CN103582408B - 一种mosfet并联电路布局 - Google Patents
一种mosfet并联电路布局 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103582408B CN103582408B CN201310326544.2A CN201310326544A CN103582408B CN 103582408 B CN103582408 B CN 103582408B CN 201310326544 A CN201310326544 A CN 201310326544A CN 103582408 B CN103582408 B CN 103582408B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phases
- doab
- mosfet
- down tube
- pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
本发明涉及一种MOSFET并联电路布局，具体的说是一种基于单层铝基板的功率MOSFET三相并联电路，主要用于电机驱动系统，这种电路基于单层铝基板的三相MOSFET并联电路，包括：在单层铝基板上，由下至上分成3个区域，分别是U、V、W相区域，每个区域由上管并联MOSFET模组和下管并联MOSFET模组构成，整个三相并联电路共有6排平行的并联MOSFET模组，每一排模组中包括n个MOSFET。本发明这种电路布局是在传统铝基板上，通过专门设计的电路布局，可以以较小的板面积提供较大的功率密度和良好的热均衡性。
Description
技术领域
本发明涉及一种MOSFET并联电路布局，主要用于电机驱动系统。
背景技术
随着化石能源的减少及人类对环境污染的日益关注，以电机为动力的驱动系统得以广泛的应用，尤其在移动交通工具领域得以高速发展，如电动汽车及混合动力汽车动力驱动系统，高速铁路机车动力驱动系统，军用舰船驱动系统，无人机无人车驱动系统等。移动交通工具驱动系统目前主要有两个方向，一类是低压系统，电池电压一般在100V以下，主要应用于低速移动交通工具，如低速电动车、无人侦察车等；另一类则是高压系统，电池电压一般在200V以上，主要应用于高速移动交通工具，如高度电动车辆、高速铁路机车等。在驱动系统的功率器件中，MOSFET以其开关速度快，易于并联，成本相对较低等特点，非常适合低压系统。低压MOSFET的RDS(ON)目前可以做到十几毫欧甚至几毫欧，这样使得其导通损耗很低，另外其RDS(ON)具有正温度系数，使得MOSFET适合于并联使用，理想状况下并联后的电流能力位各单个器件电流之和，因而可以根据系统功率要求，决定并联MOSFET的个数。但使用多个并联MOSFET带来的问题是增加了器件连接、散热、电流均衡和热均衡问题。
目前针对多个MOSFET并联使用，其电路布局主要有三种：(1)基于复杂直流母线的并联，这种结构基本采用直插式的MOSFET，的具体实施方法是：先规划好元件的分布及直流母线的连接方式，然后将固定在直流母线上的MOSFET焊接在设计好的PCB板上，这种结构安装工艺复杂，实际生产效率低下，而且维修及调试都非常不便；(2)基于单层铝基板的并联，这种方法一般采用的是表面贴装式MOSFET，用单层铜箔连接，其安装工艺大大简化，导热系数高非常利于MOSFET的热均衡，但是其缺点是电流回路面积大，造成杂散电感大；(3)基于双层基板的并联，这种方法一般也采用的是表面贴装式MOSFET，用双层铜箔连接，其电流回路小，利于减小杂散电感，安装工艺和单层铝基板相当，但是其缺点是铝基板的生产工艺复杂，成本大大提高，而且因为加入了一层FR-4，导致铝基板的导热系数下降，并且不利于MOSFET的热均衡。当然除了以上方法以外还有其他的一些方法，但都有一定的缺点。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种MOSFET并联电路布局：基于单层铝基板，在减少电流回路面积的同时，保持单层铝基板导热率高、热均衡性好的优点，以较小的面积提供较大的功率密度和良好的热均衡性。
本发明的技术解决方案：一种MOSFET并联电路布局，其特征在于：基于单层铝基板的三相MOSFET并联电路。
