CN118117850A - 一种多芯片并联的功率模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多芯片并联的功率模块，包含两个半桥电路，可仅通过改变模块端子件在外部电路的连接方式，实现多种功能。当第一半桥正极端子和第二半桥正极端子接入不同电路且第一半桥交流端子和第二半桥交流端子间接入电感时，可实现四开关BUCK‑BOOST电路；当第一半桥正极端子和第二半桥正极端子接入相同电路且第一半桥交流端子和第二半桥交流端子接入相同电路时，可实现两芯片并联的半桥电路；使得功率模块的功能更加丰富，应用场景更加广泛，解决了传统的功率模块只能实现单一电路功能，在电路功能需求丰富的应用场景难以适用的技术问题。

Description

一种多芯片并联的功率模块

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种多芯片并联的功率模块。

背景技术

随着现代交通运输、航空航天、新能源等领域的快速发展，电力电子功率模块(简称功率模块)得到了广泛的应用，这对功率模块的功能丰富程度以及应用范围也提出了更高的要求。但传统的功率模块一般只能实现单一电路功能，在电路功能需求丰富的应用场景难以适用，若想实现其他电路功能，需要重新设计生产，成本高，应用范围小。因此，如何在保持单个功率模块体积较小的情况下，集成多种电路功能，使得功率模块可实现功能更加丰富、更加灵活、应用范围更加广泛，从而减小功率模块的生产开发成本，是领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种多芯片并联的功率模块，用于解决传统的功率模块只能实现单一电路功能，在电路功能需求丰富的应用场景难以适用的技术问题。

有鉴于此，本发明提供了一种多芯片并联的功率模块，包括：

第一半桥上桥臂开关芯片，第一半桥上桥臂开关芯片设有第一控制端、第一输入端和第一输出端；

第一半桥上桥臂驱动金属层，第一半桥上桥臂驱动金属层与第一控制端连接；

第一半桥上桥臂源极电极层，第一半桥上桥臂源极电极层与第一输出端连接；

第一半桥正电极层，第一半桥正电极层与第一输入端连接；

第一半桥下桥臂开关芯片，第一半桥下桥臂开关芯片设有第二控制端、第二输入端和第二输出端；

第一半桥下桥臂驱动金属层，第一半桥下桥臂驱动金属层与第二控制端连接；

第一半桥下桥臂源极电极层，第一半桥下桥臂源极电极层与第二输出端连接；

第一半桥交流侧电极层，第一半桥交流侧电极层分别与第一输出端和第二输入端连接；

第二半桥上桥臂开关芯片，第二半桥上桥臂开关芯片设有第三控制端、第三输入端和第三输出端；

第二半桥上桥臂驱动金属层，第二半桥上桥臂驱动金属层与第三控制端连接；

第二半桥上桥臂源极电极层，第二半桥上桥臂源极电极层与第三输出端连接；

第二半桥正电极层，第二半桥正电极层与第三输入端连接；

第二半桥下桥臂开关芯片，第二半桥下桥臂开关芯片设有第四控制端、第四输入端和第四输出端；

第二半桥下桥臂驱动金属层，第二半桥下桥臂驱动金属层与第四控制端连接；

第二半桥下桥臂源极电极层，第二半桥下桥臂源极电极层与第四输出端连接；

第二半桥交流侧电极层，第二半桥交流侧电极层分别与第三输出端和第四输入端连接；

负电极层，负电极层分别与第二输出端和第四输出端连接；

基板，第一半桥上桥臂开关芯片、第一半桥上桥臂驱动金属层、第一半桥上桥臂源极电极层、第一半桥正电极层、第一半桥下桥臂开关芯片、第一半桥下桥臂驱动金属层、第一半桥下桥臂源极电极层、第一半桥交流侧电极层、第二半桥上桥臂开关芯片、第二半桥上桥臂驱动金属层、第二半桥上桥臂源极电极层、第二半桥正电极层、第二半桥下桥臂开关芯片、第二半桥下桥臂驱动金属层、第二半桥下桥臂源极电极层、第二半桥交流侧电极层、负电极层均设置在基板上，且第一半桥上桥臂驱动金属层、第一半桥上桥臂源极电极层、第一半桥正电极层、第一半桥下桥臂驱动金属层、第一半桥下桥臂源极电极层、第一半桥交流侧电极层、第二半桥上桥臂驱动金属层、第二半桥上桥臂源极电极层、第二半桥正电极层、第二半桥下桥臂驱动金属层、第二半桥下桥臂源极电极层、第二半桥交流侧电极层及负电极层同层设置。

可选地，第一半桥上桥臂开关芯片包括第一IGBT，第一IGBT的栅电极作为第一半桥上桥臂开关芯片的第一控制端与第一半桥上桥臂驱动金属层连接，第一IGBT的源极作为第一半桥上桥臂开关芯片的第一输出端与第一半桥上桥臂源极电极层及第一半桥交流侧电极层连接，第一IGBT的漏极作为第一半桥上桥臂开关芯片的第一输入端与第一半桥正电极层连接。

