CN108511429A - 提高igbt模块散热性能的结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高IGBT模块散热性能的结构，包括：IGBT模组，包括若干并排设置的IGBT模块，所述IGBT模块设有第一接触面且所述IGBT模块之间的电路并联连接；散热器，包括散热金属板，所述散热金属板设有第二接触面，所述IGBT模块组装于散热器上，且所述第二接触面与所述第一接触面抵接。本发明实施例通过在IGBT模组中设置有若干个并排的IGBT模块，多个所述IGBT模块之间的电路采用并联方式连接，从而减少单个IGBT模块流过的电流以降低单个IGBT模块的发热量；另外，通过采用并排的方式能增大IGBT模组与散热器之间的接触面积，能有效提高热量的传导效率，从而提高散热效率。

Description

提高IGBT模块散热性能的结构
技术领域
本发明涉及IGBT模块散热技术领域，特别涉及一种提高IGBT模块散热性能的结构。
背景技术
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点，在交流系统电路中被广泛应用。
75KW(750V/100A)的大功率充放电设备在正常充放电(BUCK双向拓扑结构)，而电感纹波电流最大时，电感由于磁致伸缩导致啸叫，可以通过采用提高开关频率的方式解决啸叫问题，但是提高开关频率会导致IGBT模块开关损耗增大，温度过高的问题，降低了设备运行的稳定性。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足之处，提供一种提高IGBT模块散热性能的结构。
本发明解决技术问题采用的技术手段是提供一种提高IGBT模块散热性能的结构，包括：
IGBT模组，包括若干并排设置的IGBT模块，所述IGBT模块设有第一接触面且所述IGBT模块之间的电路并联连接；
散热器，包括散热金属板，所述散热金属板设有第二接触面，所述IGBT模块组装于散热器上，且所述第二接触面与所述第一接触面抵接。
进一步地，还包括导热组件，所述导热组件设于所述散热器与IGBT模组之间，且所述导热组件分别与所述第一接触面和第二接触面抵接。
进一步地，所述导热组件包括设于所述散热金属板上的若干热管，所述热管背向散热金属板的一侧面与所述第一接触面抵接。
进一步地，所述导热组件还包括导热液，所述热管设有中空腔室，所述导热液设于所述中空腔室内。
进一步地，所述导热液包括水、导热油以及液态金属中的任意一种。
进一步地，所述散热器还包括若干散热片，所述散热片设于散热金属板背向所述第二接触面的一侧面。
进一步地，所述散热片采用金属材质制得。
进一步地，所述散热金属板背向所述第二接触面的一侧面设有与所述散热片对应适配的插槽，所述散热片插入所述插槽中。
进一步地，所述散热器采用一体成型工艺制得。
进一步地，还包括散热风扇，所述散热风扇组装于所述散热片上。
采用上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：本发明通过在IGBT模组中设置有若干个并排的IGBT模块，多个所述IGBT模块之间的电路采用并联方式连接，从而减少单个IGBT模块流过的电流以降低单个IGBT模块的发热量；另外，通过采用并排的方式能增大IGBT模组与散热器之间的接触面积，能有效提高热量的传导效率，从而提高散热效率。
附图说明
图1是本发明提高IGBT模块散热性能的结构一个实施例的结构示意图。
图2是本发明提高IGBT模块散热性能的结构一个实施例散热器和导热组件的组装结构示意图。
图3是本发明提高IGBT模块散热性能的结构一个实施例散热金属板与散热片的组装结构示意图。
图4是本发明提高IGBT模块散热性能的结构一个实施例IGBT模块的并联电路示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图3，本发明提供一种提高IGBT模块散热性能的结构，包括：
IGBT模组1，包括若干并排设置的IGBT模块11，所述IGBT模块11设有第一接触面且所述IGBT模块11之间的电路并联连接；