所述的基于单层铝基板的三相MOSFET并联电路包括：在单层铝基板上，由下至上分成3个区域1、2、3(如图1所示)，分别是U、V、W相区域，每个区域由上管并联MOSFET模组和下管并联MOSFET模组构成，整个三相并联电路共有6排平行的并联MOSFET模组，每一排模组中包括n个MOSFET，其中n＞1；6排并联MOSFET模组将单层铝基板分成7个电流汇流区，从下至上分别为U相下管源极汇流区37、U相上管源极与U相下管漏极汇流区36、U相和V相上管漏极汇流区35、V相上管源极与下管漏极汇流区34、W相与V相下管源极汇流区33、W相上管源极与下管漏极汇流区32、W相上管漏极汇流区31；在W相上管漏极汇流区31、U相和V相上管漏极汇流区35分别布置有正极电流输入接口39，在U相下管源极汇流区37、W相与V相下管源极汇流区33分别布置有负极电流输出接口38；在U相上管源极与U相下管漏极汇流区36、V相上管源极与下管漏极汇流区34、W相上管源极与下管漏极汇流区32分别布置有交流输出接口310。由于此三相并联电路时对称的，所以以W相的电流走向为例进行电路动态的描述。电流由正极电流输入接口流入W相上管漏极汇流区，从W相上管并联MOSFET模组流至W相上管源极与下管漏极汇流区，在W相上管源极与下管漏极汇流区有交流输出接口，用于输出电流，电流经W相下管并联MOSFET模组至W相与V相下管源极汇流区，经负极电流输出接口流出，完成电流由电源正极输入至电源负极输出的电流回路。
本发明与现有技术相比，其有益效果表现如下：
(1)本发明在减少电流回路面积的同时，保持单层铝基板导热率高、热均衡性好的优点，这样可以以较小的面积提供较大的功率密度和良好的热均衡性。
(2)本发明电路方面结构简单，易于扩展和模块化，可以通过变更并联MOSFET的数量来匹配不同功率等级的驱动系统，具有较大的灵活性。
(3)由于减小了回路面积，功率密度高、热均衡性能好、可靠性高，所以使得系统的整体成本比原有的技术方案低，对低压驱动系统的推广能起到积极作用。
附图说明
图1是本发明的电路原理图；其中：1是U相区域、2是V相区域、3是W相区域；
图2是本发明的三相并联电路MOSFET分布及电流关系；其中：31是W相上管汇流区、32是W相上管源极与下管漏极汇流区、33是W相与V相下管源极汇流区、34是V相上管源极与下管漏极汇流区、35是U相和V相上管漏极汇流区、36是U相上管源极与U相下管漏极汇流区、U相下管源极汇流区；
图3是本发明的铝基板示意图；其中：31是W相上管汇流区、32是W相上管源极与下管漏极汇流区、33是W相与V相下管源极汇流区、34是V相上管源极与下管漏极汇流区、35是U相和V相上管漏极汇流区、36是U相上管源极与U相下管漏极汇流区、U相下管源极汇流区、38是负极电流输出接口、39是正极电流输入接口、310是交流输出接口；
图4是本发明每排3只MOSFET并联的电路原理图；
图5是本发明每排12只MOSFET并联的电路原理图。
具体实施方式
本发明的功率驱动系统包括基于单层铝基板的三相MOSFET并联电路。
基于单层铝基板的三相MOSFET并联电路(以并联MOSFET的数量为8为例)如图1：Q1至Q16为W相的MOSFET，Q17至Q32为V相的MOSFET，Q33至Q48位U相的MOSFET。其中Q1至Q8这8只MOSFET并联；Q9至Q16这8只MOSFET并联；Q17至Q24这8只MOSFET并联；Q25至Q32这8只MOSFET并联，Q33至Q40这8只MOSFET并联；Q41至Q48这8只MOSFET并联。Q1至Q48在铝基板上如图2所示，按U、V、W相的分布将整个铝基板可分成3个区域，这48个MOSFET对称分布在这3个区域中。Q1至Q16分布在右侧W相区域；Q17至Q32分布在中部V相区域；Q33至Q48分布在左侧U相区域。
在图1中，同时给出了MOSFET的电流分布，由于各相电流走向是相同的，这里具体分析W相的电流走向：
如图2中所示，Q1至Q8的漏极并联形成W相上管漏极汇流区31，Q1至Q8的源极与Q9至Q16的漏极相连形成W相上管源极与下管漏极汇流区32，Q9至Q16的源极并联形成W相和V相下管源极汇流区33。
W相的电流走向如图3所示，电流由叠层母线电源正端流入W相上管漏极汇流区31，并从W相上管源极与下管漏极汇流区32流出；W相和V相下管源极汇流区33叠层母线的电源负端连接，完成电流由“B+”输入至“B-”输出的电流回路。图3中W相上管漏极汇流区31与U相和V相上管漏极汇流区35通过叠层母线连接，W相和V相下管源极汇流区33和U相下管汇流区37通过叠层母线连接。
图3为铝基板示意图，对应图3的连接关系。如图4所示W相上管漏极汇流区31、W相和V相下管源极汇流区33、U相和V相上管漏极汇流区35、U相下管源极汇流区37分别有一个焊盘38，用于焊接电流输入输出导电片；在W相上管源极与下管漏极汇流区32、V相上管源极与下管漏极汇流区34、U相上管源极与下管漏极汇流区36分别有2个对称分布的对外连接焊盘39，用于输入输出交流电流。
此MOSFET并联电路可适用于不同数量的MOSFET并联(例如由3只MOSFET组成并联模组的原理图如图4所示，由12只MOSFET组成的并联模组原理图如图5所示)可以匹配不同功率等级的驱动系统。同时通过以上方式设计的三相并联电路还可以当作一个标准功率模块，可以将以上结构的三相并联电路并联使用，并联时只需通过将相应的输入输出端子连接在一起即可。