可选地，第一半桥下桥臂开关芯片包括第二IGBT，第二IGBT的栅电极作为第一半桥下桥臂开关芯片的第二控制端与第一半桥下桥臂驱动金属层连接，第二IGBT的源极作为第一半桥下桥臂开关芯片的第二输出端与负电极层连接，第二IGBT的漏极作为第一半桥下桥臂开关芯片的第二输入端与第一半桥交流侧电极层连接。

可选地，第二半桥上桥臂开关芯片包括第三IGBT，第三IGBT的栅电极作为第二半桥上桥臂开关芯片的第三控制端与第二半桥上桥臂驱动金属层连接，第三IGBT的源极作为第二半桥上桥臂开关芯片的第三输出端与第二半桥上桥臂源极电极层及第二半桥交流侧电极层连接，第三IGBT的漏极作为第二半桥上桥臂开关芯片的第三输入端与第二半桥正电极层连接。

可选地，第二半桥下桥臂开关芯片包括第四IGBT，第四IGBT的栅电极作为第二半桥下桥臂开关芯片的第四控制端与第二半桥下桥臂驱动金属层连接，第四IGBT的源极作为第二半桥下桥臂开关芯片的第四输出端与负电极层连接，第四IGBT的漏极作为第二半桥下桥臂开关芯片的第四输入端与第二半桥交流侧电极层连接。

可选地，第一半桥正电极层和第二半桥正电极层沿第二方向排布，且关于第一方向中轴线对称；

第一半桥交流侧电极层、第二半桥交流侧电极层及负电极层沿第二方向排布，且关于第一方向中轴线对称；

第一半桥上桥臂源极电极层、第一半桥上桥臂驱动电极层、第二半桥上桥臂源极电极层、第二半桥上桥臂驱动电极层沿第二方向排布，且关于第一方向中轴线对称；

第一半桥下桥臂源极电极层、第一半桥下桥臂驱动电极层、第二半桥下桥臂源极电极层、第二半桥下桥臂驱动电极层沿第二方向排布，且关于第一方向中轴线对称。

可选地，第一半桥上桥臂开关芯片设置在第一半桥正电极层背离基板的一侧上；

第一半桥下桥臂开关芯片设置在第一半桥交流侧电极层背离基板的一侧上；

第二半桥上桥臂开关芯片设置在第二半桥正电极层背离基板的一侧上；

第二半桥下桥臂开关芯片设置在第二半桥交流侧电极层背离基板的一侧上。

可选地，第一半桥正电极层的正电极引出端点分布在第一半桥上桥臂芯片两侧，第一半桥交流侧电极层的交流引出端点分布在第一半桥下桥臂芯片侧边，第一半桥负电极层的负电极引出端点分布在第一半桥下桥臂芯片两侧，第二半桥正电极层的正电极引出端点分布在第二半桥上桥臂芯片两侧，第二半桥交流侧电极层的交流引出端点分布在第一半桥下桥臂芯片侧边，第二半桥负电极层的负电极引出端点分布在第二半桥下桥臂芯片两侧。

可选地，还包括：

第一连接件，第一连接件分别与第一半桥上桥臂开关芯片第一输出端、第一半桥交流侧电极层连接；

第二连接件，第二连接件分别与第一半桥下桥臂开关芯片第二输出端、负电极层连接；

第三连接件，第三连接件分别与第二半桥上桥臂开关芯片第三输出端、第二半桥交流侧电极层连接；

第四连接件，第四连接件分别与第二半桥下桥臂开关芯片第四输出端、负电极层连接。

可选地，第一端子件、第二端子件、第三端子件、第四端子件、第五端子件、第六端子件、第七端子件、第八端子件、第九端子件、第十端子件、第十一端子件、第十二端子件、第十三端子件、第十四端子件和第十五端子件；