散热器2，包括散热金属板21，所述散热金属板21设有第二接触面211，所述IGBT模块11组装于散热器2上，且所述第二接触面211与所述第一接触面抵接。
在实施时，所述IGBT模组1设有多个IGBT模块11，其中，多个所述IGBT模块11并排设置且所述IGBT模块11之间的电路并联连接，具体地，所述IGBT模块11连接至控制芯片(图未示出)并由所述控制芯片进行控制，每个IGBT模块11对称设置以保证并联的多个IGBT模块11之间的电性能的一致性，达到均流的目的，从而减小单个IGBT模块11流过的电流以降低单个IGBT模块11的发热量，而且不需降低开关频率，以避免降低开关频率而导致磁性器件体积的增大，减小了产品的体积，增大了电源的功率密度。
所述IGBT模块11设有第一接触面，通过将多个所述IGBT模块11并排设置，以使多个所述IGBT模块11的第一接触面组合在一起，增大第一接触面和散热器2上的第二接触面211的接触面积，利于热量的传递。
以所述IGBT模块11设有两个为例，如图4所示，所述IGBT模组1包括第一IGBT模块和第二IGBT模块，其中，所述第一IGBT模块包括第一MOS管Q1和第二MOS管Q2，所述第一MOS管Q1的漏极连接至输入正端Vin+，所述第一MOS管Q1的源极同时连接至所述第二MOS管Q2的漏极和源极输入端VS，所述第一MOS管Q1的栅极通过第一电阻R1连接至控制芯片(图未示出)的第一输出端PWM1，所述第一MOS管Q1的栅极还通过第二电阻R2连接至第一MOS管Q1的源极，所述第二MOS管Q2的源极连接至输入负端Vin-，所述第二MOS管Q2的栅极通过第三电阻R3连接至控制芯片的第二输出端PWM2，所述第二MOS管Q2的栅极还通过第四电阻R4连接至第二MOS管Q2的源极，所述输入正端Vin+通过第一电容C1连接至输入负端Vin-。
所述第二IGBT模块包括第三MOS管Q3和第四MOS管Q4，所述第三MOS管Q3的漏极连接至所述输入正端Vin+，所述第三MOS管Q3的源极同时连接至第四MOS管Q4的漏极和源极输入端VS，所述第三MOS管Q3的栅极通过第五电阻R5连接至控制芯片的第一输出端PWM1，所述第三MOS管Q3的栅极还通过第六电阻R6连接至第三MOS管Q3的源极，所述第四MOS管Q4的源极连接至输入负端Vin-，所述第四MOS管Q4的栅极通过第七电阻R7连接至控制芯片的第二输出端PWM2，所述第四MOS管Q4的栅极还通过第八电阻R8连接至第四MOS管Q4的源极，所述第三MOS管Q3的源极通过第一电感L1连接至输出正端Vout+，所述第四MOS管Q4的源极还连接至输出负端Vout-，所述输出正端Vout+通过第二电容连接至所述输出负端Vout-。驱动信号经控制芯片输出后分为两路分别控制并联的第一IGBT模块和第二IGBT模块，每个IGBT模块驱动脚加入驱动电阻使两个驱动走线短且对称，从而保证并联的两个IGBT模块电性能的一致性，达到均流的目的，减小单个IGBT模块流过的电流以减低单个IGBT模块的发热量，避免高温对IGBT模组1的运行稳定性造成影响。
本实施例通过在IGBT模组1中设置有若干个并排的IGBT模块11，多个所述IGBT模块11之间的电路采用并联方式连接，从而减少单个IGBT模块11流过的电流以降低单个IGBT模块11的发热量；另外，通过采用并排的方式能增大IGBT模组11与散热器2之间的接触面积，能有效提高热量的传导效率，从而提高散热效率，提高设备的运行稳定性。
在一个可选实施例中，还包括导热组件3，所述导热组件3设于所述散热器2与IGBT模组1之间，且所述导热组件3分别与所述第一接触面和第二接触面211抵接。
在实施时，所述导热组件3包括设于所述散热金属板21上的若干热管31，所述热管31背向散热金属板21的一侧面与所述第一接触面抵接。具体地，所述IGBT模组1通过所述热管31组装于所述散热金属板21上，多个所述热管31并排设置用于增加与第一接触面和第二接触面211的接触棉结，提高导热效率，所述导热组件3采用导热性能高的材料制得，包括铜、铝合金以及其它的高导热材料，通过采用在散热器2和IGBT模组1之间安置热管31的放置，均匀散热器2不同部位的热量，提散热效率。