总之，本发明针对多个MOSFET并联使用的电路结构特点，设计出了一种新的电路布局，这种电路布局是在传统铝基板上，通过设计的电路布局，可以以较小的板面积提供较大的功率密度和良好的热均衡性。
本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。
利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述的技术效果的，均是落入本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种MOSFET并联电路布局，其特征在于:是基于单层铝基板的三相MOSFET并联电路,包括：在单层铝基板上，由下至上分成3个区域分别是U、V、W相区域，每个区域由上管并联MOSFET模组和下管并联MOSFET模组构成；整个三相并联电路共有6排平行的并联MOSFET模组，每一排模组中包括n个MOSFET，其中n＞1；6排并联MOSFET模组将单层铝基板分成7个电流汇流区，从下至上分别为U相下管源极汇流区、U相上管源极与U相下管漏极汇流区、U相和V相上管漏极汇流区35、V相上管源极与下管漏极汇流区、W相与V相下管源极汇流区、W相上管源极与下管漏极汇流区、W相上管漏极汇流区；在W相上管漏极汇流区、U相和V相上管漏极汇流区分别布置有正极电流输入接口，在U相下管源极汇流区、W相与V相下管源极汇流区分别布置有负极电流输出接口；在U相上管源极与U相下管漏极汇流区、V相上管源极与下管漏极汇流区、W相上管源极与下管漏极汇流区分别布置有交流输出接口。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310326544.2A CN103582408B (zh) | 2013-07-31 | 2013-07-31 | 一种mosfet并联电路布局 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310326544.2A CN103582408B (zh) | 2013-07-31 | 2013-07-31 | 一种mosfet并联电路布局 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103582408A CN103582408A (zh) | 2014-02-12 |
| CN103582408B true CN103582408B (zh) | 2017-05-17 |
Family
ID=50052975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310326544.2A Active CN103582408B (zh) | 2013-07-31 | 2013-07-31 | 一种mosfet并联电路布局 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103582408B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104393861B (zh) * | 2014-11-27 | 2017-12-19 | 大连尚能科技发展有限公司 | 一种mosfet的并联电路 |
| CN104734535A (zh) * | 2015-03-31 | 2015-06-24 | 南通明诺机械有限公司 | 一种功率驱动系统 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102029922B (zh) * | 2009-09-27 | 2015-01-21 | 天津市松正电动汽车技术股份有限公司 | 基于双面铝基板的功率mosfet并联电路及结构设计 |
| JP5805513B2 (ja) * | 2011-12-14 | 2015-11-04 | 三菱電機株式会社 | 電力用半導体装置 |
| CN202652098U (zh) * | 2012-05-22 | 2013-01-02 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种电动汽车控制器用的逆变电路模块 |
-
2013
- 2013-07-31 CN CN201310326544.2A patent/CN103582408B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103582408A (zh) | 2014-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103560682B (zh) | 一种功率驱动系统 | |