第一端子件的一端与第一半桥正电极层连接，第一端子件的另一端延伸出基板的上方；

第二端子件的一端与第一半桥交流侧电极层连接，第二端子件的另一端延伸出基板的上方；

第三端子件的一端与负电极层连接，第三端子件的另一端延伸出基板的上方；

第四端子件的一端与第二半桥交流侧电极层连接，第四端子件的另一端延伸出基板的上方；

第五端子件的一端与第二半桥正电极层连接，第五端子件的另一端延伸出基板的上方；

第六端子件的一端与第一半桥上桥臂源极电极层连接，第六端子件的另一端延伸出基板的上方；

第七端子件的一端与第一半桥上桥臂驱动电极层连接，第七端子件的另一端延伸出基板的上方；

第八端子件的一端与第一半桥下桥臂源极电极层连接，第八端子件的另一端延伸出基板的上方；

第九端子件的一端与第一半桥下桥臂驱动电极层连接，第九端子件的另一端延伸出基板的上方；

第十端子件的一端与第二半桥下桥臂驱动电极层连接，第十端子件的另一端延伸出基板的上方；

第十一端子件的一端与第二半桥下桥臂源极电极层连接，第十一端子件的另一端延伸出基板的上方；

第十二端子件的一端与第二半桥上桥臂源极电极层连接，第十二端子件的另一端延伸出基板的上方；

第十三端子件的一端与第二半桥上桥臂驱动电极层连接，第十三端子件的另一端延伸出基板的上方；

第十四端子件、第十五端子件与热敏电阻电机引出端点连接，第十四端子件、第十五端子件的另一端延伸出基板的上方。

从以上技术方案可以看出，本发明提供的多芯片并联的功率模块具有以下优点：

本发明提供的多芯片并联的功率模块，包含两个半桥电路，可仅通过改变模块端子件在外部电路的连接方式，实现多种功能。第一半桥对应回路为：第一半桥正电极层-第一半桥上桥臂开关芯片-第一半桥交流侧电极层-第一半桥下桥臂开关芯片-负电极层；第二半桥对应回路为：第二半桥正电极层-第二半桥上桥臂开关芯片-第二半桥交流侧电极层-第二半桥下桥臂开关芯片-负电极层。当第一半桥正极端子和第二半桥正极端子接入不同电路且第一半桥交流端子和第二半桥交流端子间接入电感时，可实现四开关BUCK-BOOST电路；当第一半桥正极端子和第二半桥正极端子接入相同电路且第一半桥交流端子和第二半桥交流端子接入相同电路时，可实现两芯片并联的半桥电路；使得功率模块的功能更加丰富，应用场景更加广泛，解决了传统的功率模块只能实现单一电路功能，在电路功能需求丰富的应用场景难以适用的技术问题。

同时，本发明提供的多芯片并联的功率模块，正电极层的正电极引出端子分布在上桥臂芯片的两侧，负电极层的负电极引出端子在下桥臂芯片的两侧，形成双回路布局，且正、负电机引出端子相互靠近，通过互感抵消降低换流回路的寄生电感，进而减小开关损耗和开关时的电压尖峰，提高功率模块的开关性能。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中提供的一种多芯片并联的功率模块的结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的一种多芯片并联的功率模块的结构示意图；

图3为本发明实施例中提供的一种多芯片并联的功率模块的端子件安装结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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。

为了便于理解，请参阅图1，本发明提供了一种功率模块的实施例，包括：

第一半桥上桥臂开关芯片(2)，第一半桥上桥臂开关芯片(2)设有第一控制端、第一输入端和第一输出端；

第一半桥上桥臂驱动金属层(3)，第一半桥上桥臂驱动金属层(3)与第一控制端连接；

第一半桥上桥臂源极电极层(4)，第一半桥上桥臂源极电极层(4)与第一输出端连接；

第一半桥正电极层(1)，第一半桥正电极层(1)与第一输入端连接；

第一半桥下桥臂开关芯片(7)，第一半桥下桥臂开关芯片(7)设有第二控制端、第二输入端和第二输出端；

第一半桥下桥臂驱动金属层(8)，第一半桥下桥臂驱动金属层(8)与第二控制端连接；

第一半桥下桥臂源极电极层(9)，第一半桥下桥臂源极电极层(9)与第二输出端连接；

第一半桥交流侧电极层(5)，第一半桥交流侧电极层(5)分别与第一输出端和第二输入端连接；

第二半桥上桥臂开关芯片(11)，第二半桥上桥臂开关芯片(11)设有第三控制端、第三输入端和第三输出端；

第二半桥上桥臂驱动金属层(13)，第二半桥上桥臂驱动金属层(13)与第三控制端连接；

第二半桥上桥臂源极电极层(12)，第二半桥上桥臂源极电极层(12)与第三输出端连接；

第二半桥正电极层(10)，第二半桥正电极层(10)与第三输入端连接；

第二半桥下桥臂开关芯片(15)，第二半桥下桥臂开关芯片(15)设有第四控制端、第四输入端和第四输出端；

第二半桥下桥臂驱动金属层(16)，第二半桥下桥臂驱动金属层(16)与第四控制端连接；

第二半桥下桥臂源极电极层(17)，第二半桥下桥臂源极电极层(17)与第四输出端连接；

第二半桥交流侧电极层(14)，第二半桥交流侧电极层(14)分别与第三输出端和第四输入端连接；

负电极层(6a、6b、6c、6d)，负电极层(6a、6b、6c、6d)分别与第二输出端和第四输出端连接；

基板(20)，第一半桥上桥臂开关芯片(2)、第一半桥上桥臂驱动金属层(3)、第一半桥上桥臂源极电极层(4)、第一半桥正电极层(1)、第一半桥下桥臂开关芯片(7)、第一半桥下桥臂驱动金属层(8)、第一半桥下桥臂源极电极层(9)、第一半桥交流侧电极层(5)、第二半桥上桥臂开关芯片(11)、第二半桥上桥臂驱动金属层(13)、第二半桥上桥臂源极电极层(12)、第二半桥正电极层(10)、第二半桥下桥臂开关芯片(15)、第二半桥下桥臂驱动金属层(16)、第二半桥下桥臂源极电极层(17)、第二半桥交流侧电极层(14)、负电极层(6a、6b、6c、6d)均设置在基板上，且第一半桥上桥臂驱动金属层(3)、第一半桥上桥臂源极电极层(4)、第一半桥正电极层(1)、第一半桥下桥臂驱动金属层(8)、第一半桥下桥臂源极电极层(9)、第一半桥交流侧电极层(5)、第二半桥上桥臂驱动金属层(13)、第二半桥上桥臂源极电极层(12)、第二半桥正电极层(10)、第二半桥下桥臂驱动金属层(16)、第二半桥下桥臂源极电极层(17)、第二半桥交流侧电极层(14)及负电极层(6a、6b、6c、6d)同层设置。

本发明实施例中，第一半桥上桥臂开关芯片(2)、第一半桥下桥臂开关芯片(7)、第二半桥上桥臂开关芯片(11)和第二半桥下桥臂开关芯片(15)均可设置为多个。第一半桥对应回路为：第一半桥正电极层(1)-第一半桥上桥臂开关芯片(2)-第一半桥交流侧电极层(5)-第一半桥下桥臂开关芯片(7)-负电极层(6a、6b)。第二半桥对应回路为：第二半桥正电极层(10)-第二半桥上桥臂开关芯片(11)-第二半桥交流侧电极层(14)-第二半桥下桥臂开关芯片(15)-负电极层(6c、6d)。当第一半桥正电极层(1)与第二半桥正电极层(10)接入不同电路，同时第一半桥交流侧电极层(5)之间第二半桥交流侧电极层(14)通过外部电感连接时，本实施例可实现四开关BUCK-BOOST电路功能。当第一半桥正电极层(1)与第二半桥正电极层(10)接入相同信号，同时第一半桥交流侧电极层(5)之间第二半桥交流侧电极层(14)也连接至同一外部电路时，本实施例可实现四芯片并联的半桥电路功能，使得功率模块的功能更加丰富，应用场景更加广泛。

在一个实施例中，第一半桥上桥臂开关芯片(2)可以包括第一IGBT，第一IGBT发栅电极作为第一半桥上桥臂开关芯片(2)的第一控制端与第一半桥上桥臂驱动金属层(3)电连接，第一IGBT的源极作为第一半桥上桥臂开关芯片(2)的第一输出端与第一半桥上桥臂源极电极层(4)及第一半桥交流侧电极层(5)电连接，第一IGBT的漏极作为第一半桥上桥臂开关芯片(2)的第一输入端与第一半桥正电极层(1)电连接。第一半桥下桥臂开关芯片(7)可以包括第二IGBT，第二IGBT的栅电极作为第一半桥下桥臂开关芯片(7)的第二控制端与第一半桥下桥臂驱动金属层(8)电连接，第二IGBT的源极作为第一半桥下桥臂开关芯片(7)的第二输出端与负电极层(6a、6b)电连接，第二IGBT的漏极作为第一半桥下桥臂开关芯片(7)的第二输入端与第一半桥交流侧电极层(5)电连接。第二半桥上桥臂开关芯片(11)可以包括第三IGBT，第三IGBT的栅电极作为第二半桥上桥臂开关芯片(11)的第三控制端与第二半桥上桥臂驱动金属层(13)电连接，第三IGBT的源极作为第二半桥上桥臂开关芯片(11)的第三输出端与第二半桥上桥臂源极电极层(12)及第二半桥交流侧电极层(14)电连接，第三IGBT的漏极作为第二半桥上桥臂开关芯片(11)的第三输入端与第二半桥正电极层(10)电连接。第二半桥下桥臂开关芯片(15)可以包括第四IGBT，第四IGBT的栅电极作为第二半桥下桥臂开关芯片(15)的第四控制端与第二半桥下桥臂驱动金属层(16)电连接，第四IGBT的源极作为第二半桥下桥臂开关芯片(15)的第四输出端与负电极层(6c、6d)电连接，第四IGBT的漏极作为第二半桥下桥臂开关芯片(15)的第四输入端与第二半桥交流侧电极层(14)电连接。

需要说明的是，在其它应用场景中，可以根据实际需要采用其它开关管代替IGBT器件，如三极管或者MOS管等。

在一个实施例中，第一半桥正电极层(1)和第二半桥正电极层(10)沿第二方向排布，且关于第一方向中轴线对称。第一半桥交流侧电极层(5)、第二半桥交流侧电极层(14)及负电极层(6a、6b、6c、6d)沿第二方向排布，且关于第一方向中轴线对称。第一半桥上桥臂源极电极层(4)、第一半桥上桥臂驱动电极层(3)、第二半桥上桥臂源极电极层(12)、第二半桥上桥臂驱动电极层(13)沿第二方向排布，且关于第一方向中轴线对称。第一半桥下桥臂源极电极层(9)、第一半桥下桥臂驱动电极层(8)、第二半桥下桥臂源极电极层(17)、第二半桥下桥臂驱动电极层(16)沿第二方向排布，且关于第一方向中轴线对称。

第一半桥上桥臂开关芯片(2)设置在第一半桥正电极层(1)背离基板(20)的一侧上；第一半桥下桥臂开关芯片(7)设置在第一半桥交流侧电极层(5)背离基板(20)的一侧上。第二半桥上桥臂开关芯片(11)设置在第二半桥正电极层(10)背离基板(20)的一侧上；第二半桥下桥臂开关芯片(15)设置在第二半桥交流侧电极层(14)背离基板(20)的一侧上。

在一个实施例中，如图2所示，本发明的功率模块布局还包括：第一连接件(21)、第二连接件(27)、第三连接件(30)和第四连接件(33)。第一连接件(21)分别与第一半桥上桥臂开关芯片(2)第一输出端、第一半桥交流侧电极层(5)电连接。第二连接件(27)分别与第一半桥下桥臂开关芯片(7)第二输出端、负电极层(6a、6b)电连接。第三连接件(30)分别与第二半桥上桥臂开关芯片(11)第三输出端、第二半桥交流侧电极层(14)电连接。第四连接件(33)，分别与第二半桥下桥臂开关芯片(15)第四输出端、负电极层(6c、6d)电连接。第一连接件(21)、第二连接件(27)、第三连接件(30)及第四连接件(33)可以是功率键合线，第一连接件(21)、第二连接件(27)、第三连接件(30)及第四连接件(33)均包括多条源极功率键合线，以提升电性能。第一连接件(21)、第二连接件(27)、第三连接件(30)及第四连接件(33)还可以是金属片。

在一个实施例中，第一半桥正电极层(1)的正电极引出端点(22)分布在第一半桥上桥臂芯片(2)两侧，第一半桥交流侧电极层(5)的交流引出端点(25)分布在第一半桥下桥臂芯片(7)侧边，第一半桥负电极层(6a、6b)的负电极引出端点(26a、26b)分布在第一半桥下桥臂芯片(7)两侧，第二半桥正电极层(10)的正电极引出端点(31)分布在第二半桥上桥臂芯片(11)两侧，第二半桥交流侧电极层(14)的交流引出端点(32)分布在第一半桥下桥臂芯片(15)侧边，第二半桥负电极层(6c、6d)的负电极引出端点(26c、26d)分布在第二半桥下桥臂芯片(15)两侧。正电极层的正电极引出端子分布在上桥臂芯片的两侧，负电极层的负电极引出端子在下桥臂芯片的两侧，形成双回路布局，且正、负电机引出端子相互靠近，通过互感抵消降低换流回路的寄生电感，进而减小开关损耗和开关时的电压尖峰，提高功率模块的开关性能。

本发明中的第一半桥上桥臂驱动金属层(3)通过连接件(如键合线等)与第一半桥上桥臂开关芯片(2)的第一控制端电连接，为第一半桥上桥臂开关芯片(2)的第一控制端提供驱动信号，设置有第一半桥上桥臂驱动引出端点(23)。第一半桥上桥臂源极电极层(4)通过连接件(如键合线等)与第一半桥上桥臂开关芯片(2)的第一输出端电连接，以构成开尔文源极，设置有第一半桥上桥臂源极引出端点(24)。第一半桥下桥臂驱动金属层(8)通过连接件(如键合线等)与第一半桥下桥臂开关芯片(7)的第二控制端电连接，为第一半桥下桥臂开关芯片(7)的第二控制端提供驱动信号，设置有第一半桥下桥臂驱动引出端点(28)。第一半桥下桥臂源极电极层(9)通过连接件(如键合线等)与第一半桥下桥臂开关芯片(7)的第二输出端电连接，以构成开尔文源极，设置有第一半桥下桥臂源极引出端点(29)。第二半桥上桥臂驱动金属层(13)通过连接件(如键合线等)与第二半桥上桥臂开关芯片(11)的第三控制端电连接，为第二半桥上桥臂开关芯片(11)的第三控制端提供驱动信号，设置有第二半桥上桥臂驱动引出端点(31)。第二半桥上桥臂源极电极层(12)通过连接件(如键合线等)与第二半桥上桥臂开关芯片(11)的第三输出端电连接，以构成开尔文源极，设置有第二半桥上桥臂源极引出端点(32)。第二半桥下桥臂驱动金属层(16)通过连接件(如键合线等)与第二半桥下桥臂开关芯片(15)的第四控制端电连接，为第二半桥下桥臂开关芯片(15)的第四控制端提供驱动信号，设置有第二半桥下桥臂驱动引出端点(34)。第二半桥下桥臂源极电极层(17)通过连接件(如键合线等)与第二半桥下桥臂开关芯片(15)的第四输出端电连接，以构成开尔文源极，设置有第二半桥下桥臂源极引出端点(35)。

为了对功率模块进行温度监测，基板上还可以设置有热敏电阻电极层(18、19)，热敏电阻电极层(18、19)沿第一方向排布，热敏电阻电极层(18、19)上设置有热敏电阻电极引出端点(36、37)。

在一个实施例中，如图3所示，功率模块还包括第一端子件(38)、第二端子件(41)、第三端子件(42a、42b、42c、42d)、第四端子件(48)、第五端子件(45)、第六端子件(40)、第七端子件(39)、第八端子件(44)、第九端子件(43)、第十端子件(49)、第十一端子件(50)、第十二端子件(47)、第十三端子件(46)、第十四端子件(51)和第十五端子件(52)。第一端子件(38)的一端与第一半桥正电极层(1)电连接，第一端子件(38)的另一端延伸出基板(20)的上方，用于实现第一半桥正电极层(1)从功率模块的外部接入电信号。第二端子件(41)的一端与第一半桥交流侧电极层(5)电连接，第二端子件(41)的另一端延伸出基板(20)的上方，用于实现第一半桥交流侧电极层(5)从功率模块的外部接入电信号。第三端子件(42a、42b、42c、42d)的一端与负电极层(6a、6b、6c、6d)电连接，第三端子件(42a、42b、42c、42d)的另一端延伸出基板(20)的上方，用于实现负电极层(6a、6b、6c、6d)从功率模块的外部接入电信号。第四端子件(48)的一端与第二半桥交流侧电极层(14)电连接，第四端子件(48)的另一端延伸出基板(20)的上方，用于实现第二半桥交流侧电极层(14)从功率模块的外部接入电信号。第五端子件(45)的一端与第二半桥正电极层(10)电连接，第五端子件(45)的另一端延伸出基板(20)的上方，用于实现第二半桥正电极层(10)从功率模块的外部接入电信号。第六端子件(40)的一端与第一半桥上桥臂源极电极层(4)电连接，第六端子件(40)的另一端延伸出基板(20)的上方，用于实现第一半桥上桥臂源极电极层(4)向功率模块的外部接出，以构成开尔文源极。第七端子件(39)的一端与第一半桥上桥臂驱动电极层(3)电连接，第七端子件(39)的另一端延伸出基板(20)的上方，用于实现第一半桥上桥臂驱动电极层(3)从功率模块的外部接入上桥臂驱动信号，提供第一半桥上桥臂开关芯片(2)第一控制端驱动信号。第八端子件(44)的一端与第一半桥下桥臂源极电极层(9)电连接，第八端子件(44)的另一端延伸出基板(20)的上方，用于实现第一半桥下桥臂源极电极层(9)向功率模块的外部接出，以构成开尔文源极。第九端子件(43)的一端与第一半桥下桥臂驱动电极层(8)电连接，第九端子件(43)的另一端延伸出基板(20)的上方，用于实现第一半桥下桥臂驱动电极层(8)从功率模块的外部接入下桥臂驱动信号，提供第一半桥下桥臂开关芯片(7)第二控制端驱动信号。第十端子件(49)的一端与第二半桥下桥臂驱动电极层(16)电连接，第十端子件(49)的另一端延伸出基板(20)的上方，用于实现第二半桥下桥臂驱动电极层(16)从功率模块的外部接入下桥臂驱动信号，提供第二半桥下桥臂开关芯片(15)第四控制端驱动信号。第十一端子件(50)的一端与第二半桥下桥臂源极电极层(17)电连接，第十一端子件(50)的另一端延伸出基板(20)的上方，用于实现第二半桥下桥臂源极电极层(17)向功率模块的外部接出，以构成开尔文源极。第十二端子件(47)的一端与第二半桥上桥臂源极电极层(12)电连接，第十二端子件(47)的另一端延伸出基板(20)的上方，用于实现第二半桥上桥臂源极电极层(12)向功率模块的外部接出，以构成开尔文源极。第十三端子件(46)的一端与第二半桥上桥臂驱动电极层(13)电连接，第十三端子件(46)的另一端延伸出基板(20)的上方，用于实现第二半桥上桥臂驱动电极层(13)从功率模块的外部接入上桥臂驱动信号，提供第二半桥上桥臂开关芯片(11)第三控制端驱动信号。第十四端子件(51)、第十五端子件(52)与热敏电阻电机引出端点(36、37)电连接，第十四端子件(51)、第十五端子件(52)的另一端延伸出基板(20)的上方，用于热敏电阻电极引出端点向功率模块的外部接出，以方便外部电路测量模块温度。

第一端子件(38)、第二端子件(41)、第三端子件(42a、42b、42c、42d)、第四端子件(48)、第五端子件(45)、第六端子件(40)、第七端子件(39)、第八端子件(44)、第九端子件(43)、第十端子件(49)、第十一端子件(50)、第十二端子件(47)、第十三端子件(46)、第十四端子件(51)和第十五端子件(52)都向基板(20)的上方(背离基板一侧)引出，便于功率模块与承载功率模块的电路板连接，缩短二者之间的连接路径。

本发明提供的多芯片并联的功率模块，包含两个半桥电路，可仅通过改变模块端子件在外部电路的连接方式，实现多种功能。第一半桥对应回路为：第一半桥正电极层-第一半桥上桥臂开关芯片-第一半桥交流侧电极层-第一半桥下桥臂开关芯片-负电极层；第二半桥对应回路为：第二半桥正电极层-第二半桥上桥臂开关芯片-第二半桥交流侧电极层-第二半桥下桥臂开关芯片-负电极层。当第一半桥正极端子和第二半桥正极端子接入不同电路且第一半桥交流端子和第二半桥交流端子间接入电感时，可实现四开关BUCK-BOOST电路；当第一半桥正极端子和第二半桥正极端子接入相同电路且第一半桥交流端子和第二半桥交流端子接入相同电路时，可实现两芯片并联的半桥电路；使得功率模块的功能更加丰富，应用场景更加广泛，解决了传统的功率模块只能实现单一电路功能，在电路功能需求丰富的应用场景难以适用的技术问题。

同时，本发明提供的多芯片并联的功率模块，正电极层的正电极引出端子分布在上桥臂芯片的两侧，负电极层的负电极引出端子在下桥臂芯片的两侧，形成双回路布局，且正、负电机引出端子相互靠近，通过互感抵消降低换流回路的寄生电感，进而减小开关损耗和开关时的电压尖峰，提高功率模块的开关性能。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“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，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

本发明中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多芯片并联的功率模块，其特征在于，包括：

第一半桥上桥臂开关芯片，第一半桥上桥臂开关芯片设有第一控制端、第一输入端和第一输出端；

第一半桥上桥臂驱动金属层，第一半桥上桥臂驱动金属层与第一控制端连接；

第一半桥上桥臂源极电极层，第一半桥上桥臂源极电极层与第一输出端连接；

第一半桥正电极层，第一半桥正电极层与第一输入端连接；

第一半桥下桥臂开关芯片，第一半桥下桥臂开关芯片设有第二控制端、第二输入端和第二输出端；

第一半桥下桥臂驱动金属层，第一半桥下桥臂驱动金属层与第二控制端连接；

第一半桥下桥臂源极电极层，第一半桥下桥臂源极电极层与第二输出端连接；

第一半桥交流侧电极层，第一半桥交流侧电极层分别与第一输出端和第二输入端连接；

第二半桥上桥臂开关芯片，第二半桥上桥臂开关芯片设有第三控制端、第三输入端和第三输出端；

第二半桥上桥臂驱动金属层，第二半桥上桥臂驱动金属层与第三控制端连接；

第二半桥上桥臂源极电极层，第二半桥上桥臂源极电极层与第三输出端连接；

第二半桥正电极层，第二半桥正电极层与第三输入端连接；

第二半桥下桥臂开关芯片，第二半桥下桥臂开关芯片设有第四控制端、第四输入端和第四输出端；

第二半桥下桥臂驱动金属层，第二半桥下桥臂驱动金属层与第四控制端连接；

第二半桥下桥臂源极电极层，第二半桥下桥臂源极电极层与第四输出端连接；

第二半桥交流侧电极层，第二半桥交流侧电极层分别与第三输出端和第四输入端连接；

负电极层，负电极层分别与第二输出端和第四输出端连接；

基板，第一半桥上桥臂开关芯片、第一半桥上桥臂驱动金属层、第一半桥上桥臂源极电极层、第一半桥正电极层、第一半桥下桥臂开关芯片、第一半桥下桥臂驱动金属层、第一半桥下桥臂源极电极层、第一半桥交流侧电极层、第二半桥上桥臂开关芯片、第二半桥上桥臂驱动金属层、第二半桥上桥臂源极电极层、第二半桥正电极层、第二半桥下桥臂开关芯片、第二半桥下桥臂驱动金属层、第二半桥下桥臂源极电极层、第二半桥交流侧电极层、负电极层均设置在基板上，且第一半桥上桥臂驱动金属层、第一半桥上桥臂源极电极层、第一半桥正电极层、第一半桥下桥臂驱动金属层、第一半桥下桥臂源极电极层、第一半桥交流侧电极层、第二半桥上桥臂驱动金属层、第二半桥上桥臂源极电极层、第二半桥正电极层、第二半桥下桥臂驱动金属层、第二半桥下桥臂源极电极层、第二半桥交流侧电极层及负电极层同层设置。