在一个可选实施例中，所述导热组件3还包括导热液(图未示出)，所述热管31设有中空腔室(图未示出)，所述导热液设于所述中空腔室内。
在实施时，所述导热液包括水、导热油以及液态金属中的任意一种。具体地，以所述导热液为水为例，通过在热管31的中空腔室内灌注水，从而增大热管31的导热效率，另外，由于水的特性，水在常态下只能被加热到100℃，能避免热管31的温度过高而损坏IGBT模组1或者散热器2，且能降低生成成本。
在一个可选实施例中，所述散热器2还包括若干散热片22，所述散热片32设于散热金属板21背向所述第二接触面211的一侧面。
在实施时，所述散热片22和热管31分别设于所述散热金属板21的两侧面，具体地，所述IGBT模组1产生的热量通过热管31传递到散热金属板21上，再通过所述散热金属板21传导到所述散热片22上进行散热，从而提高散热器2的散热效率。
在一个可选实施例中，所述散热金属板21背向所述第二接触面211的一侧面设有与所述散热片22对应适配的插槽(图未示出)，所述散热片22插入所述插槽中。
具体地，所述散热片22通过采用可拆卸方式组装于所述散热金属板21上，例如上述通过将散热片22插入所述插槽中以完成与散热金属板21的组装，还可以通过采用螺丝的方式将散热片22锁固于散热金属板21上，当然，还可以直接将散热片22焊接于所述散热金属板21上。
在一个可选实施例中，所述散热片22采用金属材质制得。且所述散热器2采用一体成型工艺制得。
本实施例通过将散热片22采用金属材料制得，具体地，所述散热金属板21和散热片22为一体成型，从而提高散热器2的整体结构强度和散热性能。
在一个可选实施例中，还包括散热风扇(图未示出)，所述散热风扇组装于所述散热片22上。
本实施例通过在散热片22上设有散热风扇，能有效提高散热片22的散热效率，从而增加散热器2的散热效率，避免IGBT模组1因温度过高而降低运行的稳定性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种提高IGBT模块散热性能的结构，其特征在于，包括：
IGBT模组，包括若干并排设置的IGBT模块，所述IGBT模块设有第一接触面且所述IGBT模块之间的电路并联连接；
散热器，包括散热金属板，所述散热金属板设有第二接触面，所述IGBT模块组装于散热器上，且所述第二接触面与所述第一接触面抵接。
2.根据权利要求1所述的提高IGBT模块散热性能的结构，其特征在于：还包括导热组件，所述导热组件设于所述散热器与IGBT模组之间，且所述导热组件分别与所述第一接触面和第二接触面抵接。
3.根据权利要求2所述的提高IGBT模块散热性能的结构，其特征在于：所述导热组件包括设于所述散热金属板上的若干热管，所述热管背向散热金属板的一侧面与所述第一接触面抵接。
4.根据权利要求3所述的提高IGBT模块散热性能的结构，其特征在于：所述导热组件还包括导热液，所述热管设有中空腔室，所述导热液设于所述中空腔室内。
5.根据权利要求4所述的提高IGBT模块散热性能的结构，其特征在于：所述导热液包括水、导热油以及液态金属中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的提高IGBT模块散热性能的结构，其特征在于：所述散热器还包括若干散热片，所述散热片设于散热金属板背向所述第二接触面的一侧面。
7.根据权利要求6所述的提高IGBT模块散热性能的结构，其特征在于：所述散热片采用金属材质制得。
8.根据权利要求7所述的提高IGBT模块散热性能的结构，其特征在于：所述散热金属板背向所述第二接触面的一侧面设有与所述散热片对应适配的插槽，所述散热片插入所述插槽中。
9.根据权利要求8所述的提高IGBT模块散热性能的结构，其特征在于：所述散热器采用一体成型工艺制得。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的提高IGBT模块散热性能的结构，其特征在于：还包括散热风扇，所述散热风扇组装于所述散热片上。
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