DISPOSITIVOS DE POTÊNCIA REFERÊNCIA CRUZADA PARA PEDIDOS ANTERIORES

[001] Este pedido reivindica prioridade ao Pedido de Patente dos Estados Unidos No. 16/658.630, depositado em 21 de outubro de 2019, que é incorporado por meio deste por referência em sua totalidade para todos os fins como se estivesse totalmente estabelecido neste documento; este pedido reivindica ainda prioridade ao Pedido de Patente dos Estados Unidos No. 16/266.771, depositado em 4 de fevereiro de 2019, que é incorporado por meio deste por referência em sua totalidade para todos os fins como se estivesse totalmente estabelecido neste documento; este pedido reivindica ainda prioridade ao Pedido Provisório dos Estados Unidos 62/790.965 depositado em 10 de janeiro de 2019, que é incorporado por meio deste por referência em sua totalidade para todos os fins, como se estivesse totalmente estabelecido neste documento; e este pedido reivindica ainda prioridade ao Pedido Provisório dos Estados Unidos No. 62/914.847 depositado em 14 de outubro de 2019, que é incorporado por meio deste por referência em sua totalidade para todos os fins, como se estivesse totalmente estabelecido neste documento.

ANTECEDENTES DA REVELAÇÃO

1. Campo da Revelação

[002] Esta revelação é direcionada a um módulo multicamada de alta potência tendo baixa indutância e comutação rápida para dispositivos de potência de paralelização. Além disso, a revelação é direcionada a um processo de configuração de um módulo multicamada de alta potência tendo baixa indutância e comutação rápida para dispositivos de potência de paralelização.

2. Técnica Relacionada

[003] Como será apreciado por aqueles técnicos no assunto, módulos de potência são conhecidos em várias formas. Módulos de potência fornecem uma contenção física para componentes de potência, geralmente dispositivos semicondutores de potência. Esses semicondutores de potência são normalmente soldados ou sinterizados em um substrato eletrônico de potência. O módulo de potência normalmente carrega os semicondutores de potência, fornece contato elétrico e térmico, e inclui isolamento elétrico.

[004] Tendências atuais na eletrificação estão colocando demandas crescentes nos módulos de potência, incluindo os dispositivos semicondutores de potência, eletrônicos de potência, e / ou semelhantes associados aos módulos de potência. Por exemplo, maior eficiência e maior densidade de potência. Essas demandas se estendem a partir do nível de sistema até o nível de componente. No entanto, a operação dos módulos de potência para atender a essas demandas resulta em maior geração de calor dentro do módulo de potência. O aumento da geração de calor limita a capacidade dos módulos de potência de operar devido às limitações físicas dos dispositivos semicondutores de potência, dos eletrônicos de potência, e / ou semelhantes. Em particular, os múltiplos componentes dos módulos de potência, incluindo os dispositivos semicondutores de potência, eletrônicos de potência, e / ou semelhantes, normalmente têm limitações de temperatura operacional.

[005] Além disso, impedâncias parasitas no módulo de potência limitam a aplicação prática destes dispositivos em tecnologias atuais. Especificamente, a indutância de malha durante os eventos de comutação pode resultar em um excesso de tensão e zunido. Isso reduz a estabilidade, aumenta as perdas de comutação, cria interferência eletromagnética (EMI), e estressa os componentes de sistema. Em última análise, esses fatores podem limitar a frequência de comutação máxima, o que é desejável para reduzir o tamanho dos filtros externos em um sistema de conversão de potência.

[006] Por conseguinte, o que é necessário é um módulo de potência configurado para abordar a geração adicional de calor.

[007] Além disso, o que é necessário é um módulo de potência configurado para lidar com impedâncias parasitas, como indutância de malha, para aumentar a estabilidade, diminuir perdas de comutação, reduzir EMI e / ou limitar estresses nos componentes de sistema.

SUMÁRIO DA REVELAÇÃO

[008] Um aspecto geral inclui um módulo de potência, incluindo: pelo menos um substrato de potência eletricamente condutor, um alojamento disposto no pelo menos um substrato de potência eletricamente condutor, um primeiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência eletricamente condutor, o primeiro terminal incluindo uma superfície de contato localizada no alojamento, um segundo terminal incluindo uma superfície de contato localizada no alojamento, um terceiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência eletricamente condutor, uma pluralidade de dispositivos de potência dispostos e conectados ao pelo menos um substrato de potência eletricamente condutor, o terceiro terminal sendo eletricamente conectado a pelo menos um da pluralidade de dispositivos de potência, uma placa de base e uma pluralidade de aletas de pino dispostas na placa de base, e uma pluralidade de aletas de pino configuradas para fornecer arrefecimento direto para o módulo de potência.

[009] Um aspecto geral inclui um módulo de potência, incluindo: uma placa de base, pelo menos um substrato de potência, um alojamento disposto no pelo menos um substrato de potência, um primeiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência, um segundo terminal, um terceiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência, uma pluralidade de dispositivos de potência eletricamente conectados ao pelo menos um substrato de potência, uma placa de porta-fonte eletricamente conectada à pluralidade de dispositivos de potência, uma pluralidade de aletas de pino dispostas na placa de base e a pluralidade de aletas de pino são configuradas para fornecer arrefecimento direto para o módulo de potência.

[0010] Um aspecto geral inclui um processo de configuração de um módulo de potência, incluindo: fornecer pelo menos um substrato de potência, arranjar um alojamento em pelo menos um substrato de potência, conectar um primeiro terminal ao pelo menos um substrato de potência, fornecer um segundo terminal, conectar eletricamente um terceiro terminal ao pelo menos um substrato de potência, conectar uma pluralidade de dispositivos de potência ao pelo menos um substrato de potência, montar uma placa de porta-fonte eletricamente conectada à pluralidade de dispositivos de potência, a placa de porta-fonte configurada para receber pelo menos um sinal elétrico, fornecer uma pluralidade de aletas de pino dispostas na placa de base, e configurar a pluralidade de aletas de pino para arrefecer pelo menos um componente do módulo de potência.

[0011] Recursos, vantagens e aspectos adicionais da revelação podem ser estabelecidos ou aparentes a partir da consideração da seguinte descrição detalhada, desenhos e reivindicações. Além disso, deve ser entendido que tanto o resumo anterior da revelação quanto a seguinte descrição detalhada são exemplares e se destinam a fornecer uma explicação adicional sem limitar o escopo da revelação conforme reivindicado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0012] Os desenhos anexos, que são incluídos para fornecer uma compreensão adicional da revelação, são incorporados e constituem uma parte deste relatório descritivo, ilustram aspectos da revelação e, juntamente com a descrição detalhada, servem para explicar os princípios da revelação. Nenhuma tentativa é feita para mostrar detalhes estruturais da revelação em mais detalhes do que pode ser necessário para uma compreensão fundamental da revelação e as várias maneiras pelas quais ela pode ser praticada. Nos desenhos: A Figura 1A ilustra esquematicamente uma topologia baseada em meia ponte de um módulo de potência de acordo com aspectos da revelação; A Figura 1B ilustra uma malha de corrente entre os capacitores de ligação CC e as posições de comutação dentro do módulo de potência da Figura 1A;

A Figura 2 ilustra várias interconexões e impedâncias associadas de acordo com aspectos da revelação; A Figura 3 ilustra várias interconexões e impedâncias associadas de uma posição de comutação de acordo com aspectos da revelação; A Figura 4A ilustra uma vista esquemática em perspectiva de um módulo de potência de acordo com um aspecto da revelação; A Figura 4B ilustra uma vista esquemática de topo de um módulo de potência de acordo com um aspecto da revelação; A Figura 5 ilustra uma pluralidade de módulos monofásicos em uma configuração paralela de acordo com aspectos da revelação; A Figura 6A ilustra uma primeira configuração de módulo de potência de acordo com aspectos da revelação; A Figura 6B ilustra uma segunda configuração de módulo de potência de acordo com aspectos da revelação; A Figura 7 ilustra uma pluralidade de módulos de potência em uma configuração de ponte completa de acordo com aspectos da revelação; A Figura 8 ilustra uma pluralidade de módulos de potência em uma configuração trifásica de acordo com aspectos da revelação; A Figura 9 ilustra um único módulo de potência tendo uma configuração de ponte completa de acordo com aspectos da revelação; A Figura 10 ilustra uma vista explodida do módulo de potência de acordo com aspectos da revelação; A Figura 11 ilustra uma vista parcial do módulo de potência da Figura 10;

A Figura 12A ilustra uma vista de topo da perna de fase do módulo de potência construído de acordo com a revelação, com cada nó identificado em uma topologia de meia ponte; A Figura 12B ilustra um esquema da perna de fase do módulo de potência construído de acordo com a revelação, com cada nó identificado em uma topologia de meia ponte de acordo com a Figura 12A; A Figura 13 ilustra uma vista de seção transversal da perna de fase da Figura 12A e da Figura 12B; A Figura 14 ilustra uma vista de seção transversal da perna de fase da Figura 12A e da Figura 12B que inclui um percurso de corrente; A Figura 15 ilustra as superfícies de contato do módulo de potência em conjunto com o barramento de acordo com um aspecto da revelação; As Figuras 16A, 16B e 16C ilustram vários aspectos de um terminal do módulo de potência de acordo com aspectos da revelação; A Figura 17 ilustra esquematicamente uma pluralidade de dispositivos em paralelo de acordo com aspectos da revelação; A Figura 18 ilustra uma vista em perspectiva da malha de comutação de porta efetiva de acordo com um aspecto da revelação; A Figura 19 ilustra uma vista de topo da malha de comutação de porta efetiva de acordo com um aspecto da revelação; A Figura 20 ilustra uma implementação exemplar parcial que inclui um módulo de potência de acordo com aspectos da revelação; A Figura 21 ilustra um barramento laminado exemplar de acordo com a revelação; A Figura 22 ilustra uma porção do barramento laminado exemplar de acordo com a Figura 21; A Figura 23 ilustra outra porção do barramento laminado exemplar de acordo com a Figura 21; A Figura 24 ilustra um barramento de saída de fase de acordo com a revelação; A Figura 25 ilustra uma vista em perspectiva e uma implementação exemplar que inclui um módulo de potência e um barramento laminado de acordo com aspectos da revelação; A Figura 26 ilustra uma primeira vista de seção transversal de uma implementação exemplar que inclui um módulo de potência e um barramento laminado de acordo com a Figura 25; A Figura 27 ilustra uma segunda vista de seção transversal de uma implementação exemplar que inclui um módulo de potência e um barramento laminado de acordo com a Figura 25; A Figura 28 e a Figura 29 ilustram um acionador de porta de módulo único exemplar de acordo com a revelação.

A Figura 30 ilustra um componente de detecção de corrente de acordo com aspectos da revelação; A Figura 31 ilustra um componente de detecção de corrente disposto com barramentos de saída de fase de acordo com a Figura 30; A Figura 32 ilustra uma potência de acionamento de motor trifásico exemplar de acordo com um aspecto da revelação; A Figura 33 ilustra esquematicamente uma pluralidade de dispositivos de potência em paralelo de acordo com aspectos da revelação;

A Figura 34 ilustra uma vista de topo da malha de comutação de porta efetiva e um módulo de potência de acordo com um aspecto da revelação; A Figura 35 ilustra uma vista em perspectiva de uma configuração que inclui módulos de potência e um alojamento de acordo com um aspecto da revelação; A Figura 36 ilustra uma vista lateral da configuração da Figura 35; A Figura 37 ilustra uma vista em perspectiva parcial da configuração da Figura 35; A Figura 38 ilustra outra vista em perspectiva parcial da configuração da Figura 35; A Figura 39 ilustra outra vista em perspectiva parcial da configuração da Figura 35; A Figura 40 ilustra outra vista em perspectiva parcial da configuração da Figura 35; A Figura 41 ilustra outra vista em perspectiva parcial da configuração da Figura 35; A Figura 42 ilustra um processo de implementação e operação de uma configuração que inclui um módulo de potência; A Figura 43 ilustra uma vista lateral de fundo em perspectiva de um módulo de potência de acordo com um aspecto da revelação; A Figura 44 ilustra uma vista lateral de um módulo de potência de acordo com a Figura 43; A Figura 45 ilustra uma vista lateral de fundo de um módulo de potência de acordo com a Figura 43; A Figura 46 ilustra uma vista lateral de fundo em perspectiva parcial de um módulo de potência de acordo com a Figura 43; A Figura 47 ilustra uma vista lateral de fundo em perspectiva de um módulo de potência de acordo com um aspecto da revelação; A Figura 48 ilustra uma vista lateral de um módulo de potência de acordo com a Figura 47; A Figura 49 ilustra uma vista lateral de fundo de um módulo de potência de acordo com a Figura 47; A Figura 50 ilustra uma vista lateral de fundo em perspectiva parcial de um módulo de potência de acordo com a Figura 47; A Figura 51 ilustra uma vista lateral de fundo em perspectiva de um módulo de potência de acordo com um aspecto da revelação; A Figura 52 ilustra uma vista lateral de um módulo de potência de acordo com a Figura 51; A Figura 53 ilustra uma vista lateral de fundo de um módulo de potência de acordo com a Figura 51; A Figura 54 ilustra uma vista lateral de fundo em perspectiva parcial de um módulo de potência de acordo com a Figura 51; A Figura 55 ilustra uma vista lateral de fundo em perspectiva de um módulo de potência de acordo com um aspecto da revelação; A Figura 56 ilustra uma vista lateral de um módulo de potência de acordo com a Figura 55; A Figura 57 ilustra uma vista lateral de fundo de um módulo de potência de acordo com a Figura 55; A Figura 58 ilustra uma vista em perspectiva de uma implementação de módulo de potência de acordo com um aspecto da revelação; A Figura 59 ilustra uma vista em perspectiva de uma implementação de módulo de potência de acordo com um aspecto da revelação; A Figura 60 ilustra uma vista em perspectiva de uma implementação de módulo de potência de acordo com a Figura 59; A Figura 61 ilustra um gráfico que traça a Temperatura de Junção vs. Corrente de Saída para dois módulos de potência diferentes.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA REVELAÇÃO

[0013] Os aspectos da revelação e os vários recursos e detalhes vantajosos dos mesmos são explicados mais completamente com referência aos aspectos e exemplos não limitantes que são descritos e / ou ilustrados nos desenhos anexos e detalhados na seguinte descrição. Deve ser notado que os recursos ilustrados nos desenhos não são necessariamente desenhados em escala, e os recursos de um aspecto podem ser empregados com outros aspectos como o técnico no assunto reconheceria, mesmo se não explicitamente declarado neste documento. Descrições de componentes e técnicas de processamento bem conhecidos podem ser omitidas de modo a não obscurecer desnecessariamente os aspectos da revelação. Os exemplos usados neste documento se destinam meramente a facilitar uma compreensão das maneiras pelas quais a revelação pode ser praticada e para permitir ainda aos técnicos no assunto praticar os aspectos da revelação. Por conseguinte, os exemplos e aspectos neste documento não devem ser interpretados como limitando o escopo da revelação, que é definido apenas pelas reivindicações anexas e pela lei aplicável. Além disso, deve ser notado que os mesmos números de referência representam partes semelhantes ao longo das várias vistas dos desenhos.

[0014] Esta revelação descreve um módulo de potência que pode incluir estrutura otimizada para dispositivos semicondutores de potência de lacuna de banda larga de última geração, como nitreto de gálio (GaN), carboneto de silício (SiC) e semelhantes, que são capazes de carregar grandes quantidades de correntes e tensões e comutar em velocidades cada vez mais rápidas em comparação com as tecnologias estabelecidas. Os pacotes eletrônicos de potência convencionais são limitados em sua funcionalidade para esses semicondutores, tendo layouts internos destinados a tecnologias de dispositivo de silício (Si).

[0015] O módulo de potência revelado pode ser configurado para distribuir uniformemente a corrente entre grandes arranjos de dispositivos paralelos com uma indutância de malha significativamente menor do que as abordagens de empacotamento padrão. Um percurso de corrente de múltiplos níveis com terminais de potência em terraço simplifica uma conexão externa com um sistema de barramento, reduzindo a indutância entre o módulo de potência e os capacitores de filtragem. O layout do módulo de potência é altamente configurável e pode ser configurado para adotar a maioria das topologias de circuito de potência comuns na indústria de eletrônicos de potência.

[0016] O módulo de potência revelado faz melhorias significativas para o desempenho de módulo interno, implementação de nível de sistema, capacidade de fabricação, e facilidade de uso através da adição de uma malha de potência mais apertada e colocação de terminal externo lógico.

[0017] A este respeito, o módulo de potência revelado pode ser configurado para fornecer pelo menos um ou mais dos seguintes: Estrutura de módulo de potência de baixa indutância altamente otimizada; Layout e fluxo de potência modulares, escalonáveis e flexíveis; Paralelização equalizada de muitos semicondutores de potência para formar uma posição de comutação de alta corrente; Porta otimizada e estrutura de sinal de detecção para paralelização de muitos semicondutores de potência; Conectores de detecção para detecção de temperatura e proteção contra sobrecorrente; Fator de forma adequado para operação de alta tensão até cerca de 1700 V (volts) ou mais; Altura escalável para exceder a operação de 1700 V; Layout de condutor interno multicamada para interconexão de sistema externo otimizada; Estrutura interna modular projetada para acomodar uma variedade de materiais, conexões, técnicas de isolamento e interconexão de última geração; Extremamente otimizado para integração de nível de sistema de alto desempenho; Fácil de colocar em paralelo, facilitando uma escala direta até correntes mais altas; Configurável em uma ampla variedade de topologias de potência, incluindo meia ponte, ponte completa,

trifásica, impulsionador, cortador e arranjos semelhantes; Implementação de sistema escalável para atender a uma variedade de necessidades de processamento de potência.

[0018] Em essência, a configuração do módulo de potência divulgada pode permitir a plena utilização das capacidades de semicondutores de potência avançados, fornecer melhorias significativas para densidade de potência, comutação, eficiência e semelhantes.

[0019] Os dispositivos de potência do módulo de potência variam em estrutura e finalidade. O termo 'dispositivo de potência' refere-se a várias formas de transistores e diodos projetados para altas tensões e correntes. Os transistores podem ser comutadores controláveis permitindo fluxo de corrente unidirecional ou bidirecional (dependendo do tipo de dispositivo), enquanto os diodos podem permitir fluxo de corrente em uma direção e podem não ser controláveis. Os tipos de transistor podem incluir, mas não estão limitados a Transistor de Efeito de Campo de Óxido Metálico (MOSFET), um Transistor de Efeito de Campo de Junção (JFET), Transistor de Junção Bipolar (BJT), transistor bipolar de porta isolada (IGBT) e semelhantes.

[0020] Os dispositivos de potência podem incluir semicondutores de Lacuna de Banda Ampla (WBG), incluindo nitreto de gálio (GaN), carboneto de silício (SiC) e semelhantes, e oferecem inúmeras vantagens sobre o silício convencional (Si) como um material para os dispositivos de potência. No entanto, vários aspectos da revelação podem utilizar dispositivos de potência do tipo Si e alcançar uma série de benefícios aqui descritos. As principais métricas dos semicondutores WBG podem incluir um ou mais dos seguintes aspectos não limitativos: Bloqueio de alta tensão; Maior densidade de corrente; Operação em temperatura mais alta; Comutação mais rápida; Desempenho térmico aprimorado; Resistência mais baixa (perdas de condução reduzidas).

[0021] Menores energias de liga e desliga (perdas de comutação reduzidas). Deve ser apreciado que essas métricas principais acima mencionadas dos semicondutores WBG não são necessárias e podem não ser implementadas em alguns aspectos da revelação.

[0022] Para utilizar efetivamente os dispositivos semicondutores WBG, um módulo de potência (também referido como um pacote de potência) é empregado. O módulo de potência pode servir a uma série de funções, incluindo um ou mais dos seguintes aspectos não limitativos: Fornece interconexão elétrica de dispositivos semicondutores de potência em topologias úteis; Protege os dispositivos sensíveis de umidade, vibração, contaminação e semelhantes Produz um meio eficaz e eficiente para a remoção do calor residual gerado pelos dispositivos como resultado das perdas por condução e comutação; Facilita a implementação de nível de sistema com conexões elétricas de sinal e potência robustas para o layout interno; As conexões elétricas de potência e sinal podem ser aparafusadas, crimpadas, soldadas, plugue e receptáculo e implementações semelhantes; Fornece segurança de tensão com encapsulamento dielétrico interno e distâncias de fuga e afastamento de tensão externa de acordo com os padrões adotados pela indústria.

[0023] Deve ser apreciado que essas funções mencionadas acima não são necessárias e podem não ser implementadas em alguns aspectos da revelação.

[0024] A Figura 1A ilustra esquematicamente uma topologia baseada em meia ponte de um módulo de potência de acordo com aspectos da revelação. Uma topologia baseada em meia ponte é um bloco de construção fundamental em muitos conversores de potência de comutação. Para acionadores de motor, inversores e conversores CC-CC, essas topologias são normalmente conectadas a uma fonte CC 112, com um banco de capacitores de ligação CC 102 como uma conexão intermediária entre eles. Isso é apresentado esquematicamente na Figura 1A. Os capacitores de ligação CC 102 podem atuar para filtrar a ondulação na linha e contrariar os efeitos da indutância no percurso de corrente. Duas meias pontes em paralelo podem formar uma ponte completa, enquanto três em paralelo podem formar uma topologia trifásica. A topologia trifásica também é frequentemente referida como um pacote de seis, significando as seis posições do comutador entre as pernas de três fases. Além disso, outras topologias são contempladas para o módulo de potência incluindo fonte comum, dreno comum, e grampo de ponto neutro.

[0025] A Figura 1A ilustra ainda um módulo de potência 100 tendo uma ou mais posições de comutação 104. O módulo de potência 100 pode incluir um primeiro terminal 106, um segundo terminal 108 e um terceiro terminal 110.

[0026] A Figura 1B ilustra uma malha de corrente entre os capacitores de ligação CC e as posições de comutação dentro do módulo de potência da Figura 1A. A malha de corrente 114 entre os capacitores de ligação CC 102 e as posições de comutação 104 dentro do módulo de potência 100 é crucialmente importante no sistema, tendo uma influência significativa no desempenho de comutação dos semicondutores.

[0027] Nenhum sistema é perfeito; por exemplo, resistências, capacitâncias e indutâncias parasitas indesejáveis estão presentes em qualquer sistema elétrico. Essas impedâncias introduzem efeitos prejudiciais no desempenho e na confiabilidade, a menos que sejam reduzidos ou atenuados. Embora uma resistência e capacitância possam ser associadas a cada interconexão, a mais influente para a comutação de dispositivos de potência pode ser a indutância parasita. Indutâncias mais altas resultam em maior energia armazenada no campo magnético, o que causa excessos de tensão e zunidos durante as transições de comutação.

[0028] A Figura 2 ilustra várias interconexões e impedâncias associadas de acordo com aspectos da revelação. Para um sistema de conversão de potência, como a configuração de meia ponte do módulo de potência 100 apresentado na Figura 1A, existem impedâncias 204 dentro de cada componente, incluindo os capacitores de ligação CC 102, um sistema de barramento 202 e o módulo de potência 100, e semelhantes e nas interconexões físicas entre eles. Isso é ilustrado na Figura 2 para a indutância. Mais elementos funcionais e impedâncias associadas estão frequentemente presentes em conversores de potência; no entanto, para comutar o desempenho, essa malha pode ser a mais significativo.

[0029] Na maioria dos conversores de potência, essas indutâncias devem ser cuidadosamente consideradas no projeto de sistema. Frequentemente, isso requer a adição de mais capacitores de ligação CC 102 ou a redução da velocidade de comutação para conter os efeitos parasitas. Embora eficaz, resulta em um sistema mais volumoso (capacitores maiores e mais pesados) com perdas mais altas (devido a um evento de comutação mais lento onde altas correntes e tensões estão presentes).

[0030] Em pacotes de potência destinados a dispositivos Si, os tempos de liga e desliga típicos de um IGBT de Si são inerentemente lentos o suficiente para que as indutâncias encontradas na malha de potência interna sejam suficientemente baixas. No entanto, para comutação extremamente rápida de dispositivos de lacuna de banda larga, como SiC MOSFETs, as indutâncias em pacotes convencionais podem resultar em excessos de tensão de centenas de volts.

[0031] Esses problemas são ainda mais amplificados devido à necessidade de paralelizar muitos dispositivos SiC juntos para atingir altos níveis de corrente em um módulo de potência 100. Um arranjo paralelizado de comutadores e diodos de potência em uma variedade de combinações (todos os comutadores, todos os diodos, diodos intercalados, diodos de borda, etc.) é referido como uma 'posição' ou 'posição de comutação'. Cada comutador na posição de comutação 104 atua junto como um único comutador efetivo, aumentando a quantidade de corrente que o circuito pode processar ou reduzindo a perda geral ao diminuir a resistência efetiva.

[0032] A Figura 3 ilustra várias interconexões e impedâncias associadas de uma posição de comutação de acordo com aspectos da revelação. Em uma posição de comutação 104, cada comutador ou dispositivo de potência 302 tem seu próprio percurso de corrente individual na estrutura. Cada interconexão tem uma impedância associada 204, conforme ilustrado na Figura 3. Como mostrado na Figura 3, a posição de comutação 104 pode incluir qualquer número de dispositivos de potência 302, conforme indicado pela simbologia mostrada na seta 304. Deve-se tomar cuidado para garantir que os percursos de corrente efetivos sejam equalizados entre os dispositivos de potência 302, de modo que cada um deles veja indutâncias correspondidas. Caso contrário, a corrente e as tensões encontradas durante as transições de comutação podem não ser compartilhadas de forma equivalente entre os dispositivos de potência 302 através de uma posição de comutação 104, estressando desigualmente os componentes e aumentando as perdas de comutação. Isso é exacerbado por efeitos térmicos - carregamento de corrente desigual e eventos de comutação criam aumento de calor desigual, o que resulta em um desvio nas propriedades de semicondutor e mais instabilidade em uma posição de comutação paralelizada 104.

[0033] Pacotes de potência convencionais são normalmente projetados para um único Si IGBT, ou um pequeno arranjo desses dispositivos (geralmente 4 ou menos). Consequentemente, eles não são adequados para paralelizar um grande número de SiC MOSFETs e diodos (ou dispositivos de lacuna de banda larga semelhantes) de uma maneira que resulte em comutação limpa e bem controlada.

[0034] O módulo de potência 100 revelado fornece uma solução para os dispositivos de potência 302, como dispositivos de lacuna de banda larga, que podem incluir um ou mais dos seguintes aspectos não limitativos: Reduz a indutância interna do módulo de potência 100; Facilita percursos de corrente equalizados entre dispositivos de potência paralelizados 302 em uma posição de comutação 104; Compartilha igualmente o calor entre os dispositivos de potência 302 através de uma posição de comutação 104; Tem uma estrutura externa que permite a interconexão de baixa indutância com os capacitores de ligação CC 102; É capaz de transportar com segurança altas correntes (centenas de amperes) em altas tensões (≥1700 V).

