CN107454743B - 功率通信模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种功率通信模块。机动车辆功率通信模块(10)包括：印刷电路板(12)；第一板状汇流排(30)；第一系列功率开关(14，16，18，20)，每个开关均包括连接在所述印刷电路板(12)的上表面(13)上的一系列连接引脚(68)和抵靠所述汇流排(30)施加的金属基板(67)；所述第一系列功率开关安装在所述第一汇流排(30)上，所述功率开关沿着所述第一汇流排(30)的纵向边缘(35)大体对齐，所述第一汇流排(30)的所述纵向边缘(35)沿着所述印刷电路板(12)的第一纵向边缘(34)布置，并且所述第一汇流排(30)的安装所述功率开关的部分(42)挨着所述印刷电路板(12)布置。

Description

功率通信模块
技术领域
本发明涉及一种功率通信模块，更具体地说，涉及MOSFET功率晶体管在印刷电路板上的特定布置。
背景技术
用于车辆配电的功率通信模块一般包括设置有功率晶体管和汇流排的印刷电路板。已知的是将功率晶体管在一面上焊接在印刷电路板上，并且还将汇流排固定在印刷电路板上。汇流排通常固定在与功率晶体管相反的印刷电路面上。汇流排通过电镀通孔与功率晶体管接触，因而允许对功率晶体管进行冷却。然而，印刷电路板受限于必须设置一般比较笨重并且消耗强电流的功率晶体管。这些限制需要印刷电路板表面较大，以便不仅在印刷电路板上放置功率晶体管以便支持大电流流过功率晶体管，而且支持这些晶体管需要的一些散热。
因此，重要的是提出解决这些问题的一种新的方案。
发明内容
一种机动车辆功率通信模块包括：印刷电路板；第一板状汇流排；第一系列功率开关，每个开关都包括连接在所述印刷电路板的上表面上的一系列连接引脚和抵靠所述汇流排而施加的金属基板。所述第一系列功率开关安装在所述第一汇流排上，所述功率开关沿着所述第一汇流排的纵向边缘大体对齐。所述第一汇流排的所述纵向边缘沿着所述印刷电路板的第一纵向边缘布置，并且所述第一汇流排的安装所述功率开关的部分紧挨着所述印刷电路板布置。
优选地，所述汇流排可以大体布置在与所述印刷电路板相同的平面中。所述第一汇流排可以包括由与所述第一汇流排成一体的单个件构成的固定翼片，所述翼片从所述汇流排的笔直边缘延伸至所述印刷电路板的下表面并固定在所述印刷电路板的下表面上。第二系列功率开关可以安装在第二汇流排上，所述第二汇流排和所述第二系列功率开关沿着所述印刷电路板的另一个边缘以与所述第一汇流排和所述第一系列功率开关类似的方式布置。所述第一汇流排和所述第二汇流排分别布置在所述印刷电路板的两个相反的纵向边缘的两侧。所述功率开关可以为表面安装部件类型。
附图说明
参照附图阅读如下以非限制性示例的方式给出的详细描述，本发明的其它特征、目标和优点将浮现出来，其中：
图1是根据本发明的功率通信模块的示意性俯视图。
图2是根据本发明的功率通信模块的示意性仰视图。
具体实施方式
根据图1，机动车辆功率通信模块10包括印刷电路板12、八个功率开关14、16、18、20、22、24、26、28、第一汇流排30和第二汇流排32。为了将上述元件在几何上定位，以非限制性方式定义包括纵向轴线L、横向轴线T和竖直轴线V的正交参考系。
印刷电路板12具有平面矩形形状。印刷电路板12定位在由纵向轴线L和横向轴线T限定的水平平面内。印刷线路板12的长度比其他两侧38、40大的两个相对侧分别限定了第一纵向边缘34和第二纵向边缘36。
采取板状形状的第一汇流排30和第二汇流排32定位在印刷电路板12的两个纵向边缘34、36的两侧上。换言之，这两个汇流排30、32在印刷电路板12的表面的外侧，在两个纵向边缘34、36的旁边定位，且不在该印刷电路板12的上方也不在该印刷电路板12的下面。这两个汇流排30、32大体成L形形状。这两个汇流排包括矩形形状的纵向部分42、44、该纵向部分42、44的一个笔直边缘35、37与印刷电路板12的两个纵向边缘34、36平行地沿纵向延伸。纵向部分42、44与印刷电路板12的两个纵向边缘34、36的长度基本相同。这两个汇流排30、32还包括沿着印刷电路板12的同一横向侧38横向地延伸的矩形形状的第二部分46、48。这两个第二部分46、48具有彼此相同的横向长度并且尺寸大小使得彼此不接触。这两个汇流排30、32沿着印刷电路板12的对称纵向轴线S关于彼此对称地定位。汇流排46、48的第二部分包括圆形孔50、52，从而允许插入电气固定装置诸如端子，该电气固定装置诸如端子被拧入以将功率通信模块连接至车辆的配电网络。理想地，这两个汇流排30、32与印刷电路板12布置在相同的水平平面上，然而，组装这两个汇流排30、32的过程只能将汇流排放置在与印刷电路板12大体相同的水平平面面上。
八个功率开关14、16、18、20、22、24、26、28在四个开关14、16、18、20的两个系列中一起编组。图1所示的功率开关14、16、18、20、22、24、26、28是表面安装部件及D2Pack封装类型功率开关。
D2Pack封装是长方体或立方体形的封装，该封装包括平行的、在水平平面内延伸并且被长方体的四个侧面58、60、62、64间隔开的上表面54和下表面。上表面设置有连接金属基板66，并且其中一个侧面64设置有一系列连接引脚68。典型地，当功率开关14为绝缘栅场效应晶体管型(更一般地称为MOSFET)的功率晶体管时，该系列连接引脚68包括称为控制栅的引脚、称为源极的若干个电流输入/输出引脚以及最后还有称为漏极的电流输入/输出金属基板66。
每个系列开关14、16、18、40的连接引脚68都在连接区域17上焊接在印刷电路板12的上表面13上。第一系列开关14、16、18、20的连接引脚68平行于由竖直轴线V和纵向轴线L限定的竖直平面从每个封装侧面64横向延伸到区域17以将引脚连接在印刷电路板12上。用于连接第一系列的开关14、16、18、20的引脚68的区域17距离印刷电路板12的纵向边缘34较短距离地与该纵向边缘34平行地延伸，从而能够安装每个金属基板66、67从而将其施加在汇流排42的平行于印刷电路板12的所述纵向边缘34并接近该纵向边缘34布置的纵向部分上。因此，第一系列的四个开关14、16、18、20的基板67被安装成在与印刷电路板12的纵向边缘34在纵向上直接相邻的汇流排部分上理想地彼此对齐。然而，组装四个开关14、16、18、20的过程仅允许将四个开关14、16、18、20大体对齐定位。第二系列的四个开关22、24、26、28被安装成沿着印刷电路板12的对称纵向轴线S与第一系列14、16、18、20对称。
图2示出了印刷电路板12的下表面15。两个汇流排30、32包括用于固定至印刷电路板12的装置。固定装置为与汇流排30、32成一体的件构成的翼片72、74、76。翼片72、74、76(每个汇流排30、32有三个翼片)焊接在印刷电路板12的下表面15上。每个汇流排30、32的翼片72、74、76在印刷电路板12的纵向边缘34、36的边上弯曲。
每个汇流排32、32包括固定在印刷电路板12的纵向边缘34、36的每端78、80处的两个翼片72、76，第三翼片74距离其他两个翼片72、76大体相等距离地固定。每个翼片72、74、76包括包围印刷电路板12的纵向边缘46、36的边的弯曲部分82以及焊接在印刷电路板12的下表面15上的矩形部分84、86。固定在纵向边缘34、36的每端78、80处的翼片72、76的每个矩形部分84从印刷电路板12的每个横向边缘38、40朝向印刷电路板12的表面纵向地延伸。
翼片72、74、76的每个矩形部分84、86包括相同长度的横向侧，而固定在纵向边缘34、36的每端78、80处的翼片72、76的矩形部分84的纵向侧比第三翼片74的矩形部分86的纵向侧长。这些差别是因为需要对印刷电路板的端部处的通信模块的刚度进行加强。
因而，通过由固定翼片72、74、76将汇流排30、32保持在印刷电路板12处并借助于功率开关14、16、18、20、22、24、26、28(该功率开关的引脚68被焊接在印刷电路板12上且金属基板66、67被焊接在汇流排30、32上)，将汇流排30、32基本保持在与印刷电路板12相同的平面内。
在操作方式中，印刷电路板12包括允许功率通信模块10操作的电信号连接区域。通常有三种类型的电信号。两种电信号是用于连接至每个系列开关14、16、18、20的控制栅的两个系列的开关14、16、18、20、22、24、26、28的控制信号。第三信号通常是用于电连接至两个系列开关14、16、18、20、22、24、26、28的源极的强电流输入端。
两个汇流排30、32分别连接至两个系列开关14、16、18、20、22、24、26、28的漏极。因而，每个系列开关14、16、18、20能够以“断开开关”或“闭合开关”模式彼此独立地控制。当以闭合开关模式控制一系列开关14、16、18、20时，强输入电流一直流到受控系列开关14、16、18、20的源极，并且由于该系列开关14、16、18、20在其栅极上接收“闭合开关”命令，因此电流流过所述系列的开关14、16、18、20并因此在安装有该系列开关的漏极或金属基板67的汇流排30上流动。当在“断开开关”模式中控制两个系列的开关14、16、18、20、22、24、26、28时，强输入电流变成通过两个系列的开关14、16、18、20、22、24、26、28分配，因此分配在两个汇流排30、32上。
将注意，每个系列的四个开关14、16、18、20为四个开关并联的电组件。漏极在汇流排30上连接在一起，源极在印刷电路板12上连接在一起，并且控制栅在印刷电路板12上连接在一起。将注意，两个系列的开关14、16、18、20、22、14、26、28在公共源极连接在一起，这是由于两个系列的开关14、16、18、20、22、24、26、28的源极被连接在一起。
以上描述的通信模块10的布置可以减少对印刷电路板12的限制。印刷电路板12仅包括位于单面上的部件。由于开关基板66、67直接安装在汇流排30、32上，并且汇流排30、32接近印刷电路板12的外周边布置，因此减小了印刷电路板12的尺寸。由于汇流排30、32传导强电流并允许对每个功率开关14、16、18、20、22、24、26、28的封装进行直接冷却，因此印刷电路板12对功率开关14、16、18、20、22、24、26、28的散热没有限制。
将汇流排30。32特别有利地布局在与印刷电路板12基本相同的平面内可以使通信模块10的高度最小化，并且还可优化散热和固定通信模块10的限制。汇流排30、32和两个系列的功率开关14、16、18、20、22、24、26、28的对称布局可使在两个系列之间交换开关14、16、18、20、22、24、26、28的功率交换的不期望电效应诸如延迟以及电流的不良分配和因此而引起的两个汇流排30、32的不良热分布最小化。
另选地，通信模块10可以仅包括单个系列的功率开关14、16、18、20。每个系列的开关14、16、18、20的数量不限于四个，因而可以更多或更少。可以将两个汇流排30、32不布置在与印刷电路板12基本相同的水平平面内。两个汇流排30、32可以彼此独立地沿着竖直轴线V倾斜。根据将通信模块10集成到车辆内的限制，印刷电路板12和两个汇流排30和32可以具有各种几何形状。用于将汇流排固定至车辆的配电网络的装置可以与图1所示的不同。

Claims (6)

1.一种机动车辆功率通信模块(10)，该模块(10)包括：
印刷电路板(12)；
板状的第一汇流排(30)；
第一系列功率开关(14，16，18，20)，每个功率开关均包括连接在所述印刷电路板(12)的上表面(13)上的一系列连接引脚(68)和抵靠所述第一汇流排(30)而施加的金属基板(67)；
第二汇流排(32)，在所述第二汇流排(32)上安装有第二系列功率开关(22，24，26，28)，
其特征在于，所述第一系列功率开关(14，16，18，20)安装在所述第一汇流排(30)上，所述第一系列功率开关(14，16，18，20)沿着所述第一汇流排(30)的纵向边缘(35)大体对齐，所述第一汇流排(30)的所述纵向边缘(35)沿着所述印刷电路板(12)的第一纵向边缘(34)布置，并且所述第一汇流排(30)的安装有所述第一系列功率开关(14，16，18，20)的部分(42)挨着所述印刷电路板(12)布置，并且
其中，所述第二系列功率开关(22，24，26，28)被安装成沿着所述印刷电路板(12)的对称纵向轴线(S)而与所述第一系列功率开关(14，16，18，20)对称。
2.根据权利要求1所述的模块(10)，其特征在于，所述第一汇流排(30)大体布置在与所述印刷电路板(12)相同的平面中。
3.根据权利要求1或2所述的模块(10)，其特征在于，所述第一汇流排(30)包括由与所述第一汇流排(30)成一体的单个件构成的固定翼片(72，74，76)，所述翼片(72，74，76)从所述第一汇流排(30)的笔直边缘(35)延伸至所述印刷电路板(12)的下表面(15)，所述翼片(72，74，76)固定在所述印刷电路板(12)的下表面(15)上。
4.根据权利要求1或2所述的模块(10)，其特征在于，所述第二汇流排(32)和所述第二系列功率开关(22，24，26，28)沿着所述印刷电路板(12)的另一个边缘(36)以与所述第一汇流排(30)和所述第一系列功率开关(14、16、18、20)类似的方式布置。
5.根据权利要求4所述的模块(10)，其特征在于，所述第一汇流排(30)和所述第二汇流排(32)分别布置在所述印刷电路板(12)的两个相反的纵向边缘(34，36)的两侧。
6.根据权利要求1或2所述的模块(10)，其特征在于，所述第一系列功率开关(14，16，18，20)和所述第二系列功率开关(22，24，26，28)为表面安装部件类型。
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