| CN103227352B (zh) | 电动汽车/混合动力汽车单体电池的温度控制装置及方法 | |
| CN107644857A (zh) | 多器件功率模块的信号引脚布局 | |
| CN217074099U (zh) | 电池自加热系统及车辆 | |
| CN102029922B (zh) | 基于双面铝基板的功率mosfet并联电路及结构设计 | |
| CN207542813U (zh) | 一种储能式有轨电车的三电平充电装置 | |
| CN203482103U (zh) | 用于连接直流电容母排和igbt并联功率模块的叠层母排 | |
| CN105634085A (zh) | 一种双变压器并联的大功率充电机 | |
| CN103582408B (zh) | 一种mosfet并联电路布局 | |
| CN106207308A (zh) | 一种电动汽车动力电池水冷系统及采用其的电动汽车 | |
| CN107294400B (zh) | 基于高兼容功率单元的牵引变流装置 | |
| CN211107264U (zh) | 一种氢燃料电池汽车用集成化dcdc系统 | |
| CN107911033B (zh) | 优化主电路总体杂散电感的设计方法及机车变流功率单元 | |
| Nakatsu et al. | The next-generation high power density inverter technology for vehicle | |
| CN202652098U (zh) | 一种电动汽车控制器用的逆变电路模块 | |
| CN205304308U (zh) | 一种新型的快速直流充电机功率模块 | |
| CN210379346U (zh) | 一种液冷电池系统液冷板 | |
| CN110752192B (zh) | 一种电机控制器驱动电路结构 | |
| CN208357661U (zh) | 一种汽车水箱散热器的翅片翻边机构 | |
| CN202334408U (zh) | 一种混合动力型电动汽车用双电机控制器结构 | |
| CN207765963U (zh) | 一种三电平低压无功补偿功率模块 | |
| CN104734535A (zh) | 一种功率驱动系统 | |
| CN206432354U (zh) | 一种电动汽车动力电池水冷系统及采用其的电动汽车 | |
| CN105490558A (zh) | 一种二极管钳位型三电平变流器及其功率系统 | |
| CN214707489U (zh) | 一种集成有双电机逆变器和升压变换器的功率模块及电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170411 Address after: 300304 Tianjin District of Dongli City Huaming high-tech industrial district HuaFeng Road No. 6 F block 2-3 Applicant after: TIANJIN ZHONGKE HUAYING TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 102208 Beijing City, Changping District small town dragon Jinyuan six district 24 building 3 unit 202 Applicant before: Liu Jie Applicant before: Tong Bingran |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190411 Address after: 239400 East of Ziyangshan Road and North of Huaihe Avenue, Mingguang City, Chuzhou City, Anhui Province (No. 6 Workshop of Shuangchuang Industrial Park Phase II) Patentee after: Anhui Huaying Automobile Technology Co., Ltd. Address before: Floor 2-3, F Block 6, Huafeng Road, Huaming High-tech Industrial Zone, Dongli District, Tianjin 300304 Patentee before: TIANJIN ZHONGKE HUAYING TECHNOLOGY CO., LTD. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |