CN106373948B - 一种集成门极可关断晶闸管驱动电路板场效应管排布结构 - Google Patents

一种集成门极可关断晶闸管驱动电路板场效应管排布结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及门极可关断晶闸管技术领域，尤其是一种集成门极可关断晶闸管驱动电路板场效应管排布结构，包括与GTO器件电连接的场效应管S1、场效应管S2和场效应管S3，其中，场效应管S3包括多个环形排列在GTO器件外周向上的MOS开关管Ⅲ，场效应管S2包括多个环形排列在场效应管S3外周向上的MOS开关管Ⅱ，场效应管S2排列在外圈，场效应管S3排列在内圈。本发明的场效应管S2和场效应管S3环形分布于GTO器件四周，这种空间排列方式使IGTO的门极杂散电感降至2～4nH，有利于IGTO器件快速分断电流。

Description

一种集成门极可关断晶闸管驱动电路板场效应管排布结构
技术领域
本发明涉及门极可关断晶闸管技术领域，尤其是一种集成门极可关断晶闸管驱动电路板场效应管排布结构。
背景技术
传统的GTO开关速度很慢，开关频率只有几十赫兹，传统型的GTO封装只有单一引出门极结构，并且门极引线电感较大，直接将这种传统的GTO和场效应管(MOS开关管)相连，较大的门极引线电感会限制IGTO器件开关时的电流变化率，从而限制IGTO器件的开关频率，增加开关损耗，并且单一门极引出结构也会在IGTO器件开关时刻造成器件内部电流的不均衡分布，增加器件损坏的风险。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种集成门极可关断晶闸管驱动电路板场效应管排布结构，可以降低集成门极可关断晶闸管(IGTO)的门极杂散电感，提高GTO器件分断能力。
为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：
本发明的集成门极可关断晶闸管驱动电路板场效应管排布结构包括与GTO器件电连接的场效应管S1、场效应管S2和场效应管S3，所述场效应管S1、场效应管S2和场效应管S3集成安装在驱动电路板上，所述GTO器件可拆卸安装在驱动电路板的安装孔内，所述场效应管S3包括多个环形排列在GTO器件外周向上的MOS开关管Ⅲ，所述场效应管S2包括多个环形排列在所述场效应管S3外周向上的MOS开关管Ⅱ，所述场效应管S2排列在外圈，所述场效应管S3排列在内圈。
进一步地，所述MOS开关管Ⅱ为门极换流MOS开关管，所述MOS开关管Ⅲ为发射极MOS开关管，所述场效应管S2和场效应管S3在空间位置上靠近GTO器件。
进一步地，所述GTO器件包括GTO本体，GTO本体顶部中间为GTO器件的阳极兼做门极可关断晶闸管的阳极，所述GTO本体底部为GTO器件的阴极，所述GTO本体的外周面上设有四个门极接线柱。
进一步地，所述驱动电路板上设有电极A、电极B、电极C、电极D和电极E，所述电极A、电极B、电极C和电极D环形排列在所述电极E的外周向上，所述电极A、电极B、电极C和电极D为并联连接，所述GTO器件的四个门极引线柱分别与所述电极A、电极B、电极C和电极D的阴极电连接，所述电极A、电极B、电极C和电极D的阳极与所述场效应管S3的漏极电连接。
进一步地，所述GTO器件的阴极与所述电极E的一端电连接，所述电极E的另外一端与所述场效应管S2的漏极电连接。
进一步地，所述驱动电路板的背面设有电极F兼做门极可关断晶闸管的阴极，所述电极F分别与所述所述场效应管S2和场效应管S3的源极电连接。
具体地，所述电极E设置在所述安装孔内，所述电极A、电极B、电极C和电极D环形排列在安装孔的外周向上，所述电极A、电极B、电极C和电极D均设有接口槽，所述GTO器件嵌入安装孔内后所述GTO器件的阴极与所述电极E电连接，所述GTO器件的门极接线柱嵌入对应的接口槽内。
优选的，所述驱动电路板上设有外部保护罩。
本发明的集成门极可关断晶闸管驱动电路板场效应管排布结构的有益效果是：
(1)本发明的场效应管S2和场效应管S3环形分布于GTO器件四周，这种空间排列方式使IGTO的门极杂散电感降至2～4nH，有利于IGTO器件快速分断电流；
(2)本发明的场效应管S2和场效应管S3对称的环形分布，可以使杂散参数均匀分布，可以保证GTO器件关断时的电流均匀分布。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的集成门极可关断晶闸管(IGTO)的等效电路结构图；
图2是本发明的驱动电路板的结构示意图；
图3是本发明的GTO器件安装结构图；
图4是本发明的集成门极可关断晶闸管(IGTO)的结构示意图；
图5是本发明的集成门极可关断晶闸管(IGTO)的背部结构示意图。
其中：GTO器件1、门极引线柱11、驱动电路板2、电极A31、电极B32、电极C33、电极D34、电极E35、电极F36、场效应管S3 41、场效应管S2 42。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-5所示，本实施例的集成门极可关断晶闸管驱动电路板2场效应管排布结构包括与GTO器件1电连接的场效应管S1、场效应管S2 42和场效应管S3 41，场效应管S1、场效应管S2 42和场效应管S3 41集成安装在驱动电路板2上，场效应管S1、场效应管S2 42和场效应管S3 41可采用焊接的方式固定在驱动电路板2上，GTO器件1可拆卸安装在驱动电路板2的安装孔内，驱动电路板2上还设有与场效应管S1电连接的辅助电源，GTO器件1的门极和阴极与驱动电路板2上的场效应管S3 41和场效应管S2 42电连接，GTO器件1由门极脉冲控制导通，负脉冲控制关断，将GTO器件1、场效应管S2
42和场效应管S3 41集成在一起，将它们以较低的引线电感方式连接，这种改良型的器件具有场控型关断的能力，结合了晶体管和晶闸管的优点，具有高电压、大电流、低损耗、开关频率高等特点。
本实施例中的GTO器件1及其他元件可采用IGTO封装结构进行封装，从而构成集成门极可关断晶闸管(IGTO)。
为了降低集成门极可关断晶闸管(IGTO)的门极杂散电感，提高GTO器件1快速分断电流能力，场效应管S2 42和场效应管S3 41以环形排列的形式布置在GTO器件1的四周，具体地，场效应管S3 41包括多个环形排列在GTO器件1外周向上的MOS开关管Ⅲ，场效应管S242包括多个环形排列在场效应管S3 41外周向上的MOS开关管Ⅱ，场效应管S2 42排列在外圈，场效应管S3 41排列在内圈。
本实施例中的MOS开关管Ⅱ为门极换流MOS开关管，MOS开关管Ⅲ为发射极MOS开关管，场效应管S2 42和场效应管S3 41均要求在空间位置上靠近GTO器件1，以减小场效应管S2 42、场效应管S3 41和GTO器件1之间的杂散电感。
场效应管S2 42和场效应管S3 41环形分布于GTO器件1四周，这种空间排列方式使IGTO的门极杂散电感降至2～4nH，有利于IGTO器件1快速分断电流，而且场效应管S242和场效应管S3 41对称的环形分布，可以使杂散参数均匀分布，可以保证GTO器件1关断时的电流均匀分布。
本实施例中的GTO器件1包括GTO本体，GTO本体顶部中间为GTO器件1的阳极兼做集成门极可关断晶闸管(IGTO)的阳极，GTO本体底部为GTO器件1的阴极，GTO本体的外周面上设有四个门极接线柱。
GTO器件1电路连接结构具体如下，驱动电路板2上设有电极A31、电极B32、电极C33、电极D34和电极E35，电极A31、电极B32、电极C33和电极D34环形排列在电极E35的外周向上，电极A31、电极B32、电极C33和电极D34为并联连接，GTO器件1的四个门极引线柱11分别与电极A31、电极B32、电极C33和电极D34的阴极电连接，电极A31、电极B32、电极C33和电极D34的阳极与场效应管S3 41的漏极电连接。
GTO器件1的阴极与电极E35的一端电连接，电极E35的另外一端与场效应管S2 42的漏极电连接，其中，电极E35设置在安装孔内，电极A31、电极B32、电极C33和电极D34环形排列在安装孔的外周向上，电极A31、电极B32、电极C33和电极D34均设有接口槽，GTO器件1嵌入安装孔内后GTO器件1的阴极与电极E35电连接，GTO器件1的门极接线柱嵌入对应的接口槽内。
进一步地，驱动电路板2的背面设有电极F 36兼做门极可关断晶闸管的阴极，电极F 36分别与场效应管S2 42和场效应管S3 41的源极电连接。
在本实施例中，驱动电路板2上设有第一电连接区和第二电连接区，第一电连接区分布在安装孔的四周，第一电连接区具有四个缺口，缺口内分别对应设置电极A31、电极B32、电极C33和电极D34，第二电连接区环形分布在场效应管S2 42的外周向上，第一电连接区和第二电连接区用于GTO器件与外围电路或电气元件电连接。
优选的，驱动电路板2上设有外部保护罩。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种集成门极可关断晶闸管驱动电路板场效应管排布结构，包括与GTO器件(1)电连接的场效应管S1、场效应管S2(42)和场效应管S3(41)，所述场效应管S1、场效应管S2(42)和场效应管S3(41)集成安装在驱动电路板(2)上，所述GTO器件(1)可拆卸安装在驱动电路板(2)的安装孔内，其特征在于：所述场效应管S3(41)包括多个环形排列在GTO器件(1)外周向上的MOS开关管Ⅲ，所述场效应管S2(42)包括多个环形排列在所述场效应管S3(41)外周向上的MOS开关管Ⅱ，所述场效应管S2(42)排列在外圈，所述场效应管S3(41)排列在内圈。
2.根据权利要求1所述的集成门极可关断晶闸管驱动电路板场效应管排布结构，其特征在于：所述MOS开关管Ⅱ为门极换流MOS开关管，所述MOS开关管Ⅲ为发射极MOS开关管，所述场效应管S2(42)和场效应管S3(41)在空间位置上靠近GTO器件(1)设置。
3.根据权利要求2所述的集成门极可关断晶闸管驱动电路板场效应管排布结构，其特征在于：所述GTO器件(1)包括GTO本体，GTO本体顶部中间为GTO器件(1)的阳极兼做门极可关断晶闸管的阳极，所述GTO本体底部为GTO器件(1)的阴极，所述GTO本体的外周面上设有四个门极接线柱。
4.根据权利要求3所述的集成门极可关断晶闸管驱动电路板场效应管排布结构，其特征在于：所述驱动电路板(2)上设有电极A(31)、电极B(32)、电极C(33)、电极D(34)和电极E(35)，所述电极A(31)、电极B(32)、电极C(33)和电极D(34)环形排列在所述电极E(35)的外周向上，所述电极A(31)、电极B(32)、电极C(33)和电极D(34)为并联连接，所述GTO器件(1)的四个门极引线柱(11)分别与所述电极A(31)、电极B(32)、电极C(33)和电极D(34)的阴极电连接，所述电极A(31)、电极B(32)、电极C(33)和电极D(34)的阳极与所述场效应管S3(41)的漏极电连接。
5.根据权利要求4所述的集成门极可关断晶闸管驱动电路板场效应管排布结构，其特征在于：所述GTO器件(1)的阴极与所述电极E(35)的一端电连接，所述电极E(35)的另外一端与所述场效应管S2(42)的漏极电连接。
6.根据权利要求5所述的集成门极可关断晶闸管驱动电路板场效应管排布结构，其特征在于：所述驱动电路板(2)的背面设有电极F(36)兼做门极可关断晶闸管的阴极，所述电极F(36)分别与所述场效应管S2(42)和场效应管S3(41)的源极电连接。
7.根据权利要求6所述的集成门极可关断晶闸管驱动电路板场效应管排布结构，其特征在于：所述电极E(35)设置在所述安装孔内，所述电极A(31)、电极B(32)、电极C(33)和电极D(34)环形排列在安装孔的外周向上，所述电极A(31)、电极B(32)、电极C(33)和电极D(34)均设有接口槽，所述GTO器件(1)嵌入安装孔内后所述GTO器件(1)的阴极与所述电极E(35)电连接，所述GTO器件(1)的门极接线柱嵌入对应的接口槽内。
8.根据权利要求7所述的集成门极可关断晶闸管驱动电路板场效应管排布结构，其特征在于：所述驱动电路板(2)上设有外部保护罩。
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