[0035] Deve ser apreciado que essas características acima mencionadas do módulo de potência 100 não são necessárias e podem não ser implementadas em alguns aspectos da revelação.

[0036] A Figura 4A ilustra uma vista esquemática em perspectiva de um módulo de potência de acordo com um aspecto da revelação; e a Figura 4B ilustra uma vista esquemática de topo de um módulo de potência de acordo com um aspecto da revelação. Em particular, uma configuração de meia ponte do módulo de potência 100 é ilustrada na Figura 4A e na Figura 4B. O módulo de potência 100 revelado aborda cada uma das preocupações listadas anteriormente com um layout de potência projetado personalizado e estrutura associada para facilitar as topologias de ponte mais comuns com cada posição de comutação 104 possuindo um percurso de corrente de baixa indutância equalizado. Os terminais 106, 108, 110 podem ser dispostos de modo que o percurso para os capacitores de ligação CC de filtragem externa 102 também possa ter uma indutância correspondentemente baixa, com barramentos laminados não complicadas que não requerem curvas ou recursos de projeto especiais conforme descrito em mais detalhes abaixo.

[0037] Uma pinagem de saída de terminal de potência de uma configuração de meia ponte única do módulo de potência 100 é representada na Figura 4A. O terminal V+ 106 e o terminal V- 108 podem ser colocados intencionalmente próximos (com espaço suficiente para afastamentos de tensão) para minimizar fisicamente a malha de corrente externa para os capacitores de ligação CC 102.

[0038] O módulo de potência 100 pode incluir terminais de sinal 502, 504, 506, 508. A pinagem específica dos terminais de sinal 502, 504, 506, 508 pode ser modular e pode ser modificada conforme necessário. A configuração é ilustrada na Figura 4A. Conforme mostrado, existem quatro pares de pinos de sinal para os terminais de sinal 502, 504, 506, 508 para transferência de sinal diferencial. Claro, qualquer número de pinos de sinal e qualquer número de terminais de sinal podem ser implementados para fornecer a funcionalidade conforme descrito em conjunto com a revelação. Cada posição de comutação 104 pode utilizar um par de pinos com os terminais 502, 504 para o sinal de porta e uma fonte kelvin para controle ideal. Os outros pares de pinos dos terminais de sinal 506, 508 podem ser usados para um sensor de temperatura interno, detecção de sobrecorrente, ou para outros sinais de diagnóstico. É contemplado que mais pinos e / ou mais terminais de sinal também podem ser adicionados a qualquer uma das linhas, se necessário, desde que não resultem em problemas de isolamento de tensão. Em alguns aspectos, os outros sinais de diagnóstico podem ser gerados a partir de sensores de diagnóstico que podem incluir medidores de tensão que detectam vibração e semelhantes. Os sensores de diagnóstico também podem determinar a umidade. Além disso, os sensores de diagnóstico podem detectar qualquer característica ambiental ou de dispositivo.

[0039] A Figura 5 ilustra uma pluralidade de módulos monofásicos em uma configuração paralela de acordo com aspectos da revelação. A modularidade é fundamental para o módulo de potência 100 revelado. Uma configuração monofásica do módulo de potência 100 pode ser facilmente paralela para atingir correntes mais altas. Conforme ilustrado na Figura 5, há três módulos de potência 100 ilustrados, mas não há limite para quantos podem ser configurados dessa maneira. A este respeito, a seta 510 mostra que módulos de potência adicionais 100 podem ser dispostos em paralelo. Quando em paralelo, cada um dos terminais correspondentes 106, 108, 110 pode ser eletricamente conectado entre cada um dos módulos de potência 100.

[0040] A Figura 6A ilustra uma primeira configuração de módulo de potência de acordo com aspectos da revelação; e a Figura 6B ilustra uma segunda configuração de módulo de potência de acordo com aspectos da revelação. A escalabilidade dos módulos de potência 100 revelados pode ser outro recurso definidor. Isso é representado nas Figuras 6A e 6B. Conforme mostrado na Figura 6B, a largura do módulo de potência 100 pode ser estendida para acomodar mais dispositivos paralelizados para cada posição de comutação

104 em comparação com o módulo de potência 100 mostrado na Figura 6A. Orifícios fixadores adicionais 512 podem ser adicionados aos contatos de potência dos terminais 106, 108, 110 devido ao aumento da corrente do módulo de potência 100. É importante notar que os módulos de potência 100 podem ser paralelizados como mostrado na Figura 5 ou podem ser dimensionados como mostrado na Figura 6B para corresponder à maioria dos níveis de potência sem sacrificar os benefícios desta revelação, incluindo, por exemplo, baixa indutância, comutação limpa, alta densidade de potência e semelhantes.

[0041] A Figura 7 ilustra os módulos de potência em uma configuração de ponte completa de acordo com aspectos da revelação; A Figura 8 ilustra um módulo de potência em uma configuração trifásica de acordo com aspectos da revelação; e a Figura 9 ilustra um único módulo de potência tendo uma configuração de ponte completa de acordo com aspectos da revelação. Em alguns aspectos, a modularidade também pode ser encontrada na formação de várias topologias elétricas, como a Figura 7 para uma configuração de ponte completa de dois módulos de potência 100 e a Figura 8 para uma configuração trifásica de três módulos de potência 100. Para essas topologias, o terminal V+ 106 e o terminal V- 108 podem ser interconectados enquanto os terminais de saída de fase 110 podem permanecer separados. A configuração da Figura 7 e da Figura 8 também pode ser colocada em um único alojamento e pode ser configurada com uma placa de base compartilhada, conforme ilustrado na Figura 9, o que pode aumentar a densidade de potência com a compensação de maior complexidade e custo de unidade.

[0042] Embora os vários arranjos, configurações e versão de largura escalonada do módulo de potência 100 abranjam uma gama de aplicações e níveis de energia, os principais componentes internos e layouts podem permanecer idênticos. Isso reforça a natureza modular do módulo de potência 100 revelado. Esta estrutura engloba uma família de módulos que apresentam um alto nível de desempenho, sendo fácil de usar e crescer com uma variedade de sistemas específicos de cliente.

[0043] A Figura 10 ilustra uma vista explodida do módulo de potência de acordo com aspectos da revelação; e a Figura 11 ilustra uma vista parcial do módulo de potência da Figura

10. Em particular, a Figura 10 ilustra uma série de elementos no módulo de potência 100. Esses elementos incluem um ou mais de uma placa de base 602, uma gaxeta 604, um ou mais substratos de potência 606, um ou mais contatos de potência de borda 608, uma ou mais posições de comutação 104, um ou mais sensores de temperatura 610, paredes laterais de alojamento 612, um contato de potência central 614, um conjunto de interconexão de sinal 616, uma tampa de alojamento 618, fixadores 620, fixadores cativos 622 e semelhantes. Em um aspecto, a placa de base 602 pode incluir um metal. Em um aspecto, o metal pode incluir cobre. Além disso, é contemplado que o módulo de potência 100 pode incluir menos ou diferentes elementos do que aqueles aqui descritos.

[0044] O módulo de potência 100 pode incluir a placa de base 602. A placa de base 602 pode fornecer suporte estrutural para o módulo de potência 100, bem como facilitar a difusão de calor para gerenciamento térmico do módulo de potência 100. A placa de base 602 pode incluir uma base metal, como cobre, alumínio ou semelhantes, ou um composto de matriz de metal (MMC) que pode fornecer coeficiente de expansão térmica (CTE) correspondente para reduzir o estresse gerado termicamente. Em um aspecto, o material MMC pode ser um composto de um metal de alta condutividade, como cobre, alumínio e semelhantes, e um metal de baixo CTE, como molibdênio, berílio, tungstênio e / ou um não metal, como diamante, carboneto de silício, óxido de berílio, grafite, grafite pirolítico incorporado ou semelhantes. Dependendo do material, a placa de base 602 pode ser formada por usinagem, fundição, estampagem ou semelhantes. A placa de base 602 pode ter um revestimento de metal, como níquel, prata, ouro e / ou semelhantes, para proteger as superfícies da placa de base 602 e melhorar a capacidade de soldagem. Em um aspecto, a placa de base 602 pode ter uma parte traseira plana. Em um aspecto, a placa de base 602 pode ter um perfil convexo para melhorar a planaridade após o refluxo. Em um aspecto, a placa de base 602 pode ter aletas de pino 642 para arrefecimento direto como discutido abaixo com referência às Figuras 43-

59.

[0045] O módulo de potência 100 pode incluir a gaxeta

604. A gaxeta 604 pode melhorar um processo de encapsulamento por fornecer uma vedação estanque a líquidos. A este respeito, o módulo de potência 100 pode incluir encapsulamento dielétrico dentro. A gaxeta 604 pode ser moldada por injeção, dispensada ou semelhante, e pode ser aplicada em uma ranhura nas paredes laterais de alojamento 612 e comprimida entre as paredes laterais de alojamento 612 e a placa de base 602.

[0046] O módulo de potência 100 pode incluir um ou mais substratos de potência 606. Os um ou mais substratos de potência 606 podem fornecer interconexão elétrica, isolamento de tensão, transferência de calor e semelhantes para os dispositivos de potência 302. O um ou mais substratos de potência 606 pode ser construído como uma ligação direta de cobre (DBC), uma brasagem de metal ativo (AMB), um substrato de metal isolado (IMS) ou semelhantes. No caso da estrutura IMS, o um ou mais substratos de potência 606 e a placa de base 602 podem ser integrados como o mesmo elemento. Em alguns aspectos, o um ou mais substratos de potência 606 podem ser anexados à placa de base 602 com solda, epóxi termicamente condutor, sinterização de prata, ou semelhantes. Em um aspecto, pode haver dois dos substratos de potência 606, um para cada posição de comutação 104.

[0047] O módulo de potência 100 pode incluir um ou mais contatos de potência de borda 608. Uma superfície de um dos um ou mais contatos de potência de borda 608 pode formar o terminal V+ ou o primeiro terminal 106. Uma superfície de um dos um ou mais contatos de potência de borda 608 pode formar o terminal de fase ou terceiro terminal 110. Os um ou mais contatos de potência de borda 608 podem criar um percurso de alta corrente entre um sistema externo e os um ou mais substratos de potência 606. Os um ou mais contatos de potência de borda 608 podem ser fabricados a partir de folha de metal por meio de um processo de gravação, uma operação de estampagem ou semelhantes. Os um ou mais contatos de potência de borda 608 podem ter uma linha de assistência de flexão de espessura parcial 624 para facilitar a flexão dos um ou mais contatos de potência de borda 608 para auxiliar na montagem final. Em um aspecto, os um ou mais contatos de potência de borda 608 podem ser dobrados sobre o fixador cativo 622. Em um aspecto, os um ou mais contatos de potência de borda 608 podem ser soldados, soldados por ultrassom, ou semelhantes diretamente ao substrato de potência 606. Os um ou mais contatos de potência de borda 608 podem ter um revestimento de metal, como níquel, prata, ouro e / ou semelhantes para proteger as superfícies e melhorar a capacidade de soldagem.

[0048] Em um aspecto, uma base 636 do contato de potência de borda 608 pode ser dividida em pés para ajudar no processo de anexação. A base 636 pode ter um revestimento de metal, como níquel, prata e / ou ouro para proteger as superfícies e melhorar a capacidade de soldagem.

[0049] O módulo de potência 100 pode incluir ainda uma ou mais posições de comutação 104. Uma ou mais posições de comutação 104 podem incluir os dispositivos de potência 302 que podem incluir qualquer combinação de comutadores controláveis e diodos paralelizados para atender aos requisitos de corrente, tensão, e eficiência. Os dispositivos de potência 302 podem ser anexados com solda, epóxi condutor, um material de sinterização de prata ou semelhantes. Os blocos superiores nos dispositivos de potência 302, incluindo a porta e a fonte, podem ser ligados por fio aos seus respectivos locais com ligações de fio de potência 628. As ligações de fio de potência 628 podem incluir alumínio, uma liga de alumínio, cobre ou fios semelhantes, que pode ser soldado ultrassonicamente, ou semelhantes em ambos os pés, formando um arco condutor entre dois blocos de metal. As ligações de sinal 626 podem ser formadas de uma maneira semelhante e podem ser de alumínio,

ouro, cobre ou semelhantes. Em alguns aspectos, o diâmetro do fio das ligações de fio de potência em 626 pode ser menor do que o fio das ligações de fio de potência 628.

[0050] O módulo de potência 100 pode ainda incluir um ou mais sensores de temperatura 610. Os um ou mais sensores de temperatura 610 podem ser implementados com elementos sensores de temperatura resistivos fixados diretamente ao substrato de potência 606. Outros tipos de sensores de temperatura também são contemplados, incluindo sensores tipo detectores de temperatura de resistência (RDTs), sensores tipo coeficiente de temperatura negativo (NTC), sensores tipo ótico, termistores, termopares e semelhantes. Os um ou mais sensores de temperatura 610 podem ser anexados com solda, epóxi condutor, um material de sinterização de prata ou semelhantes, e então podem ser ligados por fio ao conjunto de interconexão de sinal 616. O módulo de potência 100 pode incluir ainda um ou mais sensores de diagnóstico que podem incluir medidores de tensão que detectam vibração e semelhantes. Os sensores de diagnóstico também podem determinar a umidade. Além disso, os sensores de diagnóstico podem detectar qualquer característica ambiental ou de dispositivo.

[0051] O módulo de potência 100 pode incluir ainda as paredes laterais de alojamento 612. As paredes laterais de alojamento 612 podem ser formadas de um material sintético. Em um aspecto, as paredes laterais de alojamento 612 podem ser um elemento de plástico moldado por injeção. As paredes laterais de alojamento 612 podem fornecer isolamento elétrico, fuga e afastamento de tensão, suporte estrutural, e cavidades para manter um encapsulamento de bloqueio de tensão e umidade. Em um aspecto, as paredes laterais de alojamento 612 podem ser formadas em um processo de moldagem por injeção com plástico reforçado de alta temperatura.

[0052] O módulo de potência 100 pode ainda incluir o contato de potência central 614. Uma superfície do contato central 614 pode formar o terminal V- ou o segundo terminal

108. O contato de potência central 614 pode criar um percurso de alta corrente entre um sistema externo e os dispositivos de potência 302. O contato de potência central 614 pode ser fabricado a partir de folha de metal por meio de um processo de gravação, uma operação de estampagem, ou semelhantes. O contato de potência central 614 pode ser isolado do substrato de potência subjacente 606 por ser incorporado nas paredes laterais de alojamento 612 (como ilustrado) ou pode ser chumbado ou soldado a um substrato de potência secundário, conforme descrito abaixo. O contato de potência central 614 pode incluir uma ou mais aberturas 632, como mostrado na Figura 11, para receber um fixador correspondente 634 que fixa o contato de potência central 614 às paredes laterais de alojamento 612.

[0053] Os dispositivos de potência de posição de comutação de lado inferior 302 podem ser ligados por fio 640 diretamente a partir de seus terminais ao contato de potência central 614, conforme ilustrado na Figura 11. O contato de potência central 614 pode ter uma linha de assistência de flexão de espessura parcial 624 para ajudar na dobragem no estágio final de montagem. O contato de potência central 614 pode ter um chapeamento de metal, como níquel, prata, ouro e / ou semelhantes para proteger as superfícies e melhorar a capacidade de ligação.

[0054] O módulo de potência 100 pode ainda incluir o conjunto de interconexão de sinal 616. O conjunto de interconexão de sinal pode ser uma placa de porta-fonte. O conjunto de interconexão de sinal 616 pode ser uma pequena placa de circuito de sinal facilitando a conexão elétrica dos contatos de sinal aos dispositivos de potência 302. O conjunto de interconexão de sinal 616 pode permitir conexão Kelvin de porta e fonte, bem como conexão a nós ou elementos de detecção internos adicionais. O conjunto de interconexão de sinal 616 pode permitir resistores de porta individuais para cada um dos dispositivos de potência 302. O conjunto de interconexão de sinal 616 pode ser uma placa de circuito impresso, placa de circuito de cerâmica, placa de circuito flexível, tiras de metal embutidas ou semelhantes dispostos nas paredes laterais de alojamento 612. Em um aspecto, o conjunto de interconexão de sinal 616 pode incluir uma pluralidade de conjuntos. Em um aspecto, o conjunto de interconexão de sinal 616 pode incluir uma pluralidade de conjuntos, um para cada posição de comutação 104.

[0055] O módulo de potência 100 pode incluir ainda a tampa de alojamento 618. A tampa de alojamento 618 pode ser um elemento sintético. Em um aspecto, a tampa de alojamento 618 pode ser um elemento de plástico moldado por injeção. A tampa de alojamento 618 pode fornecer isolamento elétrico, fuga e afastamento de tensão, e suporte estrutural. A este respeito, a tampa de alojamento 618, juntamente com as paredes laterais de alojamento 612, podem formar um conjunto fechado. O conjunto fechado pode evitar a entrada de materiais estranhos no interior do módulo de potência 100. Em um aspecto, a tampa de alojamento 618 pode ser formada em um processo de moldagem por injeção com plástico reforçado de alta temperatura.

[0056] O módulo de potência 100 pode incluir ainda os fixadores 620. Os fixadores 620 podem ser parafusos formadores de rosca. Outros tipos de fixadores também são contemplados. Os fixadores 620 podem ser usados para aparafusar diretamente nas paredes laterais de alojamento 612 para prender múltiplos elementos no módulo de potência

100. Os fixadores 620 podem ser usados para anexação de tampa de alojamento 618, anexação de conjunto de interconexão de sinal 616, incorporação do contato de potência central 614 (se não estiver embutido por outro meio), para fixar as paredes laterais de alojamento 612 à placa de base 602, e semelhantes.

[0057] O módulo de potência 100 pode ainda incluir os fixadores cativos 622. Os fixadores cativos 622 podem ser porcas sextavadas colocadas nas paredes laterais de alojamento 612 e na tampa de alojamento 618 e podem ser mantidos cativos sob os contatos de potência de borda 608 e o contato de potência central 614 depois de dobrados. Outros tipos de fixadores ou conectores são contemplados para implementar os fixadores cativos 622. Os fixadores cativos 622 podem facilitar a conexão elétrica a barramentos ou cabos externos. Os fixadores cativos 622 podem ser dispostos de modo que quando o módulo de potência 100 é aparafusado aos barramentos, os fixadores cativos 622 e os contatos de potência de borda 608 são puxados para cima para dentro do barramento, formando uma conexão elétrica de melhor qualidade. Se os fixadores cativos 622 fossem afixados ao alojamento, eles poderiam agir para puxar o barramento para baixo no módulo de potência 100, o que poderia formar uma conexão ruim devido à rigidez dos barramentos.

[0058] Em um aspecto, a tampa de alojamento 618 pode incluir uma abertura tendo uma forma consistente com a forma externa dos fixadores cativos 622 para evitar que os fixadores cativos 622 girem. Um fixador correspondente (mostrado na Figura 26) pode ser recebido pelos fixadores cativos 622. O fixador correspondente se estendendo através de um orifício de fixador 512 no contato de potência central 614 para facilitar a conexão elétrica a barramentos ou cabos externos.

[0059] Em um aspecto, as paredes laterais de alojamento 612 podem incluir uma abertura tendo uma forma consistente com a forma externa dos fixadores cativos 622 para evitar que os fixadores cativos 622 girem. Um fixador correspondente (mostrado na Figura 26) pode ser recebido pelos fixadores cativos 622. O fixador correspondente se estendendo através de um orifício de fixador 512 nos um ou mais contatos de potência de borda 608 para facilitar a conexão elétrica a barramentos ou cabos externos.

[0060] Para alcançar uma baixa indutância interna, os percursos de corrente do módulo de potência 100 podem ser largos, curtos em comprimento e sobrepor-se sempre que possível para alcançar o cancelamento de fluxo. O cancelamento de fluxo ocorre quando a corrente que viaja através da malha se move em direções opostas nas proximidades, neutralizando efetivamente seus campos magnéticos associados. Um benefício principal desta abordagem de módulo é que toda a largura da pegada é utilizada para condução. A altura de módulo pode ser minimizada para reduzir o comprimento que a corrente deve percorrer através da estrutura.

[0061] A malha de potência para uma perna de fase de meia ponte é ilustrada na Figura 11, com os contatos de potência de borda 608 e o contato de potência central 614 dobrados para mostrar detalhes. O contato de potência de borda de largo e baixo perfil 608 e o contato de potência central 614 trazem a corrente diretamente para os dispositivos de potência 302. O percurso de corrente efetivo das superfícies de terminal para os dispositivos de potência individuais 302 pode ser funcionalmente equivalente. Além disso, os dispositivos de potência 302 podem ser colocados em estreita proximidade, minimizando desequilíbrios em suas indutâncias de malha relativas e garantindo excelente acoplamento térmico.

[0062] A Figura 12A ilustra uma vista de topo da perna de fase do módulo de potência construído de acordo com a revelação, com cada nó identificado em uma topologia de meia ponte; e a Figura 12B ilustra um esquema da perna de fase do módulo de potência construído de acordo com a revelação, com cada nó identificado em uma topologia de meia ponte de acordo com a Figura 12A. O módulo de potência 100 pode incluir um ou mais diodos. Em um aspecto, o diodo no esquemático pode ser um diodo discreto colocado em antiparalelo (não ilustrado). Em um aspecto, o diodo no esquemático pode ser uma representação do diodo de corpo do dispositivo de potência 302 implementado como um MOSFET (como ilustrado).

[0063] Em um aspecto, o percurso atual pode começar no terminal de nó V+ 608, que pode ser anexado ao substrato de potência 630 e drenos D1 do superior dos dispositivos de potência 302. As fontes S1 do superior dos dispositivos de potência 302 podem, então, ligar por fio 628 a um bloco de substrato de baixa potência 630, que é anexado aos drenos D2 dos dispositivos de baixa potência 302, bem como ao terminal de potência de fase 608. Finalmente, as fontes S2 dos dispositivos de potência de lado baixo 302 podem ser ligadas por fio 628 ao terminal de contato de potência V- 614, que pode estar acima do substrato de potência inferior 630 fornecendo alguma sobreposição e pode ser suficientemente isolado por tensão do substrato de potência 630 subjacente.

[0064] A Figura 13 ilustra uma vista de seção transversal da perna de fase da Figura 12A e da Figura 12B; e a Figura 14 ilustra uma vista de seção transversal da perna de fase da Figura 12A e Figura 12B que inclui um percurso de corrente. Como mostrado na Figura 13, guias dos contatos ou terminais de potência 106, 108, 110 são dobradas conforme estão na configuração final da estrutura de módulo de potência 100. As espessuras de camada são exageradas para mostrar os detalhes. Todos os elementos nesta figura podem ser considerados condutores ao visualizar o fluxo de corrente.

[0065] A Figura 13 ilustra ainda a configuração em terraço, altura múltipla ou elevação múltipla do módulo de potência 100. A este respeito, uma posição vertical do terminal 614 é mostrada mais alta do que a posição vertical do terminal 608. A diferença de altura é indicada pela seta

702. Esta configuração de altura múltipla pode fornecer o circuito crítico descrito em mais detalhes abaixo. Além disso, a configuração de altura múltipla pode auxiliar no fornecimento de uma conexão de barramento, que também é descrita abaixo.

[0066] A Figura 14 apresenta uma sobreposição do percurso de corrente a partir do terminal V+ para o terminal V-, representando a malha crítica para comutação limpa de acordo com aspectos da revelação. A indutância é proporcional ao comprimento de percurso, diminui com a área de seção transversal aumentada dos condutores, e é reduzida com o cancelamento de fluxo no campo magnético. O percurso identificado começa no terminal 608 e flui através do substrato de potência 630 através dos dispositivos de potência 302 para um segundo substrato 630 através do dispositivo de potência 302 e saída pelo terminal 614. O percurso identificado é de baixa indutância, devido aos seguintes fatores: Baixa altura do módulo; A proximidade do dispositivo de potência 302 aos terminais 608, 614; Empacotamento compacto de todos os elementos funcionais; Ampla área de seção transversal dos condutores; Ligações de fio paralelizadas otimizadas 628 para cada dispositivo de potência 302; Mesmo compartilhamento de corrente entre os dispositivos de potência 302; Cancelamento de fluxo quando a direção de corrente inverte na posição de comutação de lado baixo; Cancelamento de fluxo nos barramentos V+ / V- externos.

[0067] A Figura 15 ilustra as superfícies de contato do módulo de potência em conjunto com o barramento de acordo com um aspecto da revelação. As superfícies de contato do terminal V+ 608 e do terminal de fase 608 podem ser planas, enquanto o topo do terminal V- 614 é deslocado dos outros. Este recurso permite que o barramento laminado V+ / V- externo 802, 804 entre em contato com ambos os terminais 608, 614, sem exigir uma dobra no barramento laminado 802, 804, conforme ilustrado na Figura 15. A distância de deslocamento 702 (ilustrada na Figura 13) pode ser ajustada para corresponder com a espessura do metal de barramento e um filme de isolamento dielétrico associado.

[0068] A baixa indutância de módulo interno combinada com a indutância externa minimizada no barramento 802, 804, 806 para o banco de capacitores de ligação CC 102 resulta em uma estrutura otimizada do módulo de potência 100 para eventos de comutação rápidos e limpos com excesso de baixa tensão e desempenho estável. Menos indutância de malha resulta em uma capacitância total reduzida necessária nos capacitores de ligação CC 102.

[0069] Esses benefícios, em conjunto, permitem perdas de comutação menores, frequências de comutação mais altas, controlabilidade aprimorada e EMI reduzido. Em última análise, isso ajuda os projetistas de sistema a obter sistemas de conversão de potência mais densos e robustos.

[0070] As Figuras 16A, 16B e 16C ilustram vários aspectos de um terminal do módulo de potência de acordo com aspectos da revelação. Um layout multicamada onde o terminal V- 614 está no meio do módulo de potência 100 pode ser essencial para este projeto. O isolamento de tensão adequado deste terminal 614, que fica diretamente sobre um traço de saída no substrato de potência 630, pode ser realizado através de uma variedade de construções que formam uma estrutura de isolamento. Este projeto do módulo de potência 100 é compatível com cada um dos seguintes.

[0071] A Figura 16A ilustra um aspecto do isolamento do terminal V- 614. Neste aspecto, o módulo de potência 100 pode incluir um isolamento embutido 810 do terminal V- 614. O isolamento embutido 810 pode ser formado com um plástico ou outro material sintético. O isolamento embutido 810 pode estar localizado nas paredes laterais de alojamento 612 como uma tira 810 construindo uma ponte sobre uma região central. Em um aspecto, a tira 810 pode ser formada de plástico. O contato de potência 614 pode ser incorporado na tira 810 por meio de uma série de métodos, incluindo fixação mecânica, como com um parafuso formador de rosca, integração direta, como por meio de um processo de moldagem de plástico, rebitado no lugar com uma operação de piquetagem a quente de plástico, ou semelhantes.

[0072] A Figura 16B ilustra outro aspecto do isolamento do terminal V- 614. Neste aspecto, o módulo de potência 100 pode formar o isolamento do terminal V- 614 por um isolamento de substrato de potência. A este respeito, um substrato de potência secundário 812 pode ser utilizado para fornecer o isolamento através de sua camada de material dielétrico, como uma cerâmica ou semelhantes. Este substrato de potência secundário 812 feito ser chumbado, sinterizado, ou colado com epóxi ao substrato de potência 630, enquanto o contato de potência 614 pode ser chumbado ou soldado ao bloco de metal superior no substrato secundário. Um benefício desta abordagem é a transferência de calor melhorada do contato de potência central 614, uma vez que o substrato de potência secundário 812 é altamente condutor e facilitaria a remoção de calor do contato de potência 614 para uma placa fria ou dissipador de calor.

[0073] A Figura 16C ilustra outro aspecto do isolamento do terminal V- 614. A este respeito, um isolamento de filme espesso 814 pode ser utilizado. O isolamento de filme espesso 814 pode utilizar um dielétrico de filme espesso impresso diretamente no substrato de potência 630 e pode fornecer bloqueio de tensão. O contato central 614 pode ser anexado ao isolamento de filme espesso 814 através de um epóxi, diretamente soldado a uma camada fina de filme espesso de metal impresso no topo do filme dielétrico, ou semelhantes.

[0074] Em outros aspectos, o isolamento do terminal V- 614 pode incluir isolamento de suspensão (não mostrado). Neste aspecto, o contato de potência central 614 pode ser suspenso a uma distância suficiente sobre o substrato de potência 630 e anexado às paredes laterais de alojamento 612 em uma maneira semelhante à abordagem embutida. A este respeito, encapsulamento de gel que preenche o módulo de potência 100 pode fornecer isolamento dielétrico. O contato central 614 pode precisar utilizar um material de alta rigidez, no entanto, para não impedir a formação de ligações de fio de potência 628 entre os dispositivos de lado baixo e o contato.

[0075] A Figura 17 ilustra esquematicamente uma pluralidade de dispositivos em paralelo de acordo com aspectos da revelação. Em particular, a Figura 17 mostra três dispositivos de potência 302. Isto é meramente exemplar e para facilidade de ilustração e compreensão. O módulo de potência 100 da revelação pode incluir qualquer número de dispositivos de potência 302.

[0076] Os sinais de controle e detecção de porta fatoram proeminentemente para desempenho de comutação do módulo de potência 100 e podem ser de particular importância em uma posição de comutação paralelizada 104. As malhas de sinal podem ser otimizadas no módulo de potência 100 para alto desempenho, robustez e compartilhamento de corrente uniforme. Semelhante às malhas de potência, os percursos podem ser configurados para serem limitados em comprimento, largura em seção transversal, e os componentes externos associados podem ser colocados o mais fisicamente perto possível dos terminais de sinal 502, 504.

[0077] Para um arranjo paralelizado de dispositivos de potência 302, como transistores, particularmente MOSFETs, a temporização e a magnitude das correntes de porta devem ser equilibradas para resultar em condições consistentes de liga e desliga. O módulo de potência 100 pode utilizar resistores de lastro individuais RG1, RG2, RG3 que podem ser colocados em estreita proximidade com a porta dos dispositivos de potência 302, separados apenas pela ligação de fio de porta. Esses componentes são de baixa resistência e ajudam no armazenamento temporário de uma corrente que flui para cada dispositivo de potência individual 302. Esses componentes atuam para desacoplar as portas dos dispositivos de potência 302, evitando oscilações e ajudando a garantir um sinal de ativação equalizado para os dispositivos de potência paralelizados 302. Um único resistor externo RACIONADOR pode ser utilizado e conectado a esses resistores em paralelo RG1, RG2, RG3 para controlar a velocidade de ativação da posição de comutação efetiva 104.

[0078] Os resistores de porta RG1, RG2, RG3 podem ser um pacote de montagem de superfície, uma camada de filme espesso integrada, filme espesso impresso, um chip ligável por fio, ou semelhantes, dependendo da aplicação.

[0079] A Figura 18 ilustra uma vista em perspectiva da malha de comutação de porta eficaz de acordo com um aspecto da revelação; e a Figura 19 ilustra uma vista de topo da malha de comutação de porta eficaz de acordo com um aspecto da revelação. O substrato de sinal ou conjunto de interconexão de sinal 616 pode ter trilhos 816, 818 conectando-se aos terminais de conector Kelvin de porta e fonte 502, 504 na borda da placa do conjunto de interconexão de sinal 616. O trilho superior 818 pode se conectar a blocos de ligação de fio de porta através de resistores de porta individuais 820, enquanto o trilho inferior 816 pode ligar diretamente ao bloco de fonte do dispositivo de potência

302. Isso pode ser considerado uma conexão Kelvin verdadeira, uma vez que a ligação Kelvin de fonte não está no percurso atual das ligações de fonte de potência. Uma conexão Kelvin pode ser importante para um controle limpo e eficiente, reduzindo a influência do alto dreno para a fonte de corrente na malha de sinal.

[0080] A Figura 18 e a Figura 19 ilustram ainda as conexões de sinal opcionais 506, 508 no lado esquerdo do conjunto de interconexão de sinal 616. Essas conexões podem ser usadas para medição de temperatura ou outras formas de detecção interna. Em alguns aspectos, a detecção interna pode incluir detecção de diagnóstico que inclui sinais de diagnóstico que podem ser gerados a partir de sensores de diagnóstico que podem incluir medidores de tensão detectando vibração, sensores de detecção de umidade e semelhantes. Além disso, os sensores de diagnóstico podem detectar qualquer característica ambiental ou de dispositivo. Em um aspecto, o sensor de temperatura 610 pode ser colocado na posição de lado baixo. Claro, outros locais e arranjos para o sensor de temperatura 610 também são contemplados. Em um aspecto, uma ligação de fio pode ser colocada no bloco superior próximo ao traço de drenagem (por exemplo, próximo a um dispositivo de potência 302) para medição de sobrecorrente (também referida como proteção de dessaturação no caso de IGBTs). Claro, outros locais e arranjos para medição de sobrecorrente também são contemplados. Em alguns aspectos, um sensor de sobrecorrente ou sensor de dessaturação pode detectar a queda de tensão conforme determinado pelas conexões ao dreno dos dispositivos de potência 302. Em alguns aspectos, a corrente também pode ser detectada pela queda de tensão através dos dispositivos de potência 302.

[0081] Esta implementação desta malha de sinal ou do conjunto de interconexão de sinal 616 pode garantir o controle e medições de qualidade em qualquer combinação de dispositivos de potência paralelizados 302 na posição de comutação 104. Conectores placa a placa PCB padrão podem permitir uma conexão direta ao acionador de porta externo e conjunto de circuitos de controle.

[0082] Esta rede de distribuição de porta, conforme mostrado, pode ser implementada com uma PCB. Também pode ser formada como um circuito de filme espesso diretamente no substrato de potência primário 630, diretamente na placa de base 602 ou semelhantes. Isso tem o benefício de reduzir a contagem de peças do módulo de potência 100, bem como a opção de imprimir os resistores de porta 820. Os resistores de porta 820 podem ser muito menores do que o tamanho das peças de montagem em superfície em uma PCB, pois pode não haver necessidade de terminais de solda e os resistores de porta 820 podem ser arrefecidos ativamente a partir da placa fria, minimizando as restrições de dimensionamento térmico do componente.

[0083] A Figura 20 ilustra uma implementação exemplar parcial que inclui um módulo de potência de acordo com aspectos da revelação. A este respeito, a Figura 20 é uma estrutura exemplar representativa implementando o módulo de potência 100 da revelação em um sistema de alto desempenho. Esta abordagem geral se aplica a muitas outras configurações e topologias, servindo como um exemplo útil de como utilizar o módulo de potência 100 em um conversor. Este exemplo específico é para um acionamento de motor trifásico. Nesse aspecto, existem três módulos de potência 100.

[0084] Os módulos de potência 100 revelados podem ser configurados em um arranjo de pernas de fase de meia ponte (três, conforme ilustrado). Módulos de potência adicionais 100 podem ser incluídos em paralelo para aumentar a corrente conforme necessário para a aplicação.

[0085] A implementação da Figura 20 pode incluir ainda uma placa fria 902. A placa fria 902 pode ser uma placa fria líquida de alto desempenho, dissipador de calor ou semelhantes, servindo para transferir calor residual a partir dos módulos de potência 100 para outra fonte (líquido, ar, etc.).

[0086] A implementação da Figura 20 pode incluir ainda os condensadores de ligação CC 102. Os condensadores de ligação CC 102 podem ser implementados como condensadores de filtragem que fazem a interface de uma fonte de potência CC e o módulo de potência 100. Em um aspecto, os condensadores de ligação CC 102 podem ser implementados como um único capacitor. Em outro aspecto, os capacitores de ligação CC 102 podem ser implementados como múltiplos componentes formando um 'banco' de capacitores, dependendo das demandas de potência da carga e / ou da aplicação particular.

[0087] A implementação da Figura 20 pode ainda incluir espaçadores de placa fria 904. Os espaçadores de placa fria 904 podem fornecer suporte estrutural para a placa fria 902. Os espaçadores de placa fria 904 podem ser configurados como mostrado, elevando e colocando os terminais 106, 108 do módulo de potência 100 em plano com contatos de capacitor

906. Neste aspecto, barramentos planos sem curvas podem interconectar os componentes. Para densidade de potência mais alta ou para diferentes tipos de capacitores, a altura dos espaçadores de placa fria 904 pode ser ajustada para melhor utilizar o fator de forma disponível para os elementos do conversor. Isso pode ter uma compensação correspondente de aumentar o comprimento de malha elétrica, pois as curvas de transição podem ser necessárias e dependerá dos requisitos específicos de sistema.

[0088] A Figura 21 ilustra um barramento laminado exemplar de acordo com a revelação; A Figura 22 ilustra uma porção do barramento laminado exemplar de acordo com a Figura 21; e a Figura 23 ilustra outra porção do barramento laminado exemplar de acordo com a Figura 21. O layout do terminal de potência pode ser projetado para facilitar a interconexão de barramento simples e eficaz. Para minimizar a indutância entre os capacitores de ligação CC 102 e os terminais 106, 108 do módulo de potência 100, os barramentos 900 podem ter condutores espessos 910, 912 e os condutores espessos 910, 912 dos barramentos 900 podem se sobrepor. Os condutores espessos 910, 912 podem ser separados por um filme dielétrico fino 914. A corrente viaja através de cada folha dos condutores espessos 910, 912 em direções opostas, agindo para reduzir significativamente a indutância efetiva entre os dispositivos de potência 302 e os capacitores de ligação CC de filtragem 102. As camadas superiores do condutor espesso 910 podem ser estampadas para formar contatos coplanares 918 na superfície de acoplamento com os capacitores de ligação CC 102, eliminando a necessidade de arruelas ou espaçadores, que podem interferir no desempenho elétrico.

[0089] Um exemplo de barramento laminado 900, correspondendo com o layout de nível de sistema apresentado acima pode incluir um ou mais de um plano V+ de condutor 912, um plano V- de condutor 910, e um filme dielétrico 914.

[0090] O plano V+ de condutor 912 pode conectar o terminal V+ 106 do módulo de potência 100 através dos contatos 926 ao terminal V+ do (s) capacitor (es) de ligação CC 102 através dos contatos 928, bem como ter terminais 920 para conexão externa.

[0091] O plano V- de condutor 910 pode conectar o terminal V- 108 do módulo de potência 100 através dos contatos 924 ao terminal V- do (s) capacitor (es) de ligação CC 102 através dos contatos 918, bem como ter terminais para conexão externa 922. Os contatos 918, 924, 926, 928 e os terminais 920, 922 podem, cada um, ser implementados com uma abertura de fixador configurada para receber um fixador para formar uma conexão elétrica. Outras implementações de conexão elétrica também são contempladas. Os condutores 910, 912 podem incluir aberturas 940. As aberturas 940 em um dos condutores 910, 912 permitem o acesso aos contatos em outro dos condutores 910, 912.

[0092] O filme dielétrico 914 pode ser implementado como um isolador elétrico fino colocado entre as camadas de metal sobrepostas dos condutores 910, 912. O filme dielétrico 914 pode fornecer isolamento dielétrico de acordo com os padrões de segurança elétrica. O filme dielétrico 914 pode ser mantido tão fino quanto possível para minimizar a indutância. Um filme também pode cobrir as partes superiores e inferiores do barramento laminado 900 em todas as áreas que não requerem uma conexão elétrica. As bordas 916 do barramento laminado 900 podem ser vedadas através de uma variedade de métodos, incluindo uma laminação de vedação de aperto, vedação epóxi, uma inserção dielétrica, ou semelhantes, dependendo da geometria e do espaço disponível. Em alguns aspectos, o material de filme dielétrico 914 pode ser aderido ao barramento laminado 900 com um adesivo acrílico. Em alguns aspectos, o barramento laminado 900 pode incluir uma vedação de aperto com um material polimérico. Em alguns aspectos, o barramento laminado 900 pode ser subsequentemente submetido a pressão, calor e tempo para formar o laminado.

[0093] Em alguns aspectos, o barramento 900 e os condutores 910, 912 têm uma construção geralmente plana. Mais especificamente, o barramento 900 pode ter uma superfície superior geralmente plana e uma superfície inferior geralmente plana, como mostrado na Figura 15. Em alguns aspectos, a espessura de um dos condutores 910, 912 juntamente com o filme dielétrico 914 define a distância de deslocamento 702 ilustrada na Figura 13. Em um aspecto, a espessura de um dos condutores 910, 912 juntamente com o filme dielétrico 914 pode ser de 0,5 mm a 10 mm, o que corresponde à distância de deslocamento 702. Em um aspecto, a espessura de um dos condutores 910, 912 juntamente com o filme dielétrico 914 pode ser de 1 mm a 2 mm, o que corresponde à distância de deslocamento 702. Em um aspecto, a espessura de um dos condutores 910, 912 juntamente com o filme dielétrico 914 pode ser 0,5 mm a 1 mm, o que corresponde à distância de deslocamento 702. Em um aspecto, a espessura de um dos condutores 910, 912 juntamente com o filme dielétrico 914 pode ser de 2 mm a 3 mm, o que corresponde à distância de deslocamento 702. Em um aspecto, a espessura de um dos condutores 910, 912 juntamente com o filme dielétrico 914 pode ser de 3 mm a 4 mm, o que corresponde à distância de deslocamento 702. Em um aspecto, a espessura de um dos condutores 910, 912 juntamente com o filme dielétrico 914 pode ser de 4 mm a 5 mm, o que corresponde à distância de deslocamento 702. Em um aspecto, a espessura de um dos condutores 910, 912 juntamente com o filme dielétrico 914 pode ser de 5 mm a 6 mm, o que corresponde à distância de deslocamento 702. Em um aspecto, a espessura de um dos condutores 910, 912 juntamente com o filme dielétrico 914 pode ser de 6 mm a 7 mm, o que corresponde à distância de deslocamento 702. Em um aspecto, a espessura de um dos condutores 910, 912 juntamente com o filme dielétrico 914 pode ser de 7 mm a 8 mm, o que corresponde à distância de deslocamento 702. Em um aspecto, a espessura de um dos condutores 910, 912 junto com o filme dielétrico 914 pode ser de 8 mm a 9 mm, o que corresponde à distância de deslocamento 702. Em um aspecto, a espessura de um dos condutores 910, 912 juntamente com o filme dielétrico 914 pode ser de 9 mm a 10 mm, o que corresponde à distância de deslocamento 702.

[0094] A Figura 24 ilustra um barramento de saída de fase de acordo com a revelação. Para um acionamento de motor trifásico, como neste exemplo, as saídas de fase 930 podem não exigir laminação ou sobreposição para minimizar a indutância. Isso se deve ao fato de que os barramentos de saída de fase 930 estão acionando cargas indutivas, o que limita a necessidade de reduzir a indutância nos percursos de saída. Por conseguinte, os barramentos de saída de fase 930 podem ser elementos autônomos e podem ser muito menos complexos do que a estrutura de ligação CC laminada. Os barramentos de saída de fase 930 podem incluir aberturas 934 para receber um fixador para formar uma conexão elétrica.

[0095] É altamente desejável medir a corrente de saída a partir de cada fase. Isso pode ser realizado por meio de uma série de métodos, como adicionar um resistor em série de baixa resistência (chamado de shunt) e medir a queda de tensão nele, incluindo um sensor que mede o campo magnético gerado pela corrente e fornece um sinal proporcional para um controlador, ou semelhantes. A Figura 24 ilustra um dos barramentos de saída 930 para este sistema, bem como uma configuração para melhorar a precisão da medição por adicionar uma blindagem ferrosa 932 para focar o campo magnético em uma região onde o sensor pode estar localizado.

[0096] O barramento de saída de fase 930 ou condutor pode ser configurado para fornecer transições a partir do terminal de saída de fase 110 de cada módulo de potência 100 para uma conexão de terminal externa. A forma e o arranjo do barramento de saída de fase 930 ou condutor podem variar e depender da topologia ou arranjo específico dos módulos de potência 100.

[0097] A blindagem ferrosa 932 ou concentrador de campo magnético pode ser configurado para focar o campo magnético gerado pelo fluxo de corrente em uma região alvo onde um sensor pode ser colocado. Isso pode não ser necessário para a operação, mas é um arranjo altamente vantajoso para extrair medições de corrente de saída na maioria dos sistemas conversores.

[0098] A Figura 25 ilustra uma vista em perspectiva de uma implementação exemplar que inclui um módulo de potência e um barramento laminado de acordo com aspectos da revelação; A Figura 26 ilustra uma primeira vista de seção transversal de uma implementação exemplar que inclui um módulo de potência e um barramento laminado de acordo com a Figura 25; e a Figura 27 ilustra uma segunda vista de seção transversal de uma implementação exemplar que inclui um módulo de potência e barramento laminado de acordo com a Figura 25. As Figuras 25-27 ilustram o layout de sistema de acionamento de motor com as estruturas de barramento laminado 900 descritas acima. Como mostrado nas Figuras 25-27, o sistema pode incluir o arranjo de módulo de potência 100, o conjunto de placa fria 902, o capacitor de ligação CC 102, o conjunto de barramento laminado de ligação CC 900 e os barramentos de contato de saída 930.

[0099] Uma seção transversal dos terminais dos capacitores de ligação CC é ilustrada na Figura 26. A Figura 26 ilustra as conexões coplanares gravadas em relevo 918 apresentadas nos barramentos 900, bem como o alto grau de laminação de metal em todos os locais viáveis. A única separação entre as placas 910, 912 pode ser a área mínima necessária para os processos de fabricação de chapa metálica (ferramentas de gravação em relevo, retenção de trabalho, tolerâncias, etc.) e para o isolamento dielétrico 914 (vedações de borda, fuga, afastamento).

[00100] A seção transversal através do módulo de potência 100 mostrado na Figura 27 ilustra a malha crítica de sobreposição otimizada a partir do banco de capacitores de ligação CC 102 aos terminais 106, 108 do módulo de potência

100. Isso reforça o conceito discutido na Figura 15 com os componentes representativos reais e restrições de projeto físico.

[00101] Ao todo, esta estrutura de interconexão de baixa indutância e alta corrente pode ser necessária e ativada pelo projeto de módulo de potência revelado. Juntos, formam um percurso de baixa indutância eficaz e altamente integrado entre o banco dos capacitores de ligação CC 102 e as posições de comutação 104. Esta estrutura permite comutação de frequência eficiente, estável e muito alta dos dispositivos de potência 302, como semicondutores de lacuna de banda larga.

[00102] A Figura 28 ilustra um acionador de porta de módulo único exemplar de acordo com a revelação. O acionador de porta atua como um amplificador de potência entregando corrente de acionamento para as posições de comutação 104,

enquanto fornece isolamento de tensão entre um controlador e estágios de potência de alta tensão. O isolamento também pode ser mantido entre os blocos de acionador entre as posições de comutação 104. Para comutação de alta frequência, o estágio de saída dos acionadores pode estar fisicamente localizado perto das posições de comutação 104.

[00103] Recursos adicionais podem ser incluídos para segurança, como subtensão, sobretensão, e proteção contra sobrecorrente. Um circuito acionador de porta pode ser configurado para garantir que o módulo de potência 100 esteja sempre funcionando em uma região de operação segura e desligue cuidadosamente em caso de falha.

[00104] Com este projeto de módulo de potência, os acionadores de porta podem ser assentados diretamente acima do barramento de potência laminado 900. Eles podem ser formados como uma única PCB e empilhados ou escalados da mesma forma modular que os módulos de potência 100. Alternativamente, os acionadores também podem ser integrados em uma única PCB em um arranjo de módulos de potência 100, economizando tamanho, mas aumentando a complexidade devido aos vários nós de alta tensão na placa. O estágio de saída dos acionadores pode estar localizado diretamente próximo ao conector de placa para placa fazendo contato com os pinos de sinal de módulo.

[00105] Um exemplo de acionador de porta de módulo único 400 é apresentado na Figura 28. Os elementos de acionador de porta de módulo único 400 podem ser duplicados para cada posição de comutação 104. O arranjo e o layout específico de cada bloco podem ser dependentes do sistema e são configurados neste desenho como um exemplo generalizado.

[00106] Os elementos do acionador de porta de módulo único 400 podem incluir um ou mais de conector de sinal de controle 410, fonte de potência isolada 420, componente de isolamento e condicionamento de sinal 430, estágio de amplificador 440, resistor de porta em massa e filtro de corrente local 450, sensores e componentes de proteção 460, conector de sinal de módulo de potência 470 e fendas de extensão de fuga 480. O acionador de porta de módulo único 400 pode ser disposto em uma placa de circuito impresso (PCB 402).

[00107] O conector de sinal de controle 410 pode ser configurado para fazer interface com o controlador e o acionador de porta de modo que os sinais de controle e sensor diferenciais possam ser transferidos entre os dois através de um cabo, conector placa a placa, ou mecanismo semelhante.

[00108] A fonte de potência isolada 420 pode ser implementada como um conversor CC-CC fornecendo as tensões positivas e negativas necessárias para ligar e desligar os dispositivos de potência 302. A fonte de potência isolada 420 pode ser alta o suficiente para fornecer a corrente necessária pelos dispositivos de potência 302. O isolamento entre os estágios de controle e potência pode ser uma função vital deste bloco.

[00109] O componente de isolamento e condicionamento de sinal 430 pode incluir conjunto de circuitos para fornecer isolamento dos sinais de controle entre o controle de baixa tensão e a potência de alta tensão, bem como o condicionamento dos sinais de controle para o estágio de amplificador 440 do acionador.

[00110] O estágio de amplificador 440 pode ser formado de componentes discretos ou integrados. O estágio de amplificador 440 pode transformar os sinais de controle de baixa potência isolados nas correntes e tensões requeridas pela posição de comutação 104 para operar. Isso deve ser o mais próximo possível dos terminais de sinal de módulo para uma comutação limpa.

[00111] O resistor de porta em massa e o filtro de corrente local 450 podem ser o estágio final antes da transição para os pinos de saída, o resistor de porta em massa e o filtro de corrente local 450 e podem ser usados para ajustar os tempos de liga e desliga da posição de comutação 104 para atender às necessidades de um sistema específico. Eles podem ser um único conjunto de elementos passivos ou como parte de uma rede com diferentes valores de resistência para ligar e desligar se diferentes características de comutação forem desejadas. Um filtro local também pode ser usado para garantir que uma fonte de corrente de qualidade seja mantida durante os eventos de comutação.

[00112] Os sensores e componentes de proteção 460 podem incluir conjunto de circuitos, que podem incluir proteções de sub e sobretensão, proteções de sobrecorrente, detecção de temperatura, e mecanismos para um desligamento seguro em caso de falha.

[00113] O conector de sinal de módulo de potência 470 pode estar localizado na parte inferior da PCB 402. O conector de sinal de módulo de potência 470 pode fazer interface com o acionador de porta e o módulo de potência 100, fornecendo uma conexão direta à rede de distribuição de porta interna ao módulo de potência 100. Isso pode ser normalmente facilitado com um conector placa a placa, uma conexão de solda direta, ou semelhantes. Uma conexão fio a placa também é possível, mas pode ser necessário que o acionador esteja fisicamente perto do módulo de potência

100.

[00114] As fendas de extensão de fuga 480 podem ser configuradas para melhorar o isolamento de tensão entre os estágios de acionador, permitindo um empacotamento mais compacto dos componentes. O isolamento de tensão é um desafio crescente, pois o tamanho dos módulos de potência de alta tensão continua a diminuir. O corte de uma fenda na PCB 402 pode ser uma opção para aumentar a distância de fuga de tensão sem adicionar tamanho de placa. Outras opções incluem o encapsulamento local de nós críticos e cobertura total de todo o conjunto com um revestimento dielétrico conformado. Mais especificamente, os múltiplos componentes do módulo de potência 100 incluindo a PCB 402 podem incluir encapsulamento discreto e / ou local de um ou mais componentes; e os múltiplos componentes do módulo de potência 100 incluindo a PCB 402 podem incluir revestimento dielétrico conformado em um ou mais componentes, toda a PCB 402, e / ou outros conjuntos do módulo de potência 100.

[00115] Quando integrados juntos, como mostrado na Figura 29, o acionador de porta 400 e o módulo de potência 100 formam uma única unidade compacta com um fluxo de sinal de baixa indutância otimizado a partir da fonte de controle, através do isolamento, amplificado e, em seguida, distribuído através da rede de resistor de porta diretamente para as portas dos dispositivos de potência paralelizados

302.

[00116] A Figura 30 ilustra um componente de detecção de corrente de acordo com aspectos da revelação; e a Figura 31 ilustra um componente de detecção de corrente arranjado com barramentos de saída de fase de acordo com a Figura 30. Existem vários métodos para detectar a corrente. Em um aspecto da revelação ilustrada nas Figuras 30 e 31, os sensores 980, como sensores magnéticos sem contato, podem ser utilizados. Os sensores 980 podem ser utilizados com uma blindagem ferrosa 932 para focar o campo magnético. Os sensores 980 podem utilizar um pequeno chip sensor colocado nesta região que produz um sinal proporcional à corrente de saída. Um exemplo dos sensores em uma única PCB 936 para todas as três fases é ilustrado na Figura 30, e a estrutura de barramento de saída completa com as blindagens magnéticas é ilustrada na Figura 31.

[00117] A Figura 32 ilustra um exemplo de empilhamento de potência de acionamento de motor trifásico de acordo com um aspecto da revelação. Em particular, a Figura 32 ilustra um exemplo de empilhamento de potência de acionamento de motor trifásico com todos os componentes funcionais descritos anteriormente. O sistema da Figura 32 é altamente integrado e otimizado para desempenho elétrico de pico. Recursos adicionais, como detecção de tensão do banco de capacitores e gabinetes de blindagem EMI são contemplados e se integrariam bem neste núcleo de alto desempenho.

[00118] A Figura 33 ilustra esquematicamente uma pluralidade de dispositivos de potência em paralelo de acordo com aspectos da revelação. Em particular, a Figura 33 mostra quatro dispositivos de potência 302. Este número de dispositivos de potência 302 é meramente exemplar e para facilidade de ilustração e compreensão. O módulo de potência 100 da revelação pode incluir qualquer número de dispositivos de potência 302.

[00119] Os sinais de controle e detecção de porta fatoram proeminentemente para desempenho de comutação do módulo de potência 100 e podem ser de particular importância em uma posição de comutação paralela 104. As malhas de sinal podem ser otimizadas no módulo de potência 100 para alto desempenho, robustez, e compartilhamento uniforme de corrente. Em alguns aspectos, uma placa de circuito impresso (PCB) multicamada para a malha de sinal pode ser utilizada. Nestes aspectos, planos paralelos podem ser usados para cancelamento de fluxo e redução de indutância adicional. Consequentemente, os percursos largos e curtos podem dobrar de volta sobre si mesmos para cancelar o campo magnético. Isso ajuda a fornecer a melhor malha de sinal possível, dadas as restrições geométricas do módulo de potência 100. Semelhante às malhas de potência, os percursos podem ser configurados para serem limitados em comprimento, largura em seção transversal, e os componentes externos associados podem ser colocados fisicamente o mais próximo possível dos terminais de sinal 502, 504.

[00120] Para um arranjo paralelizado de dispositivos de potência 302, como transistores, particularmente MOSFETs, a temporização e a magnitude das correntes de porta devem ser equilibradas para resultar em condições consistentes de liga e desliga. O módulo de potência 100 pode utilizar resistores de lastro individuais 820 (RG1, RG2, RG3, RG4) que podem ser colocados em estreita proximidade com a porta dos dispositivos de potência 302, apenas separados pela ligação de fio de porta. Os resistores de lastro individuais 820 (RG1, RG2, RG3, RG4) podem ser de baixa resistência e ajudar no armazenamento temporário de uma corrente que flui para cada dispositivo de potência individual 302. Os resistores de lastro individuais 820 (RG1, RG2, RG3, RG4)atuam para desacoplar as portas dos dispositivos de potência 302, evitando oscilações e ajudando a garantir um sinal de ativação equalizado para os dispositivos de potência paralelizados 302. Um único resistor externo RACIONADOR pode ser utilizado e conectado a esses resistores paralelizados 820 (RG1, RG2, RG3, RG4)para controlar a velocidade de ativação da posição de comutação efetiva 104. Em um aspecto, um resistor de lastro 820 pode ser associado a cada dispositivo de potência 302. Em um aspecto, um resistor de lastro individual 820 pode ser associado a cada dispositivo de potência individual 302.

[00121] Em aspectos adicionais, o módulo de potência 100 pode utilizar resistores Kelvin de fonte de lastro individual 822 (RS1, RS2, RS3, RS4)que podem ser colocados em estreita proximidade com a conexão Kelvin de fonte dos dispositivos de potência 302. Em um aspecto, os resistores Kelvin de fonte 822 (RS1, RS2, RS3, RS4)só podem ser separados pela ligação de fio Kelvin de fonte. Em um aspecto, um resistor Kelvin de fonte 822 pode ser associado a cada dispositivo de potência

302. Em um aspecto, um resistor Kelvin de fonte individual 822 pode ser associado a cada dispositivo de potência individual 302. Os resistores Kelvin de fonte 822 (RS1, RS2, RS3, RS4) podem ser de baixa resistência e ajudar no armazenamento temporário de uma corrente que flui para a conexão Kelvin de cada um dos dispositivos de potência individuais 302. Os resistores Kelvin de fonte 822 (RS1, RS2, RS3, RS4) podem agir para desacoplar as conexões Kelvin de fonte dos dispositivos de potência 302, evitando oscilações e ajudando a garantir um sinal equalizado para os dispositivos de potência paralelizados 302. Em aspectos particulares, os resistores Kelvin de fonte 822 (RS1, RS2, RS3, RS4) podem ser configurados e implementados para abordar qualquer incompatibilidade dos dispositivos de potência individuais 302, um layout dos dispositivos de potência individuais 302 e semelhantes.

[00122] Em aspectos particulares, os resistores Kelvin de fonte 822 (RS1, RS2, RS3, RS4) podem ser configurados e implementados para prevenir ou reduzir a oscilação de realimentação entre os dispositivos de potência individuais 302, amortecer a oscilação de realimentação entre os dispositivos de potência individuais 302, desacoplar os sinais Kelvin de fonte entre os dispositivos de potência individuais 302, inibir a corrente fluindo entre os sinais Kelvin de fonte para os dispositivos de potência individuais 302, equalizar a corrente fluindo entre os sinais Kelvin de fonte para os dispositivos de potência individuais 302, forçar a corrente fluindo através dos dispositivos de potência individuais 302 para fluir através de um percurso atual, e semelhantes. Além disso, os resistores Kelvin de fonte 822 (RS1, RS2, RS3, RS4) podem reduzir a indutância de sinalização, garantir que a operação de porta dos dispositivos de potência 302 não seja desacelerada, minimizar a sobretensão de porta / fonte nos dispositivos de potência 302, e semelhantes.

[00123] Os resistores Kelvin de fonte 822 (RS1, RS2, RS3,

RS4) podem ser um pacote de montagem de superfície, uma camada de filme espesso integrada, filme espesso impresso, um chip ligável com fio, um percurso de resistência "natural" (material / estrutura interface que inerentemente adiciona resistência), ou semelhantes, dependendo da aplicação. Em um ou mais aspectos, o valor de resistência dos resistores Kelvin de fonte 822 (RS1, RS2, RS3, RS4) e os resistores 820 (RG1, RG2, RG3, RG4) pode ser equivalente. Em um ou mais aspectos, o valor de resistência dos resistores Kelvin de fonte 822 (RS1, RS2, RS3, RS4) e os resistores 820 (RG1, RG2, RG3, RG4) pode ser diferente. Em um ou mais aspectos, o valor de resistência dos resistores Kelvin de fonte 822 (RS1, RS2, RS3, RS4) pode estar na faixa de 0,5 ohms - 1,5 ohms. Em um ou mais aspectos, o valor de resistência dos resistores Kelvin de fonte 822 (RS1, RS2, RS3, RS4) pode estar na faixa de 0,5 ohms - 2 ohms. Em um ou mais aspectos, o valor de resistência dos resistores Kelvin de fonte 822 (RS1, RS2, RS3, RS4) pode estar na faixa de 0,5 ohms - 5 ohms. Em um ou mais aspectos, o valor de resistência dos resistores Kelvin de fonte 822 (RS1, RS2, RS3, RS4) pode estar na faixa de 0,5 ohms - 20 ohms. Em um ou mais aspectos, o valor de resistência dos resistores 820 (RG1, RG2, RG3, RG4) pode estar na faixa de 1 ohms - 20 ohms. Em um ou mais aspectos, o valor de resistência dos resistores 820 (RG1, RG2, RG3, RG4) pode estar na faixa de 1 ohms - 5 ohms. Em um ou mais aspectos, o valor de resistência dos resistores 820 (RG1, RG2, RG3, RG4) pode estar na faixa de 1 ohms - 10 ohms. Em um ou mais aspectos, o valor de resistência dos resistores 820 (RG1, RG2, RG3, RG4) pode estar na faixa de 1,5 ohms - 6 ohms.

[00124] A Figura 34 ilustra uma vista de topo da malha de comutação de porta efetiva e um módulo de potência de acordo com um aspecto da revelação. Em particular, a Figura 34 ilustra que o substrato de sinal ou conjunto de interconexão de sinal 616 pode ter trilhos 816, 818 conectando à porta e terminais de conector Kelvin de fonte 502, 504 na borda da placa do conjunto de interconexão de sinal 616. O trilho 818 pode conectar-se aos blocos de ligação de fio de porta por meio de resistores de porta individuais 820 (resistores RG1, RG2,... RGN), enquanto o trilho 816 pode se conectar por meio de resistores individuais 822 (resistores RS1, RS2, RS3,... RSN) para o bloco de fonte do dispositivo de potência 302. Isso pode ser considerado uma conexão Kelvin verdadeira, já que a ligação Kelvin de fonte não está no percurso atual das ligações de fonte de potência. Uma conexão Kelvin pode ser importante para um controle limpo e eficiente, reduzindo a influência do alto dreno para a fonte de corrente na malha de sinal.

[00125] A Figura 34 ilustra ainda conexões de sinal opcionais 506, 508 no conjunto de interconexão de sinal 616. As conexões 506, 508 podem ser usadas para medição de temperatura ou outras formas de detecção interna. Em alguns aspectos, a detecção interna pode incluir detecção de diagnóstico que inclui sinais de diagnóstico que podem ser gerados a partir de sensores de diagnóstico que podem incluir medidores de tensão detectando vibração, sensores de detecção de umidade, e semelhantes. Além disso, os sensores de diagnóstico podem detectar qualquer característica ambiental ou de dispositivo.

[00126] Em um aspecto, o sensor pode ser um sensor de temperatura 610 que pode ser colocado no substrato de potência 606 ou na placa de base 602. Em um aspecto, o substrato de potência 606 ou a placa de base 602 podem ter uma superfície de metal e / ou superfície condutora suportando os dispositivos de potência 302. Em um aspecto, uma porção 850 da superfície do substrato de potência 606 ou a placa de base 602 pode ser diferente da superfície de suporte dos dispositivos de potência 302. Em um aspecto, a porção 850 pode ser uma parte tendo a superfície de metal e / ou superfície condutora removida, gravada, inexistente ou semelhantes. Em um aspecto, o sensor de temperatura 610 pode ser colocado no substrato de potência 606 ou na placa de base 602 em uma área onde uma superfície de metal do substrato de potência 606 ou a placa de base 602 foi removida ou não existe. Nestes aspectos, o sensor de temperatura 610 pode ser isolado e fornecer uma leitura de temperatura mais precisa. Claro, outros locais e arranjos para o sensor de temperatura 610 também são contemplados.

[00127] Esta implementação desta malha de sinal ou do conjunto de interconexão de sinal 616 pode garantir o controle de qualidade e medições em qualquer combinação de dispositivos de potência paralelizados 302 na posição de comutação 104. Conectores placa a placa de PCB padrão podem permitir uma conexão direta ao acionador de porta externo e conjunto de circuitos de controle.

[00128] Esta rede de distribuição de porta, conforme mostrado, pode ser implementada com uma PCB. Também pode ser formada como um circuito de filme espesso diretamente no substrato de potência primário 630, diretamente na placa de base 602 ou semelhantes. Isso tem o benefício de reduzir a contagem de peças do módulo de potência 100, bem como a opção de imprimir os resistores 820, 822. Em alguns aspectos, um filme espesso ou uma implementação de metal depositada e padronizada pode ser utilizada nas paredes laterais de alojamento 612, e / ou a própria tampa de alojamento 618. Os resistores 820, 822 podem ser muito menores do que o tamanho das peças de montagem de superfície em uma PCB, pois pode não haver necessidade de terminais de solda e os resistores 820, 822 podem ser arrefecidos ativamente a partir da placa fria, minimizando restrições de dimensionamento térmico do componente.

[00129] A Figura 35 ilustra uma vista em perspectiva de uma configuração que inclui módulos de potência e um alojamento de acordo com um aspecto da revelação; A Figura 36 ilustra uma vista lateral da configuração da Figura 35; A Figura 37 ilustra uma vista em perspectiva parcial da configuração da Figura 35; A Figura 38 ilustra outra vista em perspectiva parcial da configuração da Figura 35; A Figura 39 ilustra outra vista em perspectiva parcial da configuração da Figura 35; A Figura 40 ilustra outra vista em perspectiva parcial da configuração da Figura 35; e a Figura 41 ilustra outra vista em perspectiva parcial da configuração da Figura

35.

[00130] Em particular, as Figuras 35-40 ilustram uma configuração 3500 que pode ser utilizada para implementar um ou mais dos módulos de potência 100, os barramentos 900, o acionador 400, um controlador para os módulos de potência 100 e o acionador 400, os capacitores 102, os sensores 980 e semelhantes. Em um aspecto, a configuração 3500 pode utilizar um ou mais dos módulos de potência 100, os barramentos 900, o acionador 400, um controlador para os módulos de potência 100 e o acionador 400, os capacitores 102, os sensores 980 e semelhantes conforme descrito aqui. Em um aspecto, a configuração 3500 pode utilizar um ou mais outros tipos de módulos de potência, barramentos, acionadores, um controlador para os módulos de potência e o acionador, capacitores, sensores e semelhantes.

[00131] Em um aspecto, a configuração 3500 pode ser implementada em uma ampla variedade de topologias de potência, incluindo meia ponte, ponte completa, trifásica, impulsionador, cortador, conversores CC-CC, e arranjos e / ou topologias semelhantes. No aspecto mostrado nas Figuras 35 a 40, a configuração 3500 é ilustrada como a implementação de uma topologia trifásica.

[00132] Com referência particular à Figura 35, a configuração 3500 pode incluir um alojamento 3502. O alojamento 3502 pode incluir uma porção de topo 3504, uma porção intermediária 3506 e uma porção de fundo 3508. No entanto, o alojamento 3502 pode ser implementado em menor ou maior número de porções de alojamento. Em um aspecto, o alojamento 3502 pode ser construído de um material sintético, um material plástico, um material metálico ou semelhantes. Em um aspecto, o alojamento 3502 pode ser construído de um material plástico. Em um aspecto, o alojamento 3502 pode ser construído de um material plástico que pode ser moldado por injeção.

[00133] Com referência adicional à Figura 35, em um aspecto a porção de topo 3504 pode ser fixada mecanicamente à configuração 3500 com fixadores mecânicos 3512. Em outros aspectos, a porção de topo 3504 pode ser fixada à configuração 3500 utilizando outros conjuntos e / ou configurações. Em um aspecto, a porção de topo 3504 pode incluir fendas de arrefecimento 3510 para permitir que o ar dentro da configuração 3500 flua através das mesmas para fins de arrefecimento.

[00134] Com referência adicional à Figura 35, em um aspecto, a porção intermediária 3506 pode ser disposta entre a porção de topo 3504 e a porção de fundo 3508. A porção de fundo 3508 pode ser configurada para receber a porção de topo 3504 e a porção intermediária 3506 para fornecer um invólucro dos múltiplos componentes da configuração 3500. Em um aspecto, a porção intermediária 3506 e / ou a porção de fundo 3508 podem ser configuradas adicionalmente para permitir que as saídas de fase 930 se estendam através dela. Em outros aspectos de implementação de outras topologias, a porção intermediária 3506 e / ou a porção de fundo 3508 podem ser configuradas adicionalmente para permitir que outros tipos de saídas se estendam através das mesmas.

[00135] Com referência adicional à Figura 35, em um aspecto, a porção de fundo 3508 pode suportar a porção intermediária 3506. Em um aspecto, a porção de fundo 3508 pode incluir suportes 3514 para suportar as saídas de fase

930. Em outro aspecto, a porção de fundo 3508 pode incluir suportes 3514 para suportar outros tipos de saídas ao implementar outras topologias.

[00136] Em um ou mais aspectos, a porção de fundo 3508 pode incluir ainda uma abertura 3528 configurada para permitir que as conexões de fluido 3516 a uma placa fria 902 se estendam a partir da mesma. Em um aspecto, as conexões de fluido 3516 podem receber uma fonte de fluido e / ou entregar fluido para fins de arrefecimento em associação com a placa fria 902.

[00137] Com referência à Figura 36, em um aspecto a configuração 3500 pode incluir os condutores 910, 912. Em um aspecto, os condutores 910, 912 podem ser dispostos em um lado oposto da configuração 3500 ao das saídas de fase 930. Em um aspecto, os condutores 910, 912 podem ser dispostos em um lado oposto da configuração 3500 ao dos outros tipos de saídas para outros tipos de topologias.

[00138] Em um aspecto, a configuração 3500 pode incluir um ventilador de resfriamento 3518. O ventilador de resfriamento 3518 pode ser configurado para mover ar através do alojamento 3502 da configuração 3500 para arrefecer os múltiplos componentes da configuração 3500. Em um aspecto, o ventilador de resfriamento 3518 pode ser posicionado em uma abertura no lado da configuração 3500 de modo que o ventilador de resfriamento 3518 mova o ar através da abertura e da mesma forma mova o ar através das fendas de arrefecimento 3510 ilustradas na Figura 35.

[00139] Em um aspecto, a configuração 3500 pode incluir uma interface elétrica 3520. Em um aspecto, a interface elétrica 3520 pode conectar e trocar dados com um ou mais dos módulos de potência 100, os barramentos 900, o acionador 400, o controlador para os módulos de potência 100 e o acionador 400, os capacitores 102, os sensores 980, e semelhantes. Em um aspecto, os dados podem ser sinais de controle, sinais de sensor, sinais de acionamento, sinais para carregar, remover ou modificar software e semelhantes. Em um aspecto, a interface elétrica 3520 (ou outros conectores ao longo desta parede) pode, alternativamente ou adicionalmente, fornecer potência de baixa tensão (12-24 V)

para o controlador e acionadores 400. Em um aspecto particular, a configuração 3500 pode ser configurada para ser conectada a uma fonte de potência nos condutores 910, 912, ser totalmente operada, controlada e analisada através da interface elétrica 3520, e fornecer saída a partir das saídas de fase 930.

[00140] Com referência à Figura 37, a configuração 3500 é mostrada com a porção de topo 3504 removida para facilidade de ilustração e compreensão. Em um aspecto, como mostrado pela Figura 37, a porção intermediária 3506 pode incluir porções 3526 para receber os fixadores mecânicos 3512. A Figura 37 ilustra ainda o controlador 3522, os acionadores 400 e as conexões com fio 3524 entre o controlador 3522 e os acionadores 400.

[00141] Com referência à Figura 38, a configuração 3500 é mostrada com o controlador 3522, os acionadores 400 e as conexões com fio 3524 removidos da porção intermediária 3506 para facilidade de ilustração e compreensão. Em particular, a Figura 38 ilustra uma superfície para suportar o controlador 3522, os acionadores 400, as conexões com fio 3524 e semelhantes.

[00142] A Figura 39 ilustra a configuração 3500 com a porção intermediária 3506 removida para facilidade de ilustração e compreensão. Em particular, a Figura 39 ilustra a configuração do arranjo dos barramentos 900, os módulos de potência 100, a placa fria 902 e os sensores 980. Em particular, a Figura 39 ilustra o arranjo e configuração dos barramentos 900, os módulos de potência 100, a placa fria 902 e os sensores 980 suportados pela porção de fundo 3508.

[00143] A Figura 40 ilustra a configuração 3500 com a porção intermediária 3506 e os barramentos 900 removidos para facilidade de ilustração e compreensão. Como mostrado na Figura 40, o arranjo dos módulos de potência 100, a placa fria 902 e os sensores 980 são mostrados para a configuração

3500. Em particular, a Figura 40 ilustra os componentes 3530 para garantir a fixação de conexões de entrada e saída para as saídas de fase 930 e os condutores 910. Em um aspecto, os componentes 3530 para proteger anexação podem ser um fixador mecânico. Em um aspecto, o fixador mecânico pode ser um componente roscado fêmea configurado para receber o componente macho roscado correspondente. Em um aspecto, o fixador mecânico pode ser uma porca sextavada.

[00144] A Figura 41 ilustra a configuração 3500 com a porção intermediária 3506, os barramentos 900, os módulos de potência 100, a placa fria 902 e os sensores 980 removidos para facilidade de ilustração e compreensão. Como mostrado na Figura 41, a porção de fundo 3508 da configuração 3500 pode incluir estruturas 3540 para conectar à porção intermediária 3506. Como mostrado na Figura 41, a porção de fundo 3508 da configuração 3500 pode incluir estruturas 3542 para conter pelo menos os módulos de potência 100 e a placa fria 902. Como mostrado na Figura 41, a porção de fundo 3508 da configuração 3500 pode incluir estruturas 3544 para, pelo menos, conter os capacitores 102. Em alguns aspectos, as estruturas podem ser nervuras, porções de reforço, porções de recebimento de fixador mecânico, e semelhantes.

[00145] Em um aspecto, a configuração 3500 pode ser implementada como um sistema de avaliação, um kit de avaliação, um sistema de teste, ou semelhantes. Esta implementação está sendo amplamente definida como um kit de avaliação para ser breve. Em um aspecto particular, a implementação de kit de avaliação da configuração 3500 pode ser configurada para ser conectada a uma fonte de potência nos condutores 910, 912, ser totalmente operada, controlada e analisada através da interface elétrica 3520, e fornecer saída a partir das saídas de fase 930. A este respeito, um usuário pode implementar a implementação de kit de avaliação da configuração 3500 a fim de realizar testes, maquetes e semelhantes antes de implementar e fabricar um sistema que implementa o módulo de potência 100 da revelação. Em um aspecto, um usuário pode implementar a implementação do kit de avaliação da configuração 3500 a fim de realizar testes, maquetes e semelhantes em relação a uma aplicação particular do módulo de potência 100. Em um aspecto, a aplicação pode ser um sistema de potência, um sistema de motor, um sistema de motor automotivo, um sistema de carregamento, um sistema de carregamento automotivo, um sistema de veículo, um acionamento de motor industrial, um acionamento de motor embutido, uma fonte de potência ininterrupta, uma fonte de potência CA-CC, uma fonte de potência de soldador, sistemas militares, um inversor, um inversor para turbinas eólicas, painéis de potência solar, usinas de potência de marés, e veículos elétricos (EVs), um conversor, e semelhantes.

[00146] A Figura 42 ilustra um processo de implementação e operação de uma configuração que inclui um módulo de potência. Em particular, a Figura 42 ilustra um processo 4200 de implementação e operação de uma configuração. Em um aspecto, o processo 4200 pode ser implementado utilizando a configuração 3500 aqui divulgada.

[00147] O processo 4200 pode ainda incluir a montagem de um módulo de potência 100 e componentes associados em um alojamento 3502 para formar uma configuração 3500 como ilustrado na caixa 4202. Em um aspecto, a configuração 3500 pode ser montada para incluir um ou mais dos módulos de potência 100, os barramentos 900, o acionador 400, um controlador para os módulos de potência 100 e o acionador 400, os capacitores 102, os sensores 980 e semelhantes. Em um aspecto, a configuração 3500 pode ser montada com um ou mais dos módulos de potência 100, os barramentos 900, o acionador 400, um controlador para os módulos de potência 100 e o acionador 400, os capacitores 102, os sensores 980, e semelhantes conforme descrito neste documento. Em um aspecto, a configuração 3500 pode ser montada para incluir um ou mais outros tipos de módulos de potência, barramentos, acionadores, um controlador para os módulos de potência e o acionador, capacitores, sensores e semelhantes.

[00148] O processo 4200 pode ainda incluir conectar a configuração a uma fonte de potência 4204. Em um aspecto, os condutores 910, 912 da configuração 3500 podem ser conectados a uma fonte de potência. Em um aspecto, os condutores 910, 912 da configuração 3500 podem ser conectados a uma fonte de potência CC.

[00149] O processo 4200 pode incluir ainda a operação 4206 da configuração 3500. Em um aspecto, a configuração 3500 pode ser operada de modo que um ou mais dos módulos de potência 100, os barramentos 900, o acionador 400, um controlador para os módulos de potência 100 e o acionador 400, os capacitores 102, os sensores 980 e semelhantes fornecem saída. Em um aspecto, a configuração 3500 pode ser programada para implementar o aspecto de operação 4206 da configuração 3500. Em um aspecto, o controlador da configuração 3500 pode ser programado para implementar o aspecto de operação da configuração 3500. Em um aspecto, o acionador 400 da configuração 3500 pode ser programado para implementar o aspecto de operação da configuração.

[00150] O processo 4200 pode incluir ainda a medição de vários parâmetros operacionais 4208 da configuração 3500, incluindo o módulo de potência 100 e componentes associados. Em um aspecto, a configuração 3500 pode ser operada de modo que os vários sensores internos emitam dados de sensor. Em um aspecto, a configuração 3500 pode ser operada e conectada a sensores externos que emitem dados de sensor, como osciloscópios, sistemas de computador e semelhantes. Em um aspecto, os vários dados de sensor podem ser coletados por um sistema de computador. O sistema de computador pode incluir um processador, memória, sistema operacional, e semelhantes. Em um ou mais aspectos, os dados de sensor de saída podem ser baseados em e / ou incluir perdas de comutação, temperaturas, indutâncias, velocidade de comutação, excesso, análise de forma de onda, e semelhantes relacionados ao módulo de potência 100 ou outros componentes implementados pela configuração 3500. Em um aspecto, a medição de vários parâmetros operacionais 4208 da configuração 3500 pode ser em relação a uma aplicação particular do módulo de potência 100. Em um aspecto, a aplicação pode ser um sistema de potência, um sistema de motor, um sistema de motor automotivo, um sistema de carregamento, um sistema de carregamento automotivo, um sistema de veículo, um acionamento de motor industrial, um acionamento de motor embutido, uma fonte de potência ininterrupta, uma fonte de potência CA-CC, uma fonte de potência de soldador, sistemas militares, um inversor para turbinas eólicas, painéis de potência solar, usinas de potência de marés, e veículos elétricos (EVs), um conversor, e semelhantes.

[00151] O processo 4200 pode incluir ainda emitir 4210 os parâmetros operacionais para uma interface homem-máquina. Em um aspecto, os parâmetros operacionais podem ser analisados pelo sistema de computador. Em um aspecto, o sistema de computador pode analisar os parâmetros operacionais, incluindo os dados de sensor para gerar uma saída. Em um aspecto, a saída pode ser fornecida a uma interface homem-máquina. Em um aspecto, a interface homem- máquina pode incluir um ou mais de uma exibição, uma impressão, um arquivo de análise, e semelhantes.

[00152] O processo 4200 pode incluir ainda modificar aspectos da configuração 4212 e repetir o processo 4200. Em um aspecto, a configuração 3500 pode ser modificada para incluir componentes adicionais consistentes com a revelação. Em um aspecto, a configuração 3500 pode ser modificada para incluir menos componentes consistentes com a revelação. Em um aspecto, o programa de controlador da configuração 3500 pode ser modificado. Em um aspecto, o programa de acionador 400 da configuração 3500 pode ser modificado. Em um aspecto, tensões ou correntes operacionais para a configuração 3500 podem ser modificadas.

[00153] Em um ou mais aspectos, o módulo de potência 100 da revelação pode ser configurado para operar com várias características de desempenho. No entanto, as características de desempenho podem não ser necessariamente limitadas às implementações e aspectos particulares estabelecidos na revelação.

As várias características de desempenho são descritas abaixo, bem como detalhes exemplares de uma construção e implementação exemplares que podem fornecer em parte as características de desempenho.

No entanto, as várias características de desempenho não devem ser limitadas aos aspectos particulares revelados do módulo de potência 100. Em certos aspectos, as várias características de desempenho e implementações de construção exemplares podem ser associadas a implementações de tensão inferior.

Em um aspecto, as implementações de tensão inferior podem ser definidas para incluir implementações que operam com menos de 3,4 Kv.

Em um aspecto, as implementações de tensão inferior podem ser definidas para incluir implementações que operam com menos de 3,3 Kv.

Em um aspecto, as implementações de tensão inferior podem ser definidas para incluir implementações que operam com menos de 3,0 Kv.

Em um aspecto, as implementações de tensão inferior incluem implementações operando em uma faixa de 100 v - 3400 v, 100 v - 3300 v, 100 v - 3000 v, 100 v - 2500 v, 100 v - 2000 v e 100 v - 1700 v.

Em um aspecto, as implementações de tensão superior podem ser definidas para incluir implementações que operam acima de 3,4 Kv.

Em um aspecto, as implementações de tensão superior podem ser definidas para incluir implementações que operam acima de 3,3 Kv.

Em um aspecto, as implementações de tensão superior podem ser definidas para incluir implementações que operam acima de 3,0 Kv.

Em um aspecto, as implementações de tensão superior incluem implementações operando em uma faixa de 3400 v - 5000 v, 3300 v - 5000 v, 3000 v - 5000 v, 3400 v - 10.000 v, 3300 v

- 10.000 v, 3000 v - 10.000 v. A este respeito, os aspectos da revelação implementando implementações de tensão inferior, conforme definido neste documento, podem ser distinguidos de implementações de tensão superior, conforme definido neste documento. Por exemplo, em alguns aspectos, as implementações de tensão inferior podem ser distinguidas das implementações de tensão superior com base em um ou mais dos seguintes: um espaçamento entre os condutores e / ou terminais do módulo de potência 100, configurações de malhas de potência dentro do módulo de potência 100, um layout fundamental do módulo de potência 100, uma capacidade de transporte de corrente e / ou capacidades de transporte de corrente do módulo de potência 100, uma espessura de substrato do módulo de potência 100, um layout de terminal do módulo de potência 100, desempenho térmico do módulo de potência 100, configurações para abordar problemas de fuga do módulo de potência 100, configurações para abordar problemas de afastamento do módulo de potência 100, configurações de isolamento do módulo de potência 100, configurações de barramento do módulo de potência 100, e / ou semelhantes. A este respeito, pelo menos um ou mais dos aspectos mencionados acima podem distinguir a implementação de baixa tensão a partir da implementação de alta tensão.

[00154] Em um ou mais aspectos, o módulo de potência 100 da revelação pode ser configurado para operar com a seguinte indutância perdida parasita. Em um aspecto, um valor de indutância perdida total do comutador de potência crítico na malha 114 ilustrada na Figura 1B do módulo de potência 100 pode ser inferior a 12 (nH). Em um aspecto, um valor de indutância perdida total do comutador de potência crítico na malha 114 ilustrada na Figura 1B do módulo de potência 100 pode ser inferior a 11 (nH). Em um aspecto, um valor de indutância perdida total do comutador de potência crítico na malha 114 ilustrada na Figura 1B do módulo de potência 100 pode ser inferior a 7 (nH). Em um aspecto, um valor de indutância perdida total do comutador de potência crítico na malha 114 ilustrada na Figura 1B do módulo de potência 100 pode ser inferior a 4 (nH). Em um aspecto, um valor de indutância perdida total do comutador de potência crítico na malha 114 ilustrada na Figura 1B do módulo de potência 100 pode ser inferior a 3 (nH).

[00155] Em um aspecto, um valor de indutância perdida total do comutador de potência crítico na malha 114 ilustrada na Figura 1B do módulo de potência 100 pode ter uma faixa de 12 (nH) a 2 (nH), 10 (nH) a 2 (nH) e 4 (nH) a 2 (nH).

[00156] Em um aspecto, um valor de indutância perdida total do comutador de potência crítico na malha 114 ilustrada na Figura 1B do módulo de potência 100 pode ser inferior a 4 (nH) para um módulo de potência 100 tendo comprimentos de malha e / ou áreas de seção transversal particulares. Em um aspecto, um valor de indutância perdida total do comutador de potência crítico na malha 114 ilustrada na Figura 1B do módulo de potência 100 pode ser inferior a 8 (nH) para um módulo de potência 100 tendo comprimentos de malha e / ou áreas de seção transversal particulares. Em um aspecto, um valor de indutância perdida total do comutador de potência crítico na malha 114 ilustrada na Figura 1B do módulo de potência 100 pode ser inferior a 12 (nH) para um módulo de potência 100 tendo comprimentos de malha e / ou áreas de seção transversal particulares. Em um aspecto, um valor de indutância perdida total do comutador de potência crítico no circuito 114 ilustrado na Figura 1B do módulo de potência 100 pode ter uma faixa de 4 (nH) a 2 (nH) para um módulo de potência 100 tendo comprimentos de malha e / ou áreas de seção transversal particulares. Em um aspecto, um valor de indutância perdida total do comutador de potência crítico na malha 114 ilustrada na Figura 1B do módulo de potência 100 pode ter uma faixa de 8 (nH) a 4 (nH) para um módulo de potência 100 tendo comprimentos de malha e / ou áreas de seção transversal particulares. Em um aspecto, um valor de indutância perdida total do comutador de potência crítico na malha 114 ilustrada na Figura 1B do módulo de potência 100 pode ter uma faixa de 12 (nH) a 8 (nH) para um módulo de potência 100 tendo comprimentos de malha e / ou áreas de seção transversal particulares.

[00157] Em um ou mais aspectos, o módulo de potência 100 da revelação pode ser configurado para operar com a seguinte velocidade de comutação.

[00158] Em um aspecto, a velocidade de comutação do módulo de potência 100 pode ser inferior a 100 (A / ns) di / dt. Em um aspecto, a velocidade de comutação do módulo de potência 100 pode ser inferior a 90 (A / ns) di / dt. Em um aspecto, a velocidade de comutação do módulo de potência 100 pode ser inferior a 80 (A / ns) di / dt. Em um aspecto, a velocidade de comutação do módulo de potência 100 pode ser inferior a 50 (A / ns) di / dt. Em um aspecto, a velocidade de comutação do módulo de potência 100 pode ser inferior a 35 (A / ns) di / dt.

[00159] Em um aspecto, a velocidade de comutação do módulo de potência 100 pode ter uma faixa de 30 a 100 (A /

ns) di / dt. Em um aspecto, a velocidade de comutação do módulo de potência 100 pode ter uma faixa de 30 a 70 (A / ns) di / dt. Em um aspecto, a velocidade de comutação do módulo de potência 100 pode ter uma faixa de 40 a 90 (A / ns) di / dt. Em um aspecto, a velocidade de comutação do módulo de potência 100 pode ter uma faixa de 30 a 40 (A / ns) di / dt.

[00160] Em um aspecto, a velocidade de comutação do módulo de potência 100 pode ser inferior a 120 (V / ns) dv / dt. Em um aspecto, a velocidade de comutação do módulo de potência 100 pode ser inferior a 100 (V / ns) dv / dt. Em um aspecto, a velocidade de comutação do módulo de potência 100 pode ter uma faixa de 20 (V / ns) dv / dt a 100 (V / ns) dv / dt. Em um aspecto, a velocidade de comutação do módulo de potência 100 pode ter uma faixa de 40 (V / ns) dv / dt a 100 (V / ns) dv / dt. Em um aspecto, a velocidade de comutação do módulo de potência 100 pode ter uma faixa de 60 (V / ns) dv / dt a 100 (V / ns) dv / dt. Em um aspecto, a velocidade de comutação do módulo de potência 100 pode ter uma faixa de 80 (V / ns) dv / dt a 100 (V / ns) dv / dt. Em um aspecto, a velocidade de comutação do módulo de potência 100 pode ter uma faixa de 60 (V / ns) dv / dt a 80 (V / ns) dv / dt. Em um aspecto, a velocidade de comutação do módulo de potência 100 pode ter uma faixa de 40 (V / ns) dv / dt a 60 (V / ns) dv / dt. Em um aspecto, a velocidade de comutação do módulo de potência 100 pode ter uma faixa de 20 (V / ns) dv / dt a 40 (V / ns) dv / dt. Em um aspecto, a velocidade de comutação do módulo de potência 100 pode ter uma faixa de 60 (V / ns) a 80 (V / ns), 40 (V / ns) a 60 (V / ns), 20 (V / ns)) a 40 (V / ns).

[00161] Em um ou mais aspectos, o módulo de potência 100 da revelação pode ser configurado para operar com as seguintes perdas de comutação.

[00162] Em um aspecto, as perdas de comutação do módulo de potência 100 podem ser inferiores a 0,5 (mJ / A) mili- joules por ampere. Em um aspecto, as perdas de comutação do módulo de potência 100 podem ser inferiores a 0,4 (mJ / A) mili-joules por ampere. Em um aspecto, as perdas de comutação do módulo de potência 100 podem ser inferiores a 0,25 (mJ / A) mili-joules por ampere. Em um aspecto, as perdas de comutação do módulo de potência 100 podem ter uma faixa de 0,5 (mJ / A) mili-joules por ampere a 0,25 (mJ / A) mili- joules por ampere. Em um aspecto, as perdas de comutação do módulo de potência 100 podem ter uma faixa de 0,25 (mJ / A) mili-joules por ampere a 0,4 (mJ / A) mili-joules por ampere.

[00163] Em aspectos da revelação, a largura e o comprimento do módulo de potência 100 podem ser escaláveis de modo que o módulo de potência 100 possa ser configurado mais amplo (mais dispositivos de potência 302, menos indutância) ou menor (tamanho menor, custo mais baixo). A tabela a seguir mostra várias implementações de faixa, incluindo uma largura prática mínima e um tamanho máximo esperado (aproximadamente uma pegada quadrada). A utilização de dispositivo de potência pode ser definida como uma porcentagem calculada por uma razão entre a área de dispositivo de potência e a área total do módulo de potência. Em um aspecto, a área utilizada nesta revelação é calculada multiplicando largura vezes comprimento. A este respeito, a largura pode ser definida ao longo de um eixo que se estende através do módulo de potência 100, conforme ilustrado na

Figura 11; e o comprimento pode ser definido ao longo de um eixo perpendicular à largura, conforme ilustrado na Figura

11. A tabela abaixo fornece um conjunto particular de especificações não limitantes. Utiliza- # de ção de disposi- Compri- disposi- tivos Largura mento Altura Área Volume tivo (Por posição) (mm) (mm) (mm) (cm2) (cm3) (%) Aspecto 1 3 42,0 74,0 15,75 31,1 49,0 6,1 Aspecto 2 5 53,0 80,0 15,75 42,4 66,8 7,5 Aspecto 3 10 80,5 80,0 15,75 64,4 101,4 9,8

[00164] Em um aspecto da revelação, o módulo de potência 100 pode ter uma área de utilização de dispositivo de potência na faixa de 7 a 10%. Em um aspecto da revelação, o módulo de potência 100 pode ter uma área de utilização de dispositivo de potência na faixa de 6 a 8%. Em um aspecto da revelação, o módulo de potência 100 pode ter uma área de utilização de dispositivo de potência na faixa de 5 a 7%.

[00165] Em vários aspectos, a altura do módulo de potência 100 também pode ser escalável. Neste caso, o módulo de potência 100 pode ser configurado para ser o mais fino possível para minimizar a indutância. A altura pode ser definida com base em (A) as especificações de fuga e afastamento necessárias para a operação de 1700 V, (B) a altura das ligações de fio, e (C) o tipo de material de encapsulamento usado. Para um módulo de tensão de faixa inferior (650 V), algumas alterações de projeto podem ser feitas para reduzir a altura. Por outro lado, o módulo de potência 100 pode ser feito mais alto para dispositivos de tensão de faixa mais alta. Em vários aspectos, a altura utilizada nesta revelação é definida como sendo perpendicular à largura e ao comprimento. Com referência à

Figura 4A, uma altura exemplar do módulo de potência 100 é ilustrada. A altura do módulo de potência pode estar na faixa de 7 mm a 30 mm, 9 mm a 11 mm, 11 mm a 13 mm, 13 mm a 15 mm, 15 mm a 17 mm, 17 mm a 19 mm, 19 mm a 21 mm, 21 mm a 23 mm e 23 mm a 27 mm. A tabela abaixo fornece um conjunto particular de especificações não limitativas. Máx. Voltagem Altura (V) (mm) Aspecto 1 650 10,00 Aspecto 2 1700 15,75 Aspecto 3 3300 25,00

PARÂMETROS DE CONTATO DE POTÊNCIA

[00166] Os contatos ou terminais de potência 106, 108, 110 podem ser configurados e construídos para serem largos e para preencher a porcentagem máxima do módulo de potência 100 com o possível, dadas as limitações práticas de fuga / afastamento de tensão. A razão de largura compara a largura do contato ou terminais 106, 108, 110 em relação à largura do módulo de potência 100. Em um aspecto, a largura do módulo de potência 100 pode ser uma largura da placa de base 602. Em um aspecto, a largura do módulo de potência 100 pode ser uma largura de um ou mais substratos de potência 606. Em um aspecto, a largura do módulo de potência 100 pode ser uma largura entre as paredes laterais de alojamento 612. Em um aspecto, a largura do módulo de potência 100 pode ser uma largura da tampa de alojamento 618. A razão de comprimento leva o comprimento de contato de todos os três contatos ou terminais 106, 108, 110 e o compara para o comprimento total do módulo de potência 100. Em um aspecto, o comprimento do módulo de potência 100 pode ser um comprimento da placa de base 602. Em um aspecto, o comprimento do módulo de potência 100 pode ser um comprimento dos um ou mais substratos de potência 606. Em um aspecto, o comprimento do módulo de potência 100 pode ser um comprimento entre as paredes laterais de alojamento 612. Em um aspecto, o comprimento do módulo de potência 100 pode ser um comprimento da tampa de alojamento 618. A razão de área compara a área de contato total com a área total do módulo de potência 100. Em um aspecto, a área de módulo de potência 100 pode ser uma área da placa de base 602. Em um aspecto, a área de módulo de potência 100 pode ser uma área dos um ou mais substratos de potência 606. Em um aspecto, a área de módulo de potência 100 pode ser uma área entre as paredes laterais de alojamento

612. Em um aspecto, a área de módulo de potência 100 pode ser uma área da tampa de alojamento 618. A razão de base compara a largura total da base de contato com a largura do módulo de potência 100. Isso pressupõe um filete de solda ao redor do perímetro da base. Em um aspecto, a largura do módulo de potência 100 pode ser uma largura da placa de base

602. Em um aspecto, a largura do módulo de potência 100 pode ser uma largura dos um ou mais substratos de potência 606. Em um aspecto, a largura do módulo de potência 100 pode ser uma largura entre as paredes laterais de alojamento 612. Em um aspecto, a largura do módulo de potência 100 pode ser uma largura da tampa de alojamento 618. A tabela abaixo fornece um conjunto particular de especificações não limitativas.

# de Área da Razão de Razão de Razão de Razão de disposi- Largura de Comprimento Área da Seção largura compri- área Base tivos aba da aba Espessura aba mento (Por posição) (mm) (mm) (mm) (mm2) (mm2) (%) (%) (%) (%) Aspecto 1 3 18,5 12,5 1 231,3 18,5 44,0 50,7 22,3 75,7 Aspecto 2 5 29,5 12,5 1 368,8 29,5 55,7 46,9 26,1 84,7 Aspecto 3 10 57,0 12,5 1 712,5 57,0 70,8 46,9 33,2 92,1

[00167] Em um aspecto, o módulo de potência 100 pode ter uma razão de área terminal superior a 20%. Em um aspecto, o módulo de potência 100 pode ter uma razão de área terminal superior a 25%. Em um aspecto, o módulo de potência 100 pode ter uma razão de área terminal superior a 30%. Em um aspecto, o módulo de potência 100 pode ter uma razão de área terminal em uma faixa de 20% a 25%. Em um aspecto, o módulo de potência 100 pode ter uma razão de área terminal em uma faixa de 25% a 30%. Em um aspecto, o módulo de potência 100 pode ter uma razão de área terminal em uma faixa de 30% a 35%.

[00168] Em um aspecto, o módulo de potência 100 pode ter uma razão de base em uma faixa de 70% a 80%. Em um aspecto, o módulo de potência 100 pode ter uma razão de base em uma faixa de 80% a 90%. Em um aspecto, o módulo de potência 100 pode ter uma razão de base em uma faixa de 90% a 95%.

[00169] Em vários aspectos, a base 636 pode ser configurada para 'embandeirar' ou 'digitalizar' os pés do contato. Em alguns aspectos, os pés divididos da base 636 podem fornecer mais espaço para a solda filetar em torno dos lados do conector, adicionando força em várias direções e eixos. A base dividida 636 pode quebrar o estresse e pode melhorar a confiabilidade.

[00170] O deslocamento vertical 702 dos contatos de potência V+ e V- pode ser usado para minimizar a indutância de malha total de um sistema, reduzindo a necessidade de curvas ou deslocamentos no barramento externo 900. Em alguns aspectos, a complexidade reduzida do barramento 900 pode também reduzir o custo. Em um aspecto, o deslocamento vertical 702 pode ser de 3,25 mm (3 mm para a espessura de metal e 0,25 mm para o isolamento laminado). Em outros aspectos, o deslocamento vertical 702 pode ter as seguintes faixas práticas 2 mm - 3 mm, 3 mm - 4 mm, 4 mm - 5 mm e 5 mm - 6 mm. A tabela abaixo fornece um conjunto particular de especificações não limitativas. Espessura de Espessura de barramento Isolamento (mm) (mm) 2 0,125 3 0,25 4 0,375 5 0,5

PARÂMETROS DE SUBSTRATO

[00171] O substrato de potência 606 também pode ser configurado para ser amplo e tão cheio de dispositivos de potência 302 quanto possível. Os aspectos da revelação incluem uma alta utilização de área de dispositivo / área de substrato. O espaçamento do dispositivo de potência 302 pode ser determinado por espalhamento de calor, desempenho térmico, regras de projeto de processamento para capacidade de fabricação ideal, e semelhantes. A razão de dispositivo de potência compara a área de dispositivo ativa em comparação com a largura total do substrato de potência 606. A este respeito, a largura pode ser definida ao longo de um eixo que se estende através de uma pluralidade de dispositivos de potência 302, como ilustrado na Figura 11. Uma porção da largura do substrato de potência 606 pode ser usada para o sensor de sobrecorrente e temperatura 610. Em alguns aspectos, o número de porcentagem de razão de dispositivo de potência pode ser aumentado sem esses recursos. Em um aspecto, o módulo de potência 100 pode ter uma área de dispositivo ativa superior a 60%. Em um aspecto, o módulo de potência 100 pode ter uma área de dispositivo ativa superior a 65%. Em um aspecto, o módulo de potência 100 pode ter uma área de dispositivo ativa superior a 70%. Em um aspecto, o módulo de potência 100 pode ter uma área de dispositivo ativa de 60% a 65%. Em um aspecto, o módulo de potência 100 pode ter uma área de dispositivo ativa de 65% a 70%. Em um aspecto, o módulo de potência 100 pode ter uma área de dispositivo ativa de 70% a 75%. A tabela abaixo fornece um conjunto particular de especificações não limitativas. Compri- # de Largura mento Área Razão de disposi- do de Espessu- da disposi- tivos traço traço ra Seção tivo (Por posição) (mm) (mm) (mm) (mm2) (%) Aspecto 63,8 3 20,5 16,5 0,2 4,10 1 Aspecto 69,2 5 31,5 22,5 0,2 6,30 2 Aspecto 73,9 10 59,0 22,5 0,2 11,80 3

[00172] Em alguns aspectos, a espessura de metal do substrato de potência 606 pode ser configurada como segue. Em vários aspectos, a espessura do metal pode ser uma compensação com desempenho térmico, resistência de pacote, custo, e semelhantes. Em um aspecto, a espessura de metal do substrato de potência 606 pode ser inferior a 0,5 mm. Em um aspecto, a espessura de metal do substrato de potência 606 pode ser inferior a 0,3 mm. Em um aspecto, a espessura de metal do substrato de potência 606 pode ser de 0,2 mm. Em um aspecto, a espessura de metal do substrato de potência 606 pode estar na faixa de 0,1 mm a 0,6 mm, 0,2 mm a 0,3 mm, 0,3 mm a 0,4 mm, 0,4 mm a 0,5 mm e. 5 mm a 0,6 mm.

PARÂMETROS DE LIGAÇÃO DE FIO

[00173] As ligações de fio de potência 628 podem ser de qualquer um dos diâmetros listados na tabela abaixo. Em um aspecto, ligações de alumínio de 12 mil (0,30 mm) de diâmetro podem ser utilizadas. Em um aspecto, um diâmetro das ligações de ligação pode ser de 0,15 mm a 0,25 mm, 0,2 mm a 0,3 mm, 0,25 mm a 0,35 mm, 0,35 mm a 0,45 mm e 0,45 mm a. 55 mm. Em outros aspectos, ligações de alumínio de maior diâmetro, bem como ligações de cobre de grande diâmetro, podem ser utilizadas. Em outros aspectos, as abas de cobre soldadas podem ser utilizadas para a capacidade máxima de corrente. Em um aspecto, um diâmetro das ligações de fio de potência 628 pode estar na faixa de 0,15 mm a 0,6 mm. Em um aspecto, um diâmetro das ligações de fio de potência 628 pode estar na faixa de 0,19 mm a 0,52 mm. Em um aspecto, um diâmetro das ligações de fio de potência 628 pode estar na faixa de 0,2 mm a 0,51 mm. A tabela abaixo fornece um conjunto particular de especificações não limitativas. Diâmetro (mil) (mm) 8 0,20 10 0,25 12 0,30 15 0,38 20 0,51

[00174] Em um aspecto, as ligações de fio de potência 628 podem incluir ligações de fio de alumínio, ligações de fita de alumínio, ligações de fio de cobre, ligações de fita de cobre, cobre chumbado, abas sinterizadas de cobre, e semelhantes, conforme ilustrado na tabela abaixo.

Material Implementação Alumínio Fio Alumínio Fita Cobre Fio Cobre Fita Cobre Aba chumbada / Sinterizada

[00175] Em aspectos particulares, a ligação de fio 628 pode ser configurada para ter geometria de malha conforme listado na tabela abaixo. Em vários aspectos, a geometria de malha pode ser configurada para ser a mais discreta e a mais curta possível para minimizar a resistência. O comprimento de ligação é determinado pela colocação do molde do dispositivo de potência 302 e a configuração do módulo de potência 100. Em um aspecto, o comprimento da ligação de fio pode ter uma faixa de 4 mm a 12 mm. Em um aspecto, o comprimento de ligação de fio pode ter uma faixa de 5 mm a 11 mm. Em um aspecto, a altura de malha de ligação de fio pode ter uma faixa de 0,5 mm a 3 mm. Em um aspecto, a altura de malha de ligação de fio pode ter uma faixa de 1 mm a 2,5 mm. A tabela abaixo fornece um conjunto particular de especificações não limitativas. Comprimento de ligação Altura de Malha (mm) (mm) Aspecto 1 5,5 1,2 Aspecto 2 10,0 2,0

[00176] Em um aspecto, a configuração pode utilizar um número aumentado ou máximo de ligações 628 por dispositivo de potência 302. O número de ligações 628 pode depender do tamanho do molde, da área de bloco, e do diâmetro de ligação.

A tabela abaixo fornece um conjunto particular de especificações não limitativas. Em particular, os valores listados abaixo são para implementações de MOSFETs de tamanhos diferentes. Ligações por dispositivo de potência (#) Aspecto 1 4 Aspecto 2 10

[00177] Em um aspecto, cada dispositivo de potência 302 pode ser implementado para ter 3 a 12 ligações 628. Em um aspecto, cada dispositivo de potência 302 pode ser implementado para ter 4 a 10 ligações 628. Em um aspecto, cada dispositivo de potência 302 pode ser implementado para tem mais de 4 ligações 628. Em um aspecto, cada dispositivo de potência 302 pode ser implementado para ter mais de 6 ligações 628. Em um aspecto, cada dispositivo de potência 302 pode ser implementado para ter mais de 8 ligações 628. Em um aspecto, cada dispositivo de potência 302 pode ser implementado para ter mais de 10 ligações 628.

PARÂMETROS DE INDUTÂNCIA E COMUTAÇÃO

[00178] A indutância do módulo de potência 100 pode ser determinada pelo comprimento de malha total, área de seção transversal, cancelamento de fluxo, e semelhantes. Em vários aspectos, o módulo de potência 100 pode ser configurado para minimizar a indutância por configurar o módulo de potência 100 para ter um perfil baixo, usando contatos de potência amplos, e alcançando algum cancelamento de fluxo no módulo de potência 100 quando a malha dobra de volta sobre si mesma.

A largura do módulo de potência 100 pode ter uma grande influência na indutância também.

[00179] A tabela abaixo é baseada em uma implementação particular do módulo de potência 100 e fornece indutância e outros resultados de simulação para determinar a indutância das outras configurações. A configuração de indutância mais baixa assume que o módulo de potência 100 também pode ser configurado mais fino (ou seja, a espessura de 650 V listada anteriormente). O dV / dt máximo não é uma limitação para o módulo de potência 100.

[00180] O valor de di / dt foi calculado como um máximo teórico assumindo um dispositivo de 1200 V e um barramento de 800 V. Isso pode resultar em um máximo de 400 V de excesso possível. A este respeito, os cálculos assumiram uma indutância de malha de barramento de 2 nH, que é adicionada em série com o módulo de potência 100. Assumindo isso, em um aspecto o mais rápido que o módulo de potência 100 pode comutar está listado na tabela abaixo.

[00181] Em um ou mais aspectos, a perda foi determinada a partir do teste de uma implementação particular usando comutação muito agressiva. Em um aspecto, a perda pode ter uma faixa de 0,25 a 0,050 mJ / A, 0,25 a 0,040 mJ / A e 0,25 a 0,035 mJ / A. A tabela abaixo fornece um conjunto particular de especificações não limitativas. # de dV / di / dispositivos Indutância dt max dt max Perda (Por (V / (A / (mJ / posição) (nH) ns) ns) A) Aspecto 3 10,0 <100* 33,33 1 Aspecto 5 6,7 <100* 45,98 0,3 2 Aspecto 10 3,2 <100* 76,92 3

Aspecto 10 2,5 <100* 88,89 4

[00182] No aspecto 1, um valor de indutância perdida total do módulo de potência 100 pode ter uma faixa de 9 (nH) a 11 (nH). No aspecto 2, um valor de indutância perdida total do módulo de potência 100 pode ter uma faixa de 6 (nH) a 7 (nH). No aspecto 3, um valor de indutância perdida total do módulo de potência 100 pode ter uma faixa de 3 (nH) a 4 (nH). No aspecto 4, um valor de indutância perdida total do módulo de potência 100 pode ter uma faixa de 2 (nH) a 3 (nH).

[00183] As Figuras 43 a 58 ilustram um módulo de potência de acordo com um aspecto da revelação.

[00184] A este respeito, devido à alta densidade de corrente dos dispositivos de potência 302 e outros componentes, um desempenho térmico do módulo de potência 100 das Figuras 43-58 pode ser configurado para maximizar o fluxo de calor, reduzir o tamanho do sistema, reduzir custos, e semelhantes. Em particular, o módulo de potência 100 ilustrado nas Figuras 43-58 pode incluir qualquer um ou mais dos aspectos conforme revelado neste documento. Além disso, o módulo de potência 100 das Figuras 43-58 pode ser ainda configurado para arrefecimento direto para maximizar o fluxo de calor, reduzindo o tamanho de sistema, reduzindo custos, e semelhantes. Além disso, a implementação de arrefecimento direto com o módulo de potência 100 pode remover ou eliminar uma interface térmica entre o módulo de potência 100 e uma placa fria ou dissipador de calor, bem como qualquer material ou estruturas dispostas entre uma superfície de topo de placa fria e o fluido de arrefecimento. A este respeito, as implementações da técnica anterior incluíam um material de interface térmica (TIM) disposto na interface entre um módulo de potência e a placa fria, e a utilização do TIM poderia ter problemas com a aplicação às superfícies, envelhecimento, bombeamento, e semelhantes. Ao arrefecer diretamente a superfície da placa de base 602 do módulo de potência 100, uma maior quantidade de fluxo de calor pode ser processada no módulo de potência 100 e estrutura associada.

[00185] Em um aspecto, o módulo de potência 100 pode incluir uma pluralidade de aletas de pino 642. Em um aspecto, a pluralidade de aletas de pino 642 pode ser configurada para transferir calor a partir de um ou mais componentes do módulo de potência 100. Em um aspecto, a pluralidade das aletas de pino 642 podem ser configuradas para arrefecimento de um ou mais componentes do módulo de potência 100. Em um aspecto, a pluralidade de aletas de pino 642 pode ser configurada para arrefecimento direto de um ou mais componentes do módulo de potência 100. Em um aspecto, a pluralidade de aletas de pino 642 pode ser configurada para arrefecimento direto de um ou mais componentes do módulo de potência 100 em conjunto com uma placa fria 902. Em um aspecto, a pluralidade de aletas de pino 642 pode ser configurada para permitir que o refrigerante passe através das aletas de pino 642.

[00186] Em um aspecto, a placa de base 602 pode incluir a pluralidade de aletas de pino 642. Em um aspecto, a pluralidade de aletas de pino 642 pode ser disposta sobre uma superfície da placa de base 602. Em um aspecto, a pluralidade de aletas de pino 642 pode ser disposta em uma superfície de fundo da placa de base 602. Em um aspecto, a pluralidade de aletas de pino 642 pode ser disposta em uma superfície de fundo da placa de base 602 em um lado da placa de base 602 oposto às paredes laterais de alojamento 612.

[00187] Em um aspecto, a pluralidade de aletas de pino 642 pode formar canais paralelos a um eixo 654. Em um aspecto, a pluralidade de aletas de pino 642 pode formar canais paralelos a um eixo 656. Em um aspecto, a pluralidade de aletas de pino 642 pode formar canais que são escalonados ou angulados em relação ao eixo 654. Em um aspecto, a pluralidade de aletas de pino 642 pode formar canais que são escalonados ou angulados em relação ao eixo 656.

[00188] O arranjo da pluralidade de aletas de pino 642 e os canais dispostos entre a pluralidade de aletas de pino 642 podem ser configurados para aumentar ou encorajar o movimento do refrigerante em torno da pluralidade de aletas de pino 642, transferência de calor a partir da pluralidade de aletas de pino 642 para o refrigerante, uma redução de uma camada de superfície e / ou uma camada de barreira adjacente à pluralidade de aletas de pino 642 para aumentar a transferência de calor, e semelhantes.

[00189] Com referência à Figura 46, Figura 50 e Figura 54, cada uma das aletas de pino 642 pode ser formada integralmente com a placa de base 602. Em outros aspectos, cada uma das aletas de pino 642 pode ser anexada à placa de base 602 por soldagem, adesivo, chumbada, brasagem ou semelhantes. Em um aspecto, cada uma das aletas de pino 642 pode incluir uma porção de base 644 conectada à placa de base 602.

[00190] Em um aspecto, as aletas de pino 642 podem ser formadas do mesmo material que a placa de base 602. Em um aspecto, as aletas de pino 642 podem ser formadas do mesmo material que a placa de base 602 a fim de economizar peso. Em um aspecto, as aletas de pino 642 podem ser formadas a partir de um material que é diferente do material da placa de base 602. Em um aspecto, as aletas de pino 642 podem ser formadas a partir de um material metálico. Em um aspecto, as aletas de pino 642 podem incluir cobre. Em um aspecto, as aletas de pino 642 podem ser formadas de cobre.

[00191] Em um aspecto, cada uma das aletas de pino 642 pode incluir uma ou mais superfícies 646 que se estendem a partir da porção de base 644. Em um aspecto, cada uma das aletas de pino 642 pode ter uma superfície de terminação

648. Em um aspecto, a superfície de terminação pode ser plana, contornada, não plana, pontiaguda, curva, ou semelhantes. Em um aspecto, as uma ou mais superfícies 646 podem afunilar conforme se estendem para a superfície de terminação 648. Em um aspecto, as uma ou mais superfícies 646 podem ser perpendiculares a uma superfície da placa de base 602 conforme se estendem para a superfície de terminação

648.

[00192] Em um aspecto, cada uma das aletas de pino 642 pode ter uma forma de seção transversal em relação a um plano que é paralelo a uma superfície da placa de base 602. A este respeito, as aletas de pino 642 podem ter uma forma de seção transversal quadrada, uma forma de seção transversal retangular, uma forma de seção transversal circular, uma forma de seção transversal contornada, uma forma de seção transversal oval, uma forma de seção transversal simétrica (ao longo de um ou mais eixos), uma forma de seção transversal assimétrica (ao longo de um ou mais eixos), uma forma de seção transversal em forma de aerofólio, uma forma de seção transversal em forma de asa, ou semelhantes. Além disso, as aletas de pino 642 podem ter uma primeira das formas acima mencionadas, uma pluralidade das formas acima mencionadas, ou semelhantes. No entanto, as aletas de pino 642 podem ser implementadas com qualquer estrutura moldada na placa de base 602 do módulo de potência 100.

[00193] Em um aspecto, a superfície de terminação 648 pode ter uma forma de seção transversal em relação a um plano que é paralelo a uma superfície da placa de base 602. A este respeito, a superfície de terminação 648 pode ter uma forma de seção transversal quadrada, uma forma de seção transversal retangular, uma forma de seção transversal circular, uma forma de seção transversal contornada, uma forma de seção transversal oval, uma forma de seção transversal simétrica (ao longo de um ou mais eixos), uma forma de seção transversal assimétrica (ao longo de um ou mais eixos), uma forma de seção transversal em forma de aerofólio, uma forma de seção transversal em forma de asa, ou semelhantes.

[00194] Em um aspecto, a porção de base 644 pode ter uma forma de seção transversal em relação a um plano que é paralelo a uma superfície da placa de base 602. A este respeito, a porção de base 644 pode ter uma forma de seção transversal quadrada, uma forma de seção transversal retangular, uma forma de seção transversal circular, uma forma de seção transversal contornada, uma forma de seção transversal oval, uma forma de seção transversal simétrica (ao longo de um ou mais eixos), uma forma de seção transversal assimétrica (ao longo de um ou mais eixos), uma forma de seção transversal em forma de aerofólio, uma forma de seção transversal em forma de asa, ou semelhantes.

[00195] Em um aspecto, a porção de base 644 pode ter uma forma de seção transversal que é a mesma que a forma de seção transversal da superfície de terminação 648. Em um aspecto, a porção de base 644 pode ter uma forma de seção transversal e tamanho que é a mesma que a superfície de terminação 648. Em um aspecto, a porção de base 644 pode ter uma forma de seção transversal que é a mesma que a superfície de terminação 648 e um tamanho que é diferente. Em um aspecto, a porção de base 644 pode ter uma forma de seção transversal que é diferente da forma de seção transversal da superfície de terminação 648.

[00196] Em um aspecto, as aletas de pino 642 podem ser formadas utilizando uma ou mais operações, incluindo usinagem, forjamento, moldagem, estampagem, deformação, e operações semelhantes para formar um padrão de aleta das aletas de pino 642 como ilustrado nos desenhos; e as aletas de pino 642 podem ser anexadas usando soldagem, adesivo, chumbadas, brasagem, ou semelhantes. No entanto, as aletas de pino 642 podem ser formadas utilizando qualquer método de fabricação e / ou tecnologia conhecida por um versado na técnica para criar superfícies de aleta e pino na placa de base 602.

[00197] Em um aspecto, com referência à Figura 46, um diâmetro ou comprimento L das aletas de pino 642 definidas paralelamente a uma superfície da placa de base 602 ao longo da porção de base 644 pode ser de 1 mm - 8 mm, 1 mm - 2 mm, 2 mm - 3 mm, 3 mm - 4 mm, 4 mm - 5 mm, 5 mm - 6 mm, 6 mm - 7 mm ou 7 mm - 8 mm. Estas dimensões podem ser igualmente aplicáveis a todas as configurações das aletas de pino 642 divulgadas neste documento.

[00198] Em um aspecto, com referência à Figura 46, uma altura H das aletas de pino 642 definida perpendicular a uma superfície da placa de base 602 a partir da porção de base 644 para a superfície de terminação 648 pode ser de 1 mm - 12 mm, 2 mm - 10 mm, 4 mm - 8 mm, 1 mm - 2 mm, 2 mm - 3 mm, 3 mm - 4 mm, 4 mm - 5 mm, 5 mm - 6 mm, 6 mm - 7 mm, 7 mm - 8 mm, 8 mm - 9 mm, 9 mm - 10 mm, 10 mm - 11 mm ou 11 mm - 12 mm. Estas dimensões podem ser igualmente aplicáveis a todas as configurações das aletas de pino 642 divulgadas neste documento.

[00199] Em um aspecto, com referência à Figura 46, um espaçamento pino a pino S das aletas de pino 642 pode ser definido por um eixo central adjacente das aletas de pino 642 perpendiculares à placa de base 602 e o espaçamento S pode ser de 2 mm - 12 mm, 4 mm - 10 mm, 2 mm - 3 mm, 3 mm - 4 mm, 4 mm - 5 mm, 5 mm - 6 mm, 6 mm - 7 mm, 7 mm - 8 mm, 8 mm - 9 mm, 9 mm - 10 mm, 10 mm - 11 mm ou 11 mm - 12 mm. Estas dimensões podem ser igualmente aplicáveis a todas as configurações das aletas de pino 642 divulgadas neste documento.

[00200] A Figura 43 ilustra uma vista lateral de fundo em perspectiva de um módulo de potência de acordo com um aspecto da revelação; A Figura 44 ilustra uma vista lateral de um módulo de potência de acordo com a Figura 43; A Figura 45 ilustra uma vista lateral de fundo de um módulo de potência de acordo com a Figura 43; e a Figura 46 ilustra uma vista lateral de fundo em perspectiva parcial de um módulo de potência de acordo com a Figura 43.

[00201] Com referência às Figuras 43-46, cada uma das aletas de pino 642 pode incluir uma ou mais superfícies 646 que se estendem a partir da porção de base 644. Em um aspecto, as aletas de pino 642 podem ter uma superfície de terminação

648. Em um aspecto, a superfície de terminação pode ser contornada, não plana, ou semelhantes. Em um aspecto, as uma ou mais superfícies 646 podem afunilar à medida que se estendem para a superfície de terminação 648.

[00202] Em um aspecto, a superfície de terminação 648 pode ter uma forma de seção transversal em relação a um plano que é paralelo a uma superfície da placa de base 602. A este respeito, a superfície de terminação 648 pode ter uma forma de seção transversal assimétrica, uma forma de seção transversal em forma de aerofólio, uma forma de seção transversal em forma de asa, ou semelhantes.

[00203] Em um aspecto, a porção de base 644 pode ter uma forma de seção transversal em relação a um plano que é paralelo a uma superfície da placa de base 602. A este respeito, a porção de base 644 pode ter uma forma de seção transversal quadrada, uma forma de seção transversal retangular, ou semelhantes.

[00204] Em um aspecto, a pluralidade de aletas de pino 642 pode formar canais paralelos a um eixo 654. Em um aspecto, a pluralidade de aletas de pino 642 pode formar canais paralelos a um eixo 656.

[00205] A Figura 47 ilustra uma vista lateral de fundo em perspectiva de um módulo de potência de acordo com um aspecto da revelação; A Figura 48 ilustra uma vista lateral de um módulo de potência de acordo com a Figura 47; A Figura 49 ilustra uma vista lateral de fundo de um módulo de potência de acordo com a Figura 47; e a Figura 50 ilustra uma vista lateral de fundo em perspectiva parcial de um módulo de potência de acordo com a Figura 47.

[00206] Com referência às Figuras 47 a 50, cada uma das aletas de pino 642 pode incluir uma ou mais superfícies 646 que se estendem a partir da porção de base 644. Em um aspecto, cada uma das aletas de pino 642 pode ter uma superfície de terminação 648. Em um aspecto, a superfície de terminação pode ser plana, ou semelhantes. Em um aspecto, as uma ou mais superfícies 646 podem afunilar à medida que se estendem para a superfície de terminação 648.

[00207] Em um aspecto, a superfície de terminação 648 pode ter uma forma de seção transversal em relação a um plano que é paralelo a uma superfície da placa de base 602. A este respeito, a superfície de terminação 648 pode ter uma forma de seção transversal circular, uma forma de seção transversal contornada, uma forma de seção transversal oval, uma forma de seção transversal simétrica, ou semelhantes.

[00208] Em um aspecto, a porção de base 644 pode ter uma forma de seção transversal em relação a um plano que é paralelo a uma superfície da placa de base 602. A este respeito, a porção de base 644 pode ter uma forma de seção transversal circular, uma forma de seção transversal contornada, uma forma de seção transversal oval, uma forma de seção transversal simétrica, ou semelhantes.

[00209] Em um aspecto, a porção de base 644 pode ter uma forma de seção transversal que é a mesma que a forma de seção transversal da superfície de terminação 648. Em um aspecto, a porção de base 644 pode ter uma forma de seção transversal que é a mesma que a superfície de terminação 648 e um tamanho que é diferente.

[00210] Em um aspecto, a pluralidade de aletas de pino

642 pode formar canais paralelos a um eixo 654. Em um aspecto, a pluralidade de aletas de pino 642 pode formar canais paralelos a um eixo 656. Em um aspecto, as porções de base 644 das adjacentes de aletas de pino 642 podem convergir, unir, conectar, encontrar, ou semelhantes.

[00211] A Figura 51 ilustra uma vista lateral de fundo em perspectiva de um módulo de potência de acordo com um aspecto da revelação; A Figura 52 ilustra uma vista lateral de um módulo de potência de acordo com a Figura 51; A Figura 53 ilustra uma vista lateral de fundo de um módulo de potência de acordo com a Figura 51; e a Figura 54 ilustra uma vista lateral de fundo em perspectiva parcial de um módulo de potência de acordo com a Figura 51.

[00212] Com referência às Figuras 51 a 54, cada uma das aletas de pino 642 pode incluir uma ou mais superfícies 646 que se estendem a partir da porção de base 644. Em um aspecto, cada uma das aletas de pino 642 pode ter uma superfície de terminação 648. Em um aspecto, a superfície de terminação pode ser plana, ou semelhantes. Em um aspecto, as uma ou mais superfícies 646 podem afunilar à medida que se estendem para a superfície de terminação 648.

[00213] Em um aspecto, a superfície de terminação 648 pode ter uma forma de seção transversal em relação a um plano que é paralelo a uma superfície da placa de base 602. A este respeito, a superfície de terminação 648 pode ter uma forma de seção transversal quadrada, uma forma de seção transversal retangular, uma forma de seção transversal simétrica, ou semelhantes.

[00214] Em um aspecto, a porção de base 644 pode ter uma forma de seção transversal em relação a um plano que é paralelo a uma superfície da placa de base 602. A este respeito, a porção de base 644 pode ter uma forma de seção transversal quadrada, uma forma de seção transversal retangular, uma forma de seção transversal simétrica, ou semelhantes.

[00215] Em um aspecto, a porção de base 644 pode ter uma forma de seção transversal que é a mesma que a forma de seção transversal da superfície de terminação 648. Em um aspecto, a porção de base 644 pode ter uma forma de seção transversal que é a mesma que a superfície de terminação 648 e um tamanho que é diferente.

[00216] Em um aspecto, a pluralidade de aletas de pino 642 pode formar canais paralelos a um eixo 654. Em um aspecto, a pluralidade de aletas de pino 642 pode formar canais paralelos a um eixo 656.

[00217] A Figura 55 ilustra uma vista lateral de fundo em perspectiva de um módulo de potência de acordo com um aspecto da revelação; A Figura 56 ilustra uma vista lateral de um módulo de potência de acordo com a Figura 55; e a Figura 57 ilustra uma vista lateral de fundo de um módulo de potência de acordo com a Figura 55.

[00218] Com referência às Figuras 55 a 57, cada uma das aletas de pino 642 pode incluir uma ou mais superfícies 646 que se estendem a partir da porção de base 644. Em um aspecto, cada uma das aletas de pino 642 pode ter uma superfície de terminação 648. Em um aspecto, a superfície de terminação pode ser plana, ou semelhantes. Em um aspecto, uma ou mais superfícies 646 podem afunilar à medida que se estendem para a superfície de terminação 648.

[00219] Em um aspecto, a superfície de terminação 648 pode ter uma forma de seção transversal em relação a um plano que é paralelo a uma superfície da placa de base 602. A este respeito, a superfície de terminação 648 pode ter uma forma de seção transversal quadrada, uma forma de seção transversal retangular, uma forma de seção transversal simétrica, ou semelhantes.

[00220] Em um aspecto, a porção de base 644 pode ter uma forma de seção transversal em relação a um plano que é paralelo a uma superfície da placa de base 602. A este respeito, a porção de base 644 pode ter uma forma de seção transversal quadrada, uma forma de seção transversal retangular, uma forma de seção transversal simétrica, ou semelhantes.

[00221] Em um aspecto, a porção de base 644 pode ter uma forma de seção transversal que é a mesma que a forma de seção transversal da superfície de terminação 648. Em um aspecto, a porção de base 644 pode ter uma forma de seção transversal e tamanho que é o mesmo que a superfície de terminação 648.

[00222] Em um aspecto, a pluralidade de aletas de pino 642 pode formar canais que são escalonados ou angulados em relação ao eixo 654. Em um aspecto, a pluralidade de aletas de pino 642 pode formar canais que são escalonados ou angulados em relação ao eixo 656.

[00223] A Figura 58 ilustra uma vista em perspectiva de uma implementação de módulo de potência de acordo com um aspecto da revelação.

[00224] Com referência à Figura 58, os módulos de potência 100 implementando arrefecimento direto com as aletas de pino 642 podem ser colocados sobre e / ou dentro de uma placa fria 902. Em particular, a Figura 58 ilustra um dos módulos de potência 100 implementando arrefecimento direto com as aletas de pino 642 conforme revelado. A este respeito, a implementação da Figura 58 pode incluir um, uma pluralidade ou todos os módulos de potência 100 que implementam arrefecimento direto com as aletas de pino 642 conforme revelado. Em um aspecto, os módulos de potência 100 podem ser colocados em ambos os lados da placa fria 902. A este respeito, os módulos de potência 100 dispostos em ambos os lados da placa fria 902 podem maximizar a densidade de potência, reduzir a complexidade, e / ou semelhantes. Em um aspecto, os módulos de potência 100 podem ser colocados em um lado da placa fria 902. Por conseguinte, os módulos de potência 100 podem ser arrefecidos diretamente utilizando as aletas de pino 642, a placa fria 902, e semelhantes. Conforme descrito adicionalmente neste documento, o módulo de potência diretamente arrefecido 100 pode exibir desempenho térmico significativamente mais alto.

[00225] Em um aspecto, a placa fria 902 pode conter qualquer número de módulos de potência 100 em uma linha em um topo da placa fria 902 e em um fundo da placa fria 902 dependendo de uma topologia desejada. Em um aspecto, a placa fria 902 pode conter qualquer número de módulos de potência 100 em uma linha em um lado da placa fria 902, dependendo de uma topologia desejada. A este respeito, a placa fria 902 pode ser alongada ou encurtada para corresponder a uma série de módulos de potência 100.

[00226] Conforme ilustrado adicionalmente na Figura 58, uma vedação 908 pode ser disposta entre o módulo de potência 100 e a placa fria 902. A vedação 908 pode ser um anel de vedação, uma gaxeta, e / ou semelhantes. Em alguns aspectos,

a vedação 908 pode ser um epóxi, um silicone RTV (silicone de vulcanização à temperatura ambiente), um material de vedação similar, e / ou semelhantes. Em outros aspectos, a vedação 908 pode ser formada por soldagem direta, brasagem, ou semelhantes da placa de base 602 à placa fria 902.

[00227] Em um aspecto, a placa fria 902 pode ter conexões de fluido 3516 que podem ser configuradas para receber uma fonte de fluido de arrefecimento e / ou entregar fluido de arrefecimento para fins de arrefecimento em associação com a placa fria 902. Em um aspecto, as conexões de fluido 3516 podem incluir acessórios roscados, acessórios flangeados, acessórios de conexão rápida, acessórios de espiga de mangueira, tubos chumbados, tubos soldados, e semelhantes. Em um aspecto, a placa fria 902 pode ter portas de entrada, portas de saída, canais de fluido e / ou semelhantes que podem ser configurados para distribuir uniformemente o fluxo de fluido para os módulos de potência 100. A placa fria 902 pode incluir ainda outras considerações para montar e vedar os módulos de potência 100 também para montar o próprio conjunto de placa fria 902 em outra estrutura em uma aplicação, como um inversor, conversor, ou semelhantes.

[00228] Em um aspecto, o módulo de potência 100 das Figuras 43-58 pode ser inserido em uma aplicação, implementado com a aplicação, configurado com a aplicação, ou semelhantes. A aplicação pode ser um sistema que implementa o módulo de potência 100 das Figuras 43-58. A aplicação pode ser um sistema de potência, um sistema de motor, um sistema de motor automotivo, um sistema de carregamento, um sistema de carregamento automotivo, um sistema de veículo, um acionamento de motor industrial, um acionamento de motor embutido, uma fonte de potência ininterrupta, uma fonte de potência CA-CC, uma fonte de potência de soldador, sistemas militares, um inversor, um inversor para turbinas eólicas, painéis de potência solar, usinas de potência de marés, e veículos elétricos (EVs), um conversor, e semelhantes.

[00229] A Figura 59 ilustra uma vista em perspectiva de uma implementação de módulo de potência de acordo com um aspecto da revelação.

[00230] Em particular, a Figura 59 ilustra um inversor 990 que pode ser implementado como um inversor trifásico. Em aspectos, o inversor 990 pode ser configurado como dois inversores trifásicos separados, um inversor trifásico, uma ponte completa, uma meia ponte, e / ou semelhantes. Em um aspecto, o inversor 990 pode ser configurado com seis meias pontes dedicadas. Em um aspecto, as configurações mencionadas acima podem ser estruturadas e dispostas com conexões fora do inversor 990. Em um aspecto, as configurações mencionadas acima podem incluir diferentes versões do módulo de potência 100 e / ou outros componentes de montagem. No entanto, os vários recursos aqui descritos em relação à Figura 59 podem ser implementados com qualquer uma das aplicações aqui descritas. Com referência adicional à Figura 59, o inversor 990 pode incluir saídas de fase 930, sensores 980, capacitores 102, uma placa fria 902, conexões de fluido 3516, uma PCB 936, barramentos 900, e semelhantes, conforme descrito em detalhes neste documento.

[00231] Em um aspecto, as saídas de fase 930 podem ser estampadas, cortadas a laser, ou semelhantes. Em um aspecto, as saídas de fase 930 podem ser formadas de metal que pode incluir cobre, pode ser cobre, e / ou pode incluir outros metais. Em um aspecto, as saídas de fase 930 podem incluir uma curva para otimização de tamanho. Em um aspecto, as saídas de fase 930 podem incluir uma dobra em forma de L para otimização de tamanho. Em um aspecto, as saídas de fase 930 podem incluir uma curva de 90 ° para otimização de tamanho. Em um aspecto, as saídas de fase 930 podem incluir orifícios roscados para montagem de gabinete, alívio de tensão, e semelhantes.

[00232] Em um aspecto, os sensores 980 podem incluir detecção de corrente para cada terminal de saída das saídas de fase 930. Em um aspecto, os sensores 980 podem ser configurados para operar em conjunto com um sistema de circuito fechado para endereçar a qualidade de sinal e semelhantes. Em outros aspectos, o inversor 990 pode operar em malha aberta para custo e tamanho reduzidos.

[00233] Em um aspecto, a PCB 936 pode ser implementada para condicionamento de sinal. Em um aspecto, a PCB 936 pode ser implementada para interconexão. Em um aspecto, a PCB 936 pode ser implementada para condicionamento de sinal e interconexão.

[00234] Em um aspecto, o capacitor 102 pode ser configurado como um bloco retangular para permitir um melhor uso do espaço. Em um aspecto, o capacitor 102 pode ser configurado com barramentos integrados 900 para conectar o módulo de potência 100 ao capacitor 102 como descrito neste documento. Em um aspecto, o capacitor 102 pode ser um capacitor de filme de polipropileno.

[00235] A Figura 60 ilustra uma vista em perspectiva de uma implementação de módulo de potência de acordo com a

Figura 59.

[00236] A Figura 60 ilustra ainda o inversor 990 juntamente com múltiplos componentes de alojamento 992. Em um aspecto, os múltiplos componentes de alojamento 992 podem incluir porções de folha de metal, aberturas 984, revestimento em pó, frente sólida e bordas soldadas para EMI, coberturas de encaixe 988, porções de material sintético, porções de material plástico, pegas 986, porções aterradas, espaçadores, aberturas de porta de arrefecimento, marcações de terminal gravadas em relevo, janelas para exibir componentes como um controlador, e semelhantes.

[00237] Em um aspecto, as coberturas de encaixe 988 podem incluir materiais sintéticos, como plástico. Em um aspecto, as coberturas de encaixe 988 podem ser moldadas. Em um aspecto, as coberturas de encaixe 988 podem incluir porções de fixador cativas para facilidade de conexão. Por exemplo, as coberturas de encaixe 988 podem incluir porcas sextavadas cativas para facilitar a conexão. Em um aspecto, o inversor 990 pode incluir várias permutações e / ou configurações das saídas de fase 930 e as coberturas de encaixe 988, e essas configurações podem ser integradas ao inversor 990.

[00238] A Figura 61 ilustra um gráfico que traça a Temperatura de Junção vs. Corrente de Saída para dois módulos de potência diferentes.

[00239] Com referência à Figura 61, duas versões do módulo de potência foram testadas. A primeira versão do módulo de potência foi implementada como um módulo de potência de meia ponte de 1200 V com uma classificação de temperatura de estojo máxima de 125 ° C (graus Celsius). O módulo de potência tinha uma resistência no estado ligado de dreno-fonte de 4,6 mΩ (mili-Ohms) na temperatura de junção máxima de 175 ° C. O módulo de potência foi implementado com uma superfície de montagem de placa de base de cobre plana.

[00240] A segunda versão do módulo de potência utilizou os mesmos dispositivos de potência 302 e implementou uma placa de base de aleta de pino de cobre arrefecida diretamente tendo as aletas de pino 642 dispostas na placa de base 602, como revelado neste documento com referência às Figuras 43-58 e a descrição associada.

[00241] A versão de placa de base plana do módulo de potência exigia um material de interface térmica (TIM) a ser aplicado entre o módulo de potência e um dissipador de calor ou placa fria para preencher quaisquer vazios no percurso térmico. O efeito deste TIM forneceu uma impedância térmica adicional entre o estojo de módulo de potência e a placa fria. O módulo de potência arrefecido diretamente incluiu as aletas de pino 642 conforme revelado neste documento com referência às Figuras 43-58 e a descrição associada e foi projetado para estar em contato direto com um refrigerante negando a necessidade de um TIM.

[00242] Os resultados demonstraram uma redução na impedância térmica ao usar um módulo de potência arrefecido diretamente como revelado neste documento com referência às Figuras 43-58 e a descrição associada em comparação com um módulo de potência de placa de base plana. Para a versão de placa de base plana do módulo de potência, o teste foi realizado usando uma placa fria arrefecida líquida de microdeformação personalizada com uma temperatura de refrigerante de 25 ° C e um TIM de alto desempenho. A dissipação máxima de potência foi medida em 750 W por posição de comutação.

[00243] Para a versão de arrefecimento direto do módulo de potência, conforme revelado neste documento com referência às Figuras 43-58 e a descrição associada, o teste foi realizado usando a placa fria 902 com canais de refrigerante internos e cavidades usinadas com a placa de base 602 assentada dentro e permitindo o refrigerante passar através das aletas de pino 642 e uma vedação de gaxeta para evitar vazamentos. A dissipação de potência máxima foi medida em 1000 W por posição de comutação. Para ambos os testes, uma temperatura de junção foi monitorada com uma câmera térmica, bem como uma técnica de junção virtual.

[00244] Para demonstrar a vantagem de desempenho dos módulos de potência arrefecidos diretamente 100 no nível de sistema, conforme revelado neste documento com referência às Figuras 43-58 e a descrição associada, os módulos de potência foram instalados em um inversor trifásico e testados sob as condições de aplicação. Usando um barramento CC de 800 V, uma frequência de comutação de 20 kHz, uma carga trifásica, e uma temperatura de refrigerante constante de 25 ° C.

[00245] Após aplicar a tensão de barramento CC ao inversor, a corrente de saída do inversor foi aumentada lentamente enquanto monitorando o sensor de temperatura embutido nos módulos de potência. A medição de sensor de temperatura foi correlacionada à temperatura de junção por testar um módulo de potência especialmente construído sem uma tampa para permitir a geração de imagens térmicas dos dispositivos de potência.

[00246] Conforme mostrado na Figura 61, a versão de placa de base plana do módulo de potência implementado em um inversor processou um máximo de 410 ARMS (amperes - raiz quadrada média), enquanto a versão de arrefecimento direto do módulo de potência 100 da revelação foi encontrada para processar 490 ARMS. Por conseguinte, o módulo de potência 100 implementando as aletas de pino 642 de acordo com as Figuras 43-58 e a descrição associada corresponderam a um aumento de 20% na capacidade de corrente de saída.

[00247] Deve ser notado que o módulo de potência 100 associado às Figuras 43-58 pode ser implementado com diferentes tensões, classificações de temperatura, resistências de estado, diferentes temperaturas de junção máximas, diferentes temperaturas de refrigerante, diferentes frequências de comutação, e semelhantes e da mesma forma aumentará uma capacidade de corrente de saída em comparação aos módulos de potência arrefecidos não diretamente. A este respeito, a capacidade de corrente de saída pode ser aumentada 5% - 40%, 5% - 10%, 10% - 15%, 15% - 20%, 20% - 25%, 25% - 30%, 30% - 35%, 35% - 40%, 10% - 30%, 20% - 40%, 15% - 35% ou 15% - 40% em comparação com módulos de potência refrigerados não diretamente. A este respeito, a capacidade de corrente de saída pode ser aumentada em pelo menos 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35% ou 40% em comparação com módulos de potência arrefecidos não diretamente. Além disso, inúmeras outras melhorias no desempenho são contempladas pelo módulo de potência 100 associado às Figuras 43-58 implementadas conforme descrito neste documento.

[00248] Em um ou mais aspectos da revelação, o módulo de potência 100 pode ser implementado em um inversor trifásico modular compacto de alto desempenho com base nos módulos de potência 100 revelados, que são especificamente otimizados para utilizar totalmente MOSFETs de Carboneto de Silício (SiC). Em alguns aspectos, uma saída CA modular pode permitir que o inversor seja configurado como um inversor duplo ou um inversor único. Em alguns aspectos, uma placa fria de dupla face, capacitor customizado, e módulos SiC arrefecidos diretamente podem permitir densidade de potência ultra-alta para o inversor. Os elementos parasitas de todos os componentes críticos incluindo o módulo de potência 100 e os capacitores foram validados para garantir a menor indutância parasita geral. Em alguns aspectos, a unidade pode operar sob condições de aplicação com um barramento CC de 800 V e uma corrente de fase de 480 V / 830 A.

[00249] Nesse sentido, os conjuntos de potência convencionais são uma solução industrial eficaz e bem aceita para IGBTs de silício (Si) do estado da técnica. No entanto, os pacotes de potência convencionais lutam para aproveitar ao máximo o que a tecnologia baseada em SiC oferece. As pegadas de pacote de potência convencional e layouts internos foram originalmente projetados para dispositivos Si, que normalmente têm um único ou um pequeno número de grandes dispositivos paralelizados com redes de sinal seguindo percursos longos. A natureza bipolar dos IGBTs limita as velocidades de comutação de forma que a compensação de projeto mencionada seja aceitável.

[00250] Para utilizar totalmente os atributos de alto desempenho dos dispositivos SiC, um projeto centrado em tecnologia foi aplicado em conjunto com o módulo de potência 100 revelado. O módulo de potência 100 da revelação supera as deficiências dos projetos de módulo existentes. A este respeito, os projetos centrados em SiC da revelação permitem o arranjo de múltiplos moldes menores em paralelo de modo que compartilham corrente dinâmica de maneira uniforme e otimizem a rede de sinal com planos paralelos de percurso curto, de modo que o molde de SiC comute uniformemente, mesmo sob altas velocidades.

[00251] Para atender a essas necessidades, o módulo de potência 100 revelado foi altamente otimizado para atingir o desempenho máximo de todos os tamanhos de MOSFETs SiC de 650–1700 V disponíveis comercialmente. Alguns aspectos do módulo de potência 100 revelado oferecem a capacidade de transportar altas correntes (300 a > 600 A) em uma pequena área (53 mm x 80 mm) com um arranjo de terminal que permite barramento e interconexão diretos. Uma baixa indutância, layout uniformemente correspondido do módulo de potência 100 revelado resulta em eventos de comutação de alta qualidade, minimizando oscilações internas e externas ao módulo de potência 100. Em algumas implementações, o módulo de potência 100 revelado pode ter uma indutância perdida de ~ 6,7 nH e apenas ~ 60% da área de um módulo de 62 mm. As malhas de corrente divulgadas do módulo de potência 100 foram projetadas de modo que sejam largas, de baixo perfil e uniformemente distribuídas entre os dispositivos, de modo que cada uma delas tenha impedâncias equivalentes em uma posição de comutação. Os terminais de potência podem ser deslocados verticalmente de modo que os barramentos entre os capacitores de ligação CC e o módulo de potência 100 possam ser laminados até o módulo de potência 100 sem a necessidade de curvas, cunhagem, afastamentos, ou isolamento complexo. Em última análise, isso atinge uma baixa indutância em toda a malha de potência dos capacitores de ligação CC e dos dispositivos SiC.

[00252] Devido à alta densidade de corrente dos dispositivos de potência SiC, o desempenho térmico do módulo de potência 100 e da placa fria pode permitir maximizar o fluxo de calor e reduzir o tamanho e o custo de sistema. O módulo de potência de arrefecimento direto revelado pode implementar uma placa de base de aleta de cobre que melhora o desempenho térmico dos módulos de potência de placa de base plana existentes. Os módulos de potência de placa de base plana requerem um material de interface térmica (TIM) a ser aplicado entre o módulo e um dissipador de calor ou placa fria para preencher quaisquer lacunas no percurso térmico. O efeito deste TIM é uma impedância térmica adicional entre o estojo de módulo e a placa fria. O módulo de potência de arrefecimento direto 100 tem pinos projetados para estar em contato direto com um refrigerante negando a necessidade de um TIM. Conforme mostrado na Figura 61, a versão de placa de base plana do módulo de potência pode processar um máximo de 410 ARMS, enquanto a versão de arrefecimento direto do módulo de potência 100 pode processar 490 ARMS. Isso corresponde a um aumento de 20% na capacidade da corrente de saída.

[00253] Em alguns aspectos, o módulo de potência 100 revelado pode ser implementado em um projeto de inversor que adiciona uma série de módulos de potência 100 com um único frio de dupla face e o mesmo projeto de baixo parasita e alto desempenho. Em um aspecto, uma placa fria de dupla face pode ser utilizada que apresenta superfícies de arrefecimento na superfície de topo e fundo permitindo duas vezes mais módulos de potência 100 na mesma área de pegada,

que quando usada em conjunto com o módulo de potência diretamente arrefecido 100 da revelação resulta em mais do que o dobro da densidade de potência em comparação com as implementações da técnica anterior. Em alguns aspectos, um capacitor de ligação CC personalizado pode ser implementado com terminais laminados integrados, conforme revelado neste documento, que são montados diretamente a ambos do banco de topo e fundo dos módulos de potência. Este projeto tem baixa indutância parasita entre os módulos de potência 100 e o capacitor e elimina a necessidade de barramentos separados. Os módulos de potência não planos 100 da revelação permitem que o conjunto de terminal de capacitor não tenha dobras, o que reduz o custo e maximiza a sobreposição. Os terminais de entrada CC podem ser embutidos no capacitor, criando uma solução totalmente integrada para interconectar seis módulos de meia ponte.

[00254] Em alguns aspectos, o módulo de potência 100 revelado pode ser suportado por um acionador de porta com imunidade de alto ruído e proteções de alta velocidade para comutar efetivamente os dispositivos e fornecer capacidade de sobrevivência máxima em condições de falha.

[00255] Em alguns aspectos, os terminais de saída CA podem ser projetados e implementados como um subconjunto modular. Isso permite que o inversor seja configurado como um inversor trifásico duplo com 430 ARMS ou mais saída e seis ou mais sensores de corrente ou como um inversor trifásico único com 860 ARMS ou mais corrente de saída e três ou mais sensores de corrente.

[00256] O conjunto de placa fria de dupla face revelado pode ser implementado com módulos de potência arrefecidos diretamente 100, conforme descrito neste documento, montados nos lados de topo e fundo com vedações de gaxeta e um inversor com sensores, módulos, placa fria, e capacitor.

[00257] Para validar a natureza de alto desempenho do sistema, os componentes foram avaliados tanto no domínio da frequência e do tempo. Em alguns aspectos, a extração parasita de pequeno sinal permite uma medição precisa de elementos parasitas que podem ser utilizados em um processo de projeto iterativo para minimizar a indutância parasita. A qualidade das formas de onda de comutação tanto para tensão de excesso e zunido foi verificada por meio de um teste de pulso duplo do módulo e dos capacitores de ligação CC a 800 V e 600 A por módulo de potência. Em alguns aspectos, um projeto de capacitor de ligação CC pode ser implementado com espaçamento de terminal ideal e arranjo para equilibrar a densidade de corrente e minimizar a indutância perdida.

[00258] Por conseguinte, a revelação estabeleceu um módulo de potência 100 melhorado e sistema associado configurado para endereçar calor e aumentar uma capacidade de corrente de saída em comparação com módulos de potência arrefecidos não diretamente. Além disso, o módulo de potência 100 revelado pode ser implementado em várias topologias, incluindo uma configuração de meia ponte, uma configuração de ponte completa, uma configuração de fonte comum, uma configuração de dreno comum, uma configuração de grampo de ponto neutro, uma configuração trifásica, e semelhantes. As aplicações do módulo de potência 100 podem incluir um sistema de potência, um sistema de motor, um sistema de motor automotivo, um sistema de carregamento, um sistema de carregamento automotivo, um sistema de veículo, um acionamento de motor industrial, um acionamento de motor embutido, uma fonte de potência ininterrupta, uma fonte de potência CA-CC, uma fonte de potência de soldador, sistemas militares, um inversor, um inversor para turbinas eólicas, painéis de potência solar, usinas de potência de marés, e veículos elétricos (EVs), um conversor, e semelhantes.

[00259] Por conseguinte, a revelação também estabeleceu um módulo de potência 100 melhorado e sistema associado configurado para lidar com impedâncias parasitas, como indutância de malha, para aumentar a estabilidade, diminuir perdas de comutação, reduzir EMI, e limitar estresses nos componentes de sistema. Em particular, o módulo de potência revelado tem a capacidade com o arranjo revelado de reduzir a indutância em alguns aspectos em até 10%. Além disso, o módulo de potência 100 revelado pode ser implementado em várias topologias, incluindo uma configuração de meia ponte, uma configuração de ponte completa, uma configuração de fonte comum, uma configuração de dreno comum, uma configuração de grampo de ponto neutro, e uma configuração trifásica. As aplicações do módulo de potência 100 incluem acionamentos de motor, inversores solares, disjuntores, circuitos de proteção, conversores CC – CC, e semelhantes.

[00260] O módulo de potência 100 da revelação é adaptável para a maioria dos sistemas dentro das necessidades de processamento de potência e restrições de tamanho e peso específicas para uma determinada aplicação. O projeto do módulo de potência e as estruturas de nível de sistema descritas na revelação permitem que um alto nível de densidade de potência e utilização volumétrica sejam alcançados.

[00261] Aspectos da revelação foram descritos acima com referência aos desenhos anexos, nos quais aspectos da revelação são mostrados. Será apreciado, no entanto, que essa revelação pode, no entanto, ser incorporada em muitas formas diferentes e não deve ser interpretada como limitada aos aspectos estabelecidos acima. Em vez disso, esses aspectos são fornecidos de modo que esta revelação seja minuciosa e completa e transmita totalmente o escopo da revelação para aqueles técnicos no assunto. Além disso, os vários aspectos descritos podem ser implementados separadamente. Além disso, um ou mais dos vários aspectos descritos podem ser combinados. Números semelhantes referem- se a elementos semelhantes.

[00262] Será entendido que, embora os termos primeiro, segundo, etc. sejam usados ao longo deste relatório descritivo para descrever vários elementos, esses elementos não devem ser limitados por esses termos. Esses termos são usados apenas para distinguir um elemento de outro. Por exemplo, um primeiro elemento pode ser denominado um segundo elemento e, da mesma forma, um segundo elemento pode ser denominado um primeiro elemento, sem se afastar do escopo da revelação. O termo "e / ou" inclui toda e qualquer combinação de um ou mais dos itens listados associados.

[00263] A terminologia usada neste documento tem a finalidade de descrever aspectos particulares apenas e não se destina a limitar a revelação. Tal como aqui utilizado, as formas singulares "um", "uma" e "o / a" destinam-se a incluir as formas plurais também, a menos que o contexto indique claramente o contrário. Será ainda entendido que os termos "compreende" "compreendendo," "inclui" e / ou

"incluindo" quando usados neste documento, especificam a presença de recursos, inteiros, passos, operações, elementos e / ou componentes declarados, mas não impede a presença ou adição de um ou mais outros recursos, inteiros, passos, operações, elementos, componentes e / ou grupos dos mesmos.

[00264] Será entendido que quando um elemento como uma camada, região ou substrato é referido como sendo "sobre" ou se estendendo "para" outro elemento, ele pode estar diretamente ou se estender diretamente sobre o outro elemento ou os elementos intervenientes também podem estar presentes. Em contraste, quando um elemento é referido como estando "diretamente sobre" ou se estendendo "diretamente para" outro elemento, não há elementos intervenientes presentes. Também será entendido que quando um elemento é referido como sendo "conectado" ou "acoplado" a outro elemento, ele pode ser diretamente conectado ou acoplado a outro elemento ou elementos intervenientes podem estar presentes. Em contraste, quando um elemento é referido como sendo "diretamente conectado" ou "diretamente acoplado" a outro elemento, não há elementos intervenientes presentes.

[00265] Termos relativos, como "abaixo" ou "acima" ou "superior" ou "inferior" ou "topo" ou "fundo" podem ser usados neste documento para descrever uma relação de um elemento, camada ou região com outro elemento, camada ou região como ilustrado nas figuras. Será entendido que estes termos se destinam a abranger diferentes orientações do dispositivo, além da orientação representada nas figuras.

[00266] Aspectos da revelação são descritos neste documento com referência a ilustrações de seção transversal que são ilustrações esquemáticas de modalidades idealizadas

(e estruturas intermediárias) da revelação. A espessura das camadas e regiões nos desenhos pode ser exagerada para maior clareza. Além disso, variações das formas das ilustrações como resultado, por exemplo, de técnicas de fabricação e / ou tolerâncias, são esperadas.

[00267] Nos desenhos e no relatório descritivo, foram revelados aspectos típicos da revelação e, embora termos específicos sejam empregados, eles são usados em um sentido genérico e descritivo apenas e não para fins de limitação, o escopo da revelação sendo estabelecido nas seguintes reivindicações.

[00268] Aspectos da revelação podem ser implementados em qualquer tipo de dispositivo de computação, como, por exemplo, um computador de mesa, computador pessoal, um computador laptop / móvel, um assistente de dados pessoais (PDA), um telefone móvel, um computador tablet, dispositivo de computação em nuvem, e semelhantes, com recursos de comunicação com / sem fio por meio dos canais de comunicação.

[00269] Além disso, de acordo com vários aspectos da revelação, os métodos descritos neste documento são destinados à operação com implementações de hardware dedicado, incluindo, mas não se limitando a, PCs, PDAs, semicondutores, circuitos integrados de aplicação específica (ASIC), arranjos lógicos programáveis, dispositivos de computação em nuvem, e outros dispositivos de hardware construídos para implementar os métodos descritos neste documento.

[00270] Também deve ser observado que as implementações de software da revelação, conforme descrito neste documento, são opcionalmente armazenadas em um meio de armazenamento tangível, como: um meio magnético, como um disco ou fita; um meio magneto-ótico ou ótico, como um disco; ou um meio de estado sólido, como um cartão de memória ou outro pacote que aloja uma ou mais memórias somente de leitura (não voláteis), memórias de acesso aleatório ou outras memórias regraváveis (voláteis). Um anexo de arquivo digital para e-mail ou outro arquivo de informações autocontido ou conjunto de arquivos é considerado um meio de distribuição equivalente a um meio de armazenamento tangível. Por conseguinte, a revelação é considerada como incluindo um meio de armazenamento tangível ou meio de distribuição, conforme listado neste documento e incluindo equivalentes reconhecidos na técnica e mídia sucessora, em que as implementações de software neste documento são armazenadas.

[00271] Além disso, os vários aspectos da revelação podem ser implementados em uma implementação de computador não genérica. Além disso, os vários aspectos da revelação aqui estabelecidos melhoram o funcionamento do sistema, como é evidente a partir da revelação deste documento. Além disso, os vários aspectos da revelação envolvem hardware de computador que foi especificamente programado para resolver o problema complexo abordado pela revelação. Por conseguinte, os vários aspectos da revelação melhoram o funcionamento do sistema em geral em sua implementação específica para realizar o processo estabelecido pela revelação e conforme definido pelas reivindicações.

[00272] Embora a revelação tenha sido descrita em termos de aspectos exemplares, aqueles técnicos no assunto reconhecerão que a revelação pode ser praticada com modificações no espírito e escopo das reivindicações anexas.

Estes exemplos dados acima são meramente ilustrativos e não se destinam a ser uma lista exaustiva de todos os projetos, aspectos, aplicações ou modificações possíveis da revelação.

A este respeito, os vários aspectos, recursos, componentes, elementos, módulos, arranjos, circuitos, e semelhantes são contemplados como sendo intercambiáveis, misturados, correspondidos, combinados, e semelhantes.

A este respeito, os diferentes recursos da revelação são modulares e podem ser misturados e correspondidos uns com os outros.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Módulo de potência, caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos um substrato de potência; um alojamento disposto no pelo menos um substrato de potência; um primeiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência; um segundo terminal; um terceiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência; uma pluralidade de dispositivos de potência eletricamente conectados ao pelo menos um substrato de potência; uma placa de porta-fonte eletricamente conectada à pluralidade de dispositivos de potência; e um sensor de temperatura disposto dentro do alojamento e eletricamente conectado à placa de porta-fonte, em que o sensor de temperatura está em uma porção do pelo menos um substrato de potência.

2. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o pelo menos um substrato de potência compreende uma superfície metálica e / ou uma superfície condutora suportando a pluralidade de dispositivos de potência; a porção do pelo menos um substrato de potência não inclui a superfície metálica e / ou a superfície condutora; e o sensor de temperatura está na porção do pelo menos um substrato de potência que não inclui a superfície metálica e / ou a superfície condutora.

3. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a placa de porta-fonte compreende ainda uma pluralidade de resistores, cada um da pluralidade de resistores sendo eletricamente conectado a um da pluralidade de dispositivos de potência; e em que a placa de porta-fonte está configurada para receber pelo menos um sinal elétrico.

4. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que cada um da pluralidade de resistores está eletricamente conectado a uma porta de um da pluralidade de dispositivos de potência.

5. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que cada um da pluralidade de resistores é eletricamente conectado a uma fonte de um da pluralidade de dispositivos de potência.

6. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos um sinal elétrico compreende um dos seguintes: um sinal de acionador de porta e um sinal Kelvin de fonte.

7. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro terminal compreende uma superfície de contato localizada acima do alojamento em uma primeira elevação; e em que o segundo terminal compreende uma superfície de contato localizada acima do alojamento em uma segunda elevação diferente da primeira elevação.

8. Configuração caracterizada pelo fato de que compreende o módulo de potência conforme definido na reivindicação 1, compreende ainda:

pelo menos um componente compreendendo pelo menos um dos seguintes: pelo menos um barramento, um acionador, um controlador, pelo menos um capacitor, uma placa fria, e pelo menos um sensor; e um alojamento de configuração configurado para alojar e encerrar o módulo de potência e o pelo menos um componente.

9. Configuração, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que compreende ainda uma interface elétrica configurada para ser conectada e trocar dados com pelo menos um dos seguintes: o pelo menos um barramento, o acionador, o controlador, o pelo menos um capacitor, a placa fria, e o pelo menos um sensor.

10. Configuração, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a configuração é configurada para testar uma implementação do módulo de potência para uma aplicação particular.

11. Configuração, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um ventilador de resfriamento configurado para mover o ar através do alojamento de configuração.

12. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um valor de indutância parasita total de um circuito de comutação de potência crítica do módulo de potência compreende uma faixa de 12 (nH) a 2 (nH).

13. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende o módulo de potência conforme definido na reivindicação 1, e o sistema ainda pelo menos um dos seguintes: um inversor, um sistema de potência, um sistema de motor, um conversor, e uma fonte de potência CA-CC.

14. Módulo de potência, caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos um substrato de potência; um alojamento disposto no pelo menos um substrato de potência; um primeiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência; um segundo terminal; um terceiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência; uma pluralidade de dispositivos de potência eletricamente conectados ao pelo menos um substrato de potência; uma placa de porta-fonte configurada para receber pelo menos um sinal elétrico; e a placa de porta-fonte compreendendo ainda uma pluralidade de resistores, cada um da pluralidade de resistores sendo eletricamente conectado a um da pluralidade de dispositivos de potência, em que cada um da pluralidade de resistores está eletricamente conectado a um dos seguintes: uma porta de um da pluralidade de dispositivos de potência e uma fonte de um da pluralidade de dispositivos de potência.

15. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que cada um da pluralidade de resistores é eletricamente conectado à porta de um da pluralidade de dispositivos de potência.

16. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que cada um da pluralidade de resistores é eletricamente conectado à fonte de um da pluralidade de dispositivos de potência.

17. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos um sinal elétrico compreende um sinal de acionador de porta.

18. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos um sinal elétrico compreende um sinal Kelvin de fonte.

19. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um sensor de temperatura disposto dentro do alojamento e eletricamente conectado à placa de porta-fonte.

20. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que pelo menos um substrato de potência compreende uma superfície metálica e / ou uma superfície condutora suportando a pluralidade de dispositivos de potência; em que o pelo menos um substrato de potência compreende uma porção que não inclui a superfície metálica e / ou a superfície condutora; e em que o sensor de temperatura está na porção do pelo menos um substrato de potência que não inclui a superfície metálica e / ou a superfície condutora.

21. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o primeiro terminal compreende uma superfície de contato localizada acima do alojamento em uma primeira elevação; e em que o segundo terminal compreende uma superfície de contato localizada acima do alojamento em uma segunda elevação diferente da primeira elevação.

22. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende o módulo de potência conforme definido na reivindicação 14, e o sistema compreende ainda pelo menos um dos seguintes: um inversor, um sistema de potência, um sistema de motor, um conversor, e uma fonte de potência CA-CC.

23. Configuração caracterizada pelo fato de que compreende o módulo de potência conforme definido na reivindicação 14, a configuração compreendendo ainda: pelo menos um componente compreendendo pelo menos um dos seguintes: pelo menos um barramento, um acionador, um controlador, pelo menos um capacitor, uma placa fria, e pelo menos um sensor; e um alojamento de configuração configurado para alojar e encerrar o módulo de potência e o pelo menos um componente.

24. Configuração, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que compreende ainda uma interface elétrica configurada para ser conectada e trocar dados com pelo menos um dos seguintes: o pelo menos um barramento, o acionador, o controlador, o pelo menos um capacitor, a placa fria, e o pelo menos um sensor.

25. Configuração, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que a configuração é configurada para testar uma implementação do módulo de potência para uma aplicação particular.

26. Configuração, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um ventilador de resfriamento configurado para mover o ar através do alojamento de configuração.

27. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que um valor de indutância parasita total de um circuito de comutação de potência crítica do módulo de potência compreende uma faixa de 12 (nH) a 2 (nH).

28. Processo de configuração de um módulo de potência, caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer pelo menos um substrato de potência; arranjar um alojamento no pelo menos um substrato de potência; conectar eletricamente um primeiro terminal ao pelo menos um substrato de potência; fornecer um segundo terminal; conectar eletricamente um terceiro terminal ao pelo menos um substrato de potência; conectar eletricamente uma pluralidade de dispositivos de potência ao pelo menos um substrato de potência; montar uma placa de porta-fonte conectada eletricamente à pluralidade de dispositivos de potência; e arranjar um sensor de temperatura dentro do alojamento e eletricamente conectado à placa de porta-fonte, em que o sensor de temperatura está em uma porção do pelo menos um substrato de potência.

