CN112467957A - 一种智能型大功率igbt模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能型大功率IGBT模块,包括:基座,所述基座的外侧开设有多个螺孔,所述基座的中部位置开设有内槽,所述内槽的内部固定安装有IGBT芯片,所述基座的外侧开设有多个第一插杆,驱动电路板,所述驱动电路板的上表面通过镀锡的方式焊接有单片机,所述驱动电路板的外侧还开设有多个第二插杆,所述驱动电路板的内部包括有光电耦合电路、驱动电路、逆变电路,顶盖,所述顶盖的上表面开设有多个固定槽与限位槽;本发明通过在内部集成逻辑、控制、检测和保护电路,使用起来方便,不仅减少了系统的体积,缩短了开发时间,也增强了系统的可靠性,可以做到无需匹配直接与驱动电源耦合使用。

Description

一种智能型大功率IGBT模块
技术领域
本发明涉及IGBT模块领域,具体为一种智能型大功率IGBT模块。
背景技术
智能型大功率IGBT模块,不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起。而且还内藏有过电压,过电流和过热等故障检测电路,并可将检测信号送到 CPU。它由高速低功耗的管芯和优化的门极驱动电路以及快速保护电路构成。即使发生负载事故或使用不当,也可以保证智能型大功率IGBT模块自身不受损坏。使用IGBT作为功率开关元件,内藏电流传感器及驱动电路的集成结构。智能型大功率IGBT模块以其高可靠性,使用方便赢得越来越大的市场,尤其适合于驱动电机的变频器和各种逆变电源,是变频调速,冶金机械,电力牵引,伺服驱动,新能源汽车的一种非常理想的电力电子器件。
现有大功率IGBT只包含逆变、整流、制动单元、驱动电路和光电隔离电路,需要在应用时硬件工程根据不同的IGBT芯片进行调试后才能使用,驱动电路和光电隔离电路距离IGBT模块有一定距离,信号传输回路比较大,容易受到干扰,在驱动信号传输过程中会产生信号失真影响信号的完整性,现有大功率IGBT在结构、抗干扰、散热方面有约束只能进行IGBT芯片的封装,无法进行光电耦合、驱动电路、逆变电路的高度集成,现有大功率IGBT模块及其外围电路体积大、电路复杂影响IGBT在实际应用场合中的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能型大功率IGBT模块,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种智能型大功率IGBT模块,包括:基座,所述基座的外侧开设有多个螺孔,所述基座的中部位置开设有内槽,所述内槽的内部固定安装有IGBT芯片,所述基座的外侧开设有多个第一插杆,驱动电路板,所述驱动电路板的上表面通过镀锡的方式焊接有单片机,所述驱动电路板的外侧还开设有多个第二插杆,所述驱动电路板的内部包括有光电耦合电路、驱动电路、逆变电路,顶盖,所述顶盖的上表面开设有多个固定槽与限位槽。
其中,所述光电耦合电路包括有DSP、第一电容器、第一电源与接地引脚,所述光电耦合电路还与单片机电性连接。
其中,所述驱动电路包括有二极管、多个第三电源、多个光敏电阻以及多个第二电源,所述驱动电路还与单片机电性连接。
其中,所述逆变电路包括有多个晶体管。
其中,所述光电耦合电路、驱动电路与逆变电路均通过刻蚀的方式开设在驱动电路板的内部,所述光电耦合电路、驱动电路与逆变电路之间均电性连接。
其中,所述驱动电路还包括有欠压保护、过热保护、短路保护、过流保护。
其中,所述过流保护与短路保护均通过开设的电流保护总线与DSP电性连接,所述过热保护开设于基座外部基板的底部以及IGBT芯片的外部,所述过热保护为与驱动电路电性连接的温度检测元件,所述欠压保护与多个第二电源、多个第三电源均为电性连接。
其中,所述驱动电路还包括有报警输出模块,所述报警输出模块与欠压保护、过热保护、短路保护、过流保护之间均为电性连接。
其中,所述驱动电路板通过开设的第二插杆与限位槽固定连接,所述基座通过开设的第一插杆与固定槽固定连接。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
通过将IGBT与光电隔离器件及其外围电路的整体复合封装,在节能环保方面省去了光电隔离器件电路的设计,与原有驱动控制电路相比减小了PCB 的面积,减少了印制电路板的使用量。具备开关速度快、损耗小、功耗低、有多种保护功能、抗干扰能力强、无须采取防静电措施、体积小等优点,与传统IGBT模块相比内部集成了逻辑、控制、检测和保护电路,使用起来方便,不仅减少了系统的体积,缩短了开发时间,也增强了系统的可靠性,可以做到无需匹配直接与驱动电源耦合使用。
附图说明
图1为本发明的爆炸图;
图2为本发明内部的功能框图;
图3为本发明的原理图;
图4为本发明光电耦合电路图;
图5为本发明驱动电路图;
图6为本发明逆变电路图;
图7为本发明内部的功能框图。
图1-7中:10-基座;11-第一插杆;12-内槽;13-IGBT芯片;14-螺孔; 20-驱动电路板;21-单片机;22-第二插杆;30-光电耦合电路;31-DSP;32- 第一电容器;33-第一电源;34-接地引脚;40-驱动电路;41-第三电源;42- 二极管;43-光敏电阻;44-第二电源;45-欠压保护;46-过热保护;47-短路保护;48-过流保护;50-逆变电路;51-晶体管;60-顶盖;61-固定槽;62-限位槽。
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1-7,本发明提供一种技术方案:一种智能型大功率IGBT模块,包括:基座10,所述基座10的外侧开设有多个螺孔14,所述基座10的中部位置开设有内槽12,所述内槽12的内部固定安装有IGBT芯片13,所述基座 10的外侧开设有多个第一插杆11,驱动电路板20,所述驱动电路板20的上表面通过镀锡的方式焊接有单片机21,所述驱动电路板20的外侧还开设有多个第二插杆22,所述驱动电路板20通过开设的第二插杆22与限位槽62固定连接,所述基座10通过开设的第一插杆11与固定槽61固定连接,通过将第一插杆11固定于固定槽61以及第二插杆22固定于限位槽62内部完成对基座10、驱动电路板20以及顶盖60的固定,可通过螺母或螺环的方式提供对第一插杆11与第二插杆22的固定,所述驱动电路板20的内部包括有光电耦合电路30、驱动电路40、逆变电路50,顶盖60,所述顶盖60的上表面开设有多个固定槽61与限位槽62。
其中,所述光电耦合电路30包括有DSP31、第一电容器32、第一电源33与接地引脚34,所述光电耦合电路30还与单片机21电性连接,所述驱动电路40包括有二极管42、多个第三电源41、多个光敏电阻43以及多个第二电源44,所述驱动电路40还与单片机21电性连接,所述逆变电路50包括有多个晶体管51,所述光电耦合电路30、驱动电路40与逆变电路50均通过刻蚀的方式开设在驱动电路板20的内部,所述光电耦合电路30、驱动电路40 与逆变电路50之间均电性连接,所述驱动电路40还包括有欠压保护45、过热保护46、短路保护47、过流保护48,所述过流保护48与短路保护47均通过开设的电流保护总线与DSP31电性连接,所述过热保护46开设于基座10 外部基板的底部以及IGBT芯片13的外部,所述过热保护46为与驱动电路 40电性连接的温度检测元件,所述欠压保护45与多个第二电源44、多个第三电源41均为电性连接,欠压保护45包括开设的光敏电阻43结构,通过与第二电源44、第三电源41的正极电性连接,能够在出现VCC的实际值小于欠压保护45预设值时产生欠压保护,短路保护47与过流保护48通过检测各 IGBT集电极电流,对电流进行实时的监测保护,监测的集电极电流处于晶体管51处,位于逆变电路50处标记有vce处,过热保护46则是通过温度检测元件对IGBT芯片13的各个子元件进行温度的实时检测,提供过热保护的效果;
其中,所述驱动电路40还包括有报警输出模块,所述报警输出模块与欠压保护45、过热保护46、短路保护47、过流保护48之间均为电性连接,针对欠压保护45、过热保护46、短路保护47、过流保护48提供报警效果,当其中任意一个或者多个出现与预设数据出现差值时,通过报警输出模块报警,其结构包括有与单片机21电性连接的蜂鸣器,通过单片机21输出各个保护模块的数据信号,根据单片机21传递的数据信号进行报警,报警输出模块还包括有电信号输出结构,当出现短路以及IGBT芯片电流异常时,能够将异常信心传至单片机,并将对应位置与整体断开。
工作原理:将第一插杆11固定于固定槽61以及第二插杆22固定于限位槽62 内部完成对基座10、驱动电路板20以及顶盖60的固定,然后将外部的DSP31 直接耦合光电耦合电路30中,即可进行使用,过程中通过驱动电路40中的欠压保护45、过热保护46、短路保护47、过流保护48提供对整体保护,并且集成封装的结构,在实际应用时具备更加方便的使用方式,具备多种保护结构,抗干扰能力强。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种智能型大功率IGBT模块,其特征在于,包括:
基座(10),所述基座(10)的外侧开设有多个螺孔(14),所述基座(10)的中部位置开设有内槽(12),所述内槽(12)的内部固定安装有IGBT芯片(13),所述基座(10)的外侧开设有多个第一插杆(11);
驱动电路板(20),所述驱动电路板(20)的上表面通过镀锡的方式焊接有单片机(21),所述驱动电路板(20)的外侧还开设有多个第二插杆(22),所述驱动电路板(20)的内部包括有光电耦合电路(30)、驱动电路(40)、逆变电路(50);
顶盖(60),所述顶盖(60)的上表面开设有多个固定槽(61)与限位槽(62)。
2.根据权利要求1所述的一种智能型大功率IGBT模块,其特征在于,还包括:
所述光电耦合电路(30)包括有DSP(31)、第一电容器(32)、第一电源(33)与接地引脚(34),所述光电耦合电路(30)还与单片机(21)电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种智能型大功率IGBT模块,其特征在于,还包括:
所述驱动电路(40)包括有二极管(42)、多个第三电源(41)、多个光敏电阻(43)以及多个第二电源(44),所述驱动电路(40)还与单片机(21)电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能型大功率IGBT模块,其特征在于,还包括:
所述逆变电路(50)包括有多个晶体管(51)。
5.根据权利要求1所述的一种智能型大功率IGBT模块,其特征在于,包括:
所述光电耦合电路(30)、驱动电路(40)与逆变电路(50)均通过刻蚀的方式开设在驱动电路板(20)的内部,所述光电耦合电路(30)、驱动电路(40)与逆变电路(50)之间均电性连接。
6.根据权利要求3所述的一种智能型大功率IGBT模块,其特征在于,还包括:
所述驱动电路(40)还包括有欠压保护(45)、过热保护(46)、短路保护(47)、过流保护(48)。
7.根据权利要求6所述的一种智能型大功率IGBT模块,其特征在于,还包括:
所述过流保护(48)与短路保护(47)均通过开设的电流保护总线与DSP(31)电性连接,所述过热保护(46)开设于基座(10)外部基板的底部以及IGBT芯片(13)的外部,所述过热保护(46)为与驱动电路(40)电性连接的温度检测元件,所述欠压保护(45)与多个第二电源(44)、多个第三电源(41)均为电性连接。
8.根据权利要求6所述的一种智能型大功率IGBT模块,其特征在于,包括:
所述驱动电路(40)还包括有报警输出模块,所述报警输出模块与欠压保护(45)、过热保护(46)、短路保护(47)、过流保护(48)之间均为电性连接。
9.根据权利要求1所述的一种智能型大功率IGBT模块,其特征在于,包括:
所述驱动电路板(20)通过开设的第二插杆(22)与限位槽(62)固定连接,所述基座(10)通过开设的第一插杆(11)与固定槽(61)固定连接。
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