29. Processo, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que: o pelo menos um substrato de potência compreende uma superfície metálica e / ou uma superfície condutora suportando a pluralidade de dispositivos de potência; a porção do pelo menos um substrato de potência não inclui a superfície metálica e / ou a superfície condutora; e o sensor de temperatura está na porção do pelo menos um substrato de potência que não inclui a superfície metálica e / ou a superfície condutora.

30. Processo, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: montar uma placa de porta-fonte para receber pelo menos um sinal elétrico; e arranjar com a placa de porta-fonte uma pluralidade de resistores, cada um da pluralidade de resistores sendo eletricamente conectado a um da pluralidade de dispositivos de potência.

31. Processo, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que pelo menos um sinal elétrico compreende um dos seguintes: um sinal de acionador de porta e um sinal Kelvin de fonte.

32. Processo, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que compreende ainda conectar eletricamente cada um da pluralidade de resistores a uma porta de um da pluralidade de dispositivos de potência.

33. Processo, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que compreende ainda conectar eletricamente cada um da pluralidade de resistores a uma fonte de um da pluralidade de dispositivos de potência.

34. Processo, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: posicionar uma superfície de contato do primeiro terminal acima do alojamento em uma primeira elevação; e posicionar uma superfície de contato do segundo terminal acima do alojamento em uma segunda elevação diferente da primeira elevação.

35. Processo, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:

implementar uma configuração compreendendo o módulo de potência; fornecer pelo menos um componente compreendendo pelo menos um dos seguintes: pelo menos um barramento, um acionador, um controlador, pelo menos um capacitor, uma placa fria, e pelo menos um sensor; e arranjar um alojamento de configuração para alojar e encerrar o módulo de potência e o pelo menos um componente.

36. Processo, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que compreende ainda conectar e trocar dados através de uma interface elétrica com pelo menos um dos seguintes: o pelo menos um barramento, o acionador, o controlador, o pelo menos um capacitor, a placa fria, e o pelo menos um sensor.

37. Processo, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que compreende ainda testar uma implementação do módulo de potência para uma aplicação particular com a configuração.

38. Processo, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que compreende ainda mover ar através do alojamento de configuração com um ventilador de resfriamento.

39. Processo de configuração e teste de um módulo de potência, caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer um módulo de potência; implementar uma configuração compreendendo o módulo de potência que inclui: fornecer pelo menos um componente compreendendo pelo menos um dos seguintes: pelo menos um barramento, um acionador, um controlador, pelo menos um capacitor, uma placa fria, e pelo menos um sensor; e arranjar um alojamento de configuração para alojar e encerrar o módulo de potência e o pelo menos um componente.

40. Processo, de acordo com a reivindicação 39, caracterizado pelo fato de que compreende ainda conectar e trocar dados por meio de uma interface elétrica com pelo menos um dos seguintes: o pelo menos um barramento, o acionador, o controlador, o pelo menos um capacitor, a placa fria, e o pelo menos um sensor.

41. Processo, de acordo com a reivindicação 39, caracterizado pelo fato de que compreende ainda testar uma implementação do módulo de potência para uma aplicação particular com a configuração.

42. Processo, de acordo com a reivindicação 39, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: conectar através de uma interface elétrica com pelo menos um dos seguintes: o pelo menos um barramento, o acionador, o controlador, o pelo menos um capacitor, a placa fria, e o pelo menos um sensor; e testar uma implementação do módulo de potência para uma aplicação particular com a configuração.

43. Processo, de acordo com a reivindicação 39, caracterizado pelo fato de que compreende ainda mover ar através do alojamento de configuração com um ventilador de resfriamento.

44. Processo de configuração de um módulo de potência, caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer pelo menos um substrato de potência; arranjar um alojamento no pelo menos um substrato de potência;

conectar eletricamente um primeiro terminal ao pelo menos um substrato de potência; fornecer um segundo terminal; conectar eletricamente um terceiro terminal ao pelo menos um substrato de potência; conectar eletricamente uma pluralidade de dispositivos de potência ao pelo menos um substrato de potência; montar uma placa de porta-fonte eletricamente conectada à pluralidade de dispositivos de potência, a placa de porta- fonte configurada para receber pelo menos um sinal elétrico; e arranjar com a placa de porta-fonte uma pluralidade de resistores, cada um da pluralidade de resistores sendo eletricamente conectado a um da pluralidade de dispositivos de potência; e conectar eletricamente cada um da pluralidade de resistores a um dos seguintes: uma porta de um da pluralidade de dispositivos de potência e uma fonte de um da pluralidade de dispositivos de potência.

45. Processo, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que pelo menos um sinal elétrico compreende um sinal de acionador de porta.

46. Processo, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que pelo menos um sinal elétrico compreende um sinal Kelvin de fonte.

47. Processo, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que compreende ainda conectar eletricamente cada um da pluralidade de resistores à porta de um da pluralidade de dispositivos de potência.

48. Processo, de acordo com a reivindicação 44,

caracterizado pelo fato de que compreende ainda conectar eletricamente cada um da pluralidade de resistores à fonte de um da pluralidade de dispositivos de potência.

49. Processo, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que compreende ainda arranjar um sensor de temperatura dentro do alojamento e eletricamente conectado à placa de porta-fonte.

50. Processo, de acordo com a reivindicação 49, caracterizado pelo fato de que pelo menos um substrato de potência compreende uma superfície metálica e / ou uma superfície condutora suportando a pluralidade de dispositivos de potência; em que o pelo menos um substrato de potência compreende uma porção que não inclui a superfície metálica e / ou a superfície condutora; e em que o sensor de temperatura está na porção do pelo menos um substrato de potência que não inclui a superfície metálica e / ou a superfície condutora.

51. Processo, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: implementar uma configuração compreendendo o módulo de potência; fornecer pelo menos um componente compreendendo pelo menos um dos seguintes: pelo menos um barramento, um acionador, um controlador, pelo menos um capacitor, uma placa fria, e pelo menos um sensor; e arranjar um alojamento de configuração para alojar e encerrar o módulo de potência e o pelo menos um componente.

52. Processo, de acordo com a reivindicação 51, caracterizado pelo fato de que compreende ainda conectar e trocar dados através de uma interface elétrica com pelo menos um dos seguintes: o pelo menos um barramento, o acionador, o controlador, o pelo menos um capacitor, a placa fria, e o pelo menos um sensor.

53. Processo, de acordo com a reivindicação 51, caracterizado pelo fato de que compreende ainda testar uma implementação do módulo de potência para uma aplicação particular com a configuração.

54. Processo, de acordo com a reivindicação 51, caracterizado pelo fato de que compreende ainda mover ar através do alojamento de configuração com um ventilador de resfriamento.

55. Módulo de potência, caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos um substrato de potência; um alojamento disposto no pelo menos um substrato de potência; um primeiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência; um segundo terminal; um terceiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência; e uma pluralidade de dispositivos de potência eletricamente conectados ao pelo menos um substrato de potência, em que o módulo de potência é estruturado, arranjado e configurado para reduzir a indutância, e em que a indutância compreende um valor de indutância parasita total de um circuito de comutação de potência crítica do módulo de potência que compreende uma faixa de 12

(nH) a 2 (nH).

56. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 55, caracterizado pelo fato de que a indutância compreende um valor de indutância parasita total de um circuito de comutação de potência crítica do módulo de potência que compreende uma faixa de 10 (nH) a 2 (nH).

57. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 55, caracterizado pelo fato de que a indutância compreende um valor de indutância parasita total de um circuito de comutação de potência crítica do módulo de potência que compreende uma faixa de 4 (nH) a 2 (nH).

58. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 55, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de dispositivos de potência tem de 4 a 10 ligações cada.

59. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 55, caracterizado pelo fato de que o primeiro terminal compreende uma superfície de contato localizada acima do alojamento em uma primeira elevação; e em que o segundo terminal compreende uma superfície de contato localizada acima do alojamento em uma segunda elevação diferente da primeira elevação.

60. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende o módulo de potência da reivindicação 55, e o sistema compreendendo ainda pelo menos um dos seguintes: um inversor, um sistema de potência, um sistema de motor, um conversor, e uma fonte de potência CA-CC.

61. Módulo de potência, caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos um substrato de potência; um alojamento disposto no pelo menos um substrato de potência; um primeiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência; um segundo terminal; um terceiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência; e uma pluralidade de dispositivos de potência eletricamente conectados ao pelo menos um substrato de potência, em que o módulo de potência é estruturado, arranjado e configurado para aumentar a velocidade de comutação do módulo de potência, e em que a velocidade de comutação do módulo de potência tem uma faixa de 30 a 100 (A / ns).

62. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 61, caracterizado pelo fato de que a velocidade de comutação do módulo de potência tem uma faixa de 30 a 70 (A / ns).

63. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 61, caracterizado pelo fato de que a velocidade de comutação do módulo de potência tem uma faixa de 30 a 40 (A / ns).

64. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 61, caracterizado pelo fato de que a velocidade de comutação do módulo de potência tem uma faixa de 60 (V / ns) a 80 (V / ns).

65. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 61, caracterizado pelo fato de que a velocidade de comutação do módulo de potência tem uma faixa de 40 (V / ns) a 60 (V / ns).

66. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 61, caracterizado pelo fato de que a velocidade de comutação do módulo de potência tem uma faixa de 20 (V / ns) a 40 (V / ns).

67. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 61, caracterizado pelo fato de que um valor de indutância parasita total de um circuito de comutação de potência crítica do módulo de potência compreende uma faixa de 12 (nH) a 2 (nH).

68. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 61, caracterizado pelo fato de que o primeiro terminal compreende uma superfície de contato localizada acima do alojamento em uma primeira elevação; e em que o segundo terminal compreende uma superfície de contato localizada acima do alojamento em uma segunda elevação diferente da primeira elevação.

69. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende o módulo de potência conforme definido na reivindicação 61, e o sistema compreendendo ainda pelo menos um dos seguintes: um inversor, um sistema de potência, um sistema de motor, um conversor, e uma fonte de potência CA-CC.

70. Módulo de potência, caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos um substrato de potência; um alojamento disposto no pelo menos um substrato de potência; um primeiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência; um segundo terminal; um terceiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência; e uma pluralidade de dispositivos de potência eletricamente conectados ao pelo menos um substrato de potência, em que o módulo de potência é estruturado, arranjado e configurado para reduzir as perdas de comutação do módulo de potência, em que as perdas de comutação do módulo de potência têm uma faixa de 0,5 (mJ / A) a 0,25 (mJ / A).

71. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 70, caracterizado pelo fato de que as perdas de comutação do módulo de potência têm uma faixa de 0,4 (mJ / A) a 0,25 (mJ / A).

72. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 70, caracterizado pelo fato de que o primeiro terminal compreende uma superfície de contato localizada acima do alojamento em uma primeira elevação; e em que o segundo terminal compreende uma superfície de contato localizada acima do alojamento em uma segunda elevação diferente da primeira elevação.

73. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende o módulo de potência conforme definido na reivindicação 70, e o sistema compreendendo ainda pelo menos um dos seguintes: um inversor, um sistema de potência, um sistema de motor, um conversor, e uma fonte de potência CA-CC.

74. Módulo de potência, caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos um substrato de potência; um alojamento disposto no pelo menos um substrato de potência; um primeiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência;

um segundo terminal; um terceiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência; e uma pluralidade de dispositivos de potência eletricamente conectados ao pelo menos um substrato de potência, em que o módulo de potência é estruturado, arranjado e configurado para aumentar a utilização de dispositivo de potência do módulo de potência; e em que a utilização de dispositivo de potência é definida como uma porcentagem calculada por uma razão de uma área de dispositivo de potência para uma área de módulo de potência total que compreende uma faixa de 5 a 10%.

75. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 74, caracterizado pelo fato de que a utilização de dispositivo de potência é definida como uma porcentagem calculada por uma razão de uma área de dispositivo de potência para uma área de módulo de potência total que compreende uma faixa de 5 a 7%.

76. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 74, caracterizado pelo fato de que a utilização de dispositivo de potência é definida como uma porcentagem calculada por uma razão de uma área de dispositivo de potência para uma área de módulo de potência total que compreende uma faixa de 6 a 8%.

77. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 74, caracterizado pelo fato de que a utilização de dispositivo de potência é definida como uma porcentagem calculada por uma razão de uma área de dispositivo de potência para uma área de módulo de potência total que compreende uma faixa de 7 a 10%.

78. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 74, caracterizado pelo fato de que o primeiro terminal compreende uma superfície de contato localizada acima do alojamento em uma primeira elevação; e em que o segundo terminal compreende uma superfície de contato localizada acima do alojamento em uma segunda elevação diferente da primeira elevação.

79. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende o módulo de potência conforme definido na reivindicação 74, e o sistema compreendendo ainda pelo menos um dos seguintes: um inversor, um sistema de potência, um sistema de motor, um conversor, e uma fonte de potência CA-CC.

80. Módulo de potência, caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos um substrato de potência; um alojamento disposto no pelo menos um substrato de potência; um primeiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência; um segundo terminal; um terceiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência; e uma pluralidade de dispositivos de potência eletricamente conectados ao pelo menos um substrato de potência, em que o módulo de potência é estruturado, arranjado e configurado para reduzir a altura do módulo de potência, em que a altura do módulo de potência compreende uma faixa de 7 mm a 30 mm.

81. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 80, caracterizado pelo fato de que a altura do módulo de potência compreende uma faixa de 9 mm a 11 mm.

82. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 80, caracterizado pelo fato de que a altura do módulo de potência compreende uma faixa de 15 mm a 17 mm.

83. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 80, caracterizado pelo fato de que a altura do módulo de potência compreende uma faixa de 23 mm a 27 mm.

84. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 80, caracterizado pelo fato de que o primeiro terminal compreende uma superfície de contato localizada acima do alojamento em uma primeira elevação; e em que o segundo terminal compreende uma superfície de contato localizada acima do alojamento em uma segunda elevação diferente da primeira elevação.

85. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 80, caracterizado pelo fato de que um valor de indutância parasita total de um circuito de comutação de potência crítica do módulo de potência compreende uma faixa de 12 (nH) a 2 (nH).

86. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende o módulo de potência conforme definido na reivindicação 80, e o sistema compreendendo ainda pelo menos um dos seguintes: um inversor, um sistema de potência, um sistema de motor, um conversor, e uma fonte de potência CA-CC.

87. Módulo de potência, caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos um substrato de potência; um alojamento disposto no pelo menos um substrato de potência; um primeiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência; um segundo terminal; um terceiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência; e uma pluralidade de dispositivos de potência eletricamente conectados ao pelo menos um substrato de potência, em que o módulo de potência é estruturado, arranjado e configurado para aumentar uma utilização de terminal do módulo de potência; em que a utilização de terminal compreende uma razão de base que compreende uma largura de contato total dos terminais para uma largura de uma base de módulo de potência; e em que a razão de base está na faixa de 70% a 95%.

88. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 87, caracterizado pelo fato de que a razão de base está na faixa de 70% a 80%.

89. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 87, caracterizado pelo fato de que a razão de base está na faixa de 80% a 90%.

90. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 87, caracterizado pelo fato de que a razão de base está na faixa de 90% a 95%.

91. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 87, caracterizado pelo fato de que a largura de uma base de módulo de potência compreende uma largura de pelo menos um substrato de potência.

92. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 87, caracterizado pelo fato de que o primeiro terminal compreende uma superfície de contato localizada acima do alojamento em uma primeira elevação; e em que o segundo terminal compreende uma superfície de contato localizada acima do alojamento em uma segunda elevação diferente da primeira elevação.

93. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 87, caracterizado pelo fato de que um valor de indutância parasita total de um circuito de comutação de potência crítica do módulo de potência compreende uma faixa de 12 (nH) a 2 (nH).

94. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende o módulo de potência conforme definido na reivindicação 87, e o sistema compreendendo ainda pelo menos um dos seguintes: um inversor, um sistema de potência, um sistema de motor, um conversor, e uma fonte de potência CA-CC.

95. Módulo de potência, caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos um substrato de potência; um alojamento disposto no pelo menos um substrato de potência; um primeiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência; um segundo terminal; um terceiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência; e uma pluralidade de dispositivos de potência eletricamente conectados ao pelo menos um substrato de potência,

em que o módulo de potência é estruturado, arranjado e configurado para aumentar uma área terminal do módulo de potência, e em que a área terminal compreende uma razão de área terminal que compreende uma área de contato total para uma área de módulo de potência total e a razão de área terminal tem uma faixa de 15% a 50%.

96. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 95, caracterizado pelo fato de que a razão de área terminal tem uma faixa de 20% a 40%.

97. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 96, caracterizado pelo fato de que a razão de área terminal tem uma faixa de 20% a 25%.

98. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 96, caracterizado pelo fato de que a razão de área terminal tem uma faixa de 25% a 30%.

99. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 96, caracterizado pelo fato de que a razão de área terminal tem uma faixa de 30% a 35%.

100. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 95, caracterizado pelo fato de que o primeiro terminal compreende uma superfície de contato localizada acima do alojamento em uma primeira elevação; e em que o segundo terminal compreende uma superfície de contato localizada acima do alojamento em uma segunda elevação diferente da primeira elevação.

101. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 95, caracterizado pelo fato de que um valor de indutância parasita total de um circuito de comutação de potência crítica do módulo de potência compreende uma faixa de 12

(nH) a 2 (nH).

102. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende o módulo de potência conforme definido na reivindicação 95, e o sistema compreendendo ainda pelo menos um dos seguintes: um inversor, um sistema de potência, um sistema de motor, um conversor, e uma fonte de potência CA-CC.

103. Módulo de potência, caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos um substrato de potência eletricamente condutor; um alojamento disposto no pelo menos um substrato de potência eletricamente condutor; um primeiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência eletricamente condutor; o primeiro terminal; um segundo terminal; um terceiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência eletricamente condutor; uma pluralidade de dispositivos de potência dispostos e conectados a pelo menos um substrato de potência eletricamente condutor; uma placa de base; e uma pluralidade de aletas de pino dispostas na placa de base e a pluralidade de aletas de pino configuradas para fornecer resfriamento direto para o módulo de potência, em que a pluralidade de aletas de pino está disposta em um fundo da placa de base; e em que a pluralidade de aletas de pino é estruturada e disposta para formar canais entre elas.

104. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação

103, caracterizado pelo fato de que: o primeiro terminal compreende uma superfície de contato localizada no alojamento; o segundo terminal compreende uma superfície de contato localizada no alojamento; e o terceiro terminal sendo eletricamente conectado a pelo menos um da pluralidade de dispositivos de potência.

105. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 103, caracterizado pelo fato de que cada uma da pluralidade de aletas de pino é formada integralmente com a placa de base e compreende o mesmo material que a placa de base.

106. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 103, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de aletas de pino inclui uma porção de base, uma superfície de terminação, e uma ou mais superfícies, a uma ou mais superfícies estendendo a partir da porção de base para a superfície de terminação.

107. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 106, caracterizado pelo fato de que: a superfície de terminação compreende uma forma de seção transversal em relação a um plano que é paralelo a uma superfície da placa de base; e a forma de seção transversal compreende pelo menos um dos seguintes: uma forma de seção transversal assimétrica, uma forma de seção transversal em forma de aerofólio, e uma forma de seção transversal em forma de asa.

108. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 106, caracterizado pelo fato de que: a porção de base compreende uma forma de seção transversal em relação a um plano que é paralelo a uma superfície da placa de base; e a forma de seção transversal compreende pelo menos um dos seguintes: uma forma de seção transversal quadrada, uma forma de seção transversal retangular, uma forma de seção transversal circular, uma forma de seção transversal oval, e uma forma de seção transversal simétrica.

109. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 106, caracterizado pelo fato de que: a pluralidade de aletas de pino compreende uma porção de base anexada à placa de base, pelo menos uma superfície estendendo para longe da placa de base e da porção de base, e uma superfície de terminação conectada à pelo menos uma superfície; e a pelo menos uma superfície estendendo para longe da placa de base e a pelo menos uma superfície afunilando conforme a pelo menos uma superfície se estende para a superfície de terminação.

110. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 103, caracterizado pelo fato de que uma capacidade de corrente de saída é 5% - 40% maior do que os módulos de potência resfriados não diretamente.

111. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 103, caracterizado pelo fato de que uma capacidade de corrente de saída é 15% maior do que os módulos de potência resfriados não diretamente.

112. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende o módulo de potência conforme definido na reivindicação 103, e compreendendo ainda uma placa fria.

113. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende o módulo de potência conforme definido na reivindicação 103,

e compreendendo ainda uma placa fria e pelo menos um dos seguintes: um inversor, um sistema de potência, um sistema de motor, um conversor, e uma fonte de potência CA-CC.

114. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende o módulo de potência conforme definido na reivindicação 103, e o sistema compreendendo ainda pelo menos um dos seguintes: um inversor, um sistema de potência, um sistema de motor, um conversor, e uma fonte de potência CA-CC.

115. Módulo de potência, caracterizado pelo fato de que compreende: uma placa de base; pelo menos um substrato de potência; um alojamento disposto no pelo menos um substrato de potência; um primeiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência; um segundo terminal; um terceiro terminal eletricamente conectado ao pelo menos um substrato de potência; uma pluralidade de dispositivos de potência eletricamente conectados ao pelo menos um substrato de potência; uma placa de porta-fonte eletricamente conectada à pluralidade de dispositivos de potência; e uma pluralidade de aletas de pino dispostas na placa de base e a pluralidade de aletas de pino são configuradas para fornecer resfriamento direto para o módulo de potência, em que: a pluralidade de aletas de pino é disposta em um fundo da placa de base; e a pluralidade de aletas de pino é estruturada e disposta para formar canais entre elas.

116. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 115, caracterizado pelo fato de que cada uma da pluralidade de aletas de pino é formada integralmente com a placa de base e compreende o mesmo material que a placa de base.

117. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 115, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de aletas de pino inclui uma porção de base, uma superfície de terminação, e uma ou mais superfícies, a uma ou mais superfícies estendendo a partir da porção de base para a superfície de terminação.

118. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 117, caracterizado pelo fato de que: a superfície de terminação compreende uma forma de seção transversal em relação a um plano que é paralelo a uma superfície da placa de base; e a forma de seção transversal compreende pelo menos um dos seguintes: uma forma de seção transversal assimétrica, uma forma de seção transversal em forma de aerofólio, e uma forma de seção transversal em forma de asa.

119. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 117, caracterizado pelo fato de que: a porção de base compreende uma forma de seção transversal em relação a um plano que é paralelo a uma superfície da placa de base; e a forma de seção transversal compreende pelo menos um dos seguintes: uma forma de seção transversal quadrada, uma forma de seção transversal retangular, uma forma de seção transversal circular, uma forma de seção transversal oval,

e uma forma de seção transversal simétrica.

120. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 115, caracterizado pelo fato de que: a pluralidade de aletas de pino compreende uma forma de seção transversal em relação a um plano que é paralelo a uma superfície da placa de base; e a forma de seção transversal compreende pelo menos um dos seguintes: uma forma de seção transversal contornada, uma forma de seção transversal circular, uma forma de seção transversal quadrada, e uma forma de seção transversal retangular.

121. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 115, caracterizado pelo fato de que: a pluralidade de aletas de pino compreende uma porção de base anexada à placa de base, pelo menos uma superfície estendendo para longe da placa de base e da porção de base, e uma superfície de terminação conectada à pelo menos uma superfície; e a pelo menos uma superfície estendendo para longe da placa de base e a pelo menos uma superfície afunilando conforme a pelo menos uma superfície se estende para a superfície de terminação.

122. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 115, caracterizado pelo fato de que uma capacidade de corrente de saída é 5% - 40% maior do que os módulos de potência resfriados não diretamente.

123. Módulo de potência, de acordo com a reivindicação 115, caracterizado pelo fato de que uma capacidade de corrente de saída é 15% maior do que os módulos de potência resfriados não diretamente.

124. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende o módulo de potência conforme definido na reivindicação 115, e compreende ainda uma placa fria.

125. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende o módulo de potência conforme definido na reivindicação 115, e compreende ainda uma placa fria e pelo menos um dos seguintes: um inversor, um sistema de potência, um sistema de motor, um conversor, e uma fonte de potência CA-CC.

126. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende o módulo de potência da reivindicação 115, e o sistema compreende ainda pelo menos um dos seguintes: um inversor, um sistema de potência, um sistema de motor, um conversor, e uma fonte de potência CA-CC.

127. Processo de configuração de um módulo de potência, caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer pelo menos um substrato de potência; arranjar um alojamento no pelo menos um substrato de potência; conectar eletricamente um primeiro terminal ao pelo menos um substrato de potência; fornecer um segundo terminal; conectar eletricamente um terceiro terminal ao pelo menos um substrato de potência; conectar eletricamente uma pluralidade de dispositivos de potência ao pelo menos um substrato de potência; montar uma placa de porta-fonte eletricamente conectada à pluralidade de dispositivos de potência, a placa de porta- fonte configurada para receber pelo menos um sinal elétrico; fornecer uma placa de base; fornecer uma pluralidade de aletas de pino dispostas na placa de base; arranjar a pluralidade de aletas de pino para formar canais entre elas; e configurar a pluralidade de aletas de pino para resfriar pelo menos um componente do módulo de potência.

128. Processo de configuração de um módulo de potência, de acordo com a reivindicação 127, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: configurar a pluralidade de aletas de pino para fornecer resfriamento direto para o módulo de potência; e arranjar a pluralidade de aletas de pino em um fundo da placa de base.

129. Processo de configuração de um módulo de potência, de acordo com a reivindicação 127, caracterizado pelo fato de que compreende ainda configurar a pluralidade de aletas de pino para incluir uma porção de base, uma superfície de terminação, e uma ou mais superfícies, a uma ou mais superfícies estendendo a partir da porção de base até a superfície de terminação.

130. Processo de configuração de um módulo de potência, de acordo com a reivindicação 129, caracterizado pelo fato de que: a superfície de terminação compreende uma forma de seção transversal em relação a um plano que é paralelo a uma superfície da placa de base; e a forma de seção transversal compreende pelo menos um dos seguintes: uma forma de seção transversal assimétrica, uma forma de seção transversal em forma de aerofólio, e uma forma de seção transversal em forma de asa.

131. Processo de configuração de um módulo de potência,

de acordo com a reivindicação 129, caracterizado pelo fato de que: a porção de base compreende uma forma de seção transversal em relação a um plano que é paralelo a uma superfície da placa de base; e a forma de seção transversal compreende pelo menos um dos seguintes: uma forma de seção transversal quadrada, uma forma de seção transversal retangular, uma forma de seção transversal circular, uma forma de seção transversal oval, e uma forma de seção transversal simétrica.

132. Processo de configuração de um módulo de potência, de acordo com a reivindicação 129, caracterizado pelo fato de que uma capacidade de corrente de saída é 5% - 40% maior do que os módulos de potência resfriados não diretamente.

133. Processo de configuração de um módulo de potência, de acordo com a reivindicação 129, caracterizado pelo fato de que uma capacidade de corrente de saída é 15% maior do que os módulos de potência resfriados não diretamente.