2.根据权利要求1所述的多芯片并联的功率模块，其特征在于，第一半桥上桥臂开关芯片包括第一IGBT，第一IGBT的栅电极作为第一半桥上桥臂开关芯片的第一控制端与第一半桥上桥臂驱动金属层连接，第一IGBT的源极作为第一半桥上桥臂开关芯片的第一输出端与第一半桥上桥臂源极电极层及第一半桥交流侧电极层连接，第一IGBT的漏极作为第一半桥上桥臂开关芯片的第一输入端与第一半桥正电极层连接。

3.根据权利要求2所述的多芯片并联的功率模块，其特征在于，第一半桥下桥臂开关芯片包括第二IGBT，第二IGBT的栅电极作为第一半桥下桥臂开关芯片的第二控制端与第一半桥下桥臂驱动金属层连接，第二IGBT的源极作为第一半桥下桥臂开关芯片的第二输出端与负电极层连接，第二IGBT的漏极作为第一半桥下桥臂开关芯片的第二输入端与第一半桥交流侧电极层连接。

4.根据权利要求3所述的多芯片并联的功率模块，其特征在于，第二半桥上桥臂开关芯片包括第三IGBT，第三IGBT的栅电极作为第二半桥上桥臂开关芯片的第三控制端与第二半桥上桥臂驱动金属层连接，第三IGBT的源极作为第二半桥上桥臂开关芯片的第三输出端与第二半桥上桥臂源极电极层及第二半桥交流侧电极层连接，第三IGBT的漏极作为第二半桥上桥臂开关芯片的第三输入端与第二半桥正电极层连接。

5.根据权利要求4所述的多芯片并联的功率模块，其特征在于，第二半桥下桥臂开关芯片包括第四IGBT，第四IGBT的栅电极作为第二半桥下桥臂开关芯片的第四控制端与第二半桥下桥臂驱动金属层连接，第四IGBT的源极作为第二半桥下桥臂开关芯片的第四输出端与负电极层连接，第四IGBT的漏极作为第二半桥下桥臂开关芯片的第四输入端与第二半桥交流侧电极层连接。

6.根据权利要求1所述的多芯片并联的功率模块，其特征在于，第一半桥正电极层和第二半桥正电极层沿第二方向排布，且关于第一方向中轴线对称；

第一半桥交流侧电极层、第二半桥交流侧电极层及负电极层沿第二方向排布，且关于第一方向中轴线对称；

第一半桥上桥臂源极电极层、第一半桥上桥臂驱动电极层、第二半桥上桥臂源极电极层、第二半桥上桥臂驱动电极层沿第二方向排布，且关于第一方向中轴线对称；

第一半桥下桥臂源极电极层、第一半桥下桥臂驱动电极层、第二半桥下桥臂源极电极层、第二半桥下桥臂驱动电极层沿第二方向排布，且关于第一方向中轴线对称。

7.根据权利要求1所述的多芯片并联的功率模块，其特征在于，第一半桥上桥臂开关芯片设置在第一半桥正电极层背离基板的一侧上；

第一半桥下桥臂开关芯片设置在第一半桥交流侧电极层背离基板的一侧上；

第二半桥上桥臂开关芯片设置在第二半桥正电极层背离基板的一侧上；

第二半桥下桥臂开关芯片设置在第二半桥交流侧电极层背离基板的一侧上。

8.根据权利要求1所述的多芯片并联的功率模块，其特征在于，第一半桥正电极层的正电极引出端点分布在第一半桥上桥臂芯片两侧，第一半桥交流侧电极层的交流引出端点分布在第一半桥下桥臂芯片侧边，第一半桥负电极层的负电极引出端点分布在第一半桥下桥臂芯片两侧，第二半桥正电极层的正电极引出端点分布在第二半桥上桥臂芯片两侧，第二半桥交流侧电极层的交流引出端点分布在第一半桥下桥臂芯片侧边，第二半桥负电极层的负电极引出端点分布在第二半桥下桥臂芯片两侧。

9.根据权利要求1所述的多芯片并联的功率模块，其特征在于，还包括：

第一连接件，第一连接件分别与第一半桥上桥臂开关芯片第一输出端、第一半桥交流侧电极层连接；

第二连接件，第二连接件分别与第一半桥下桥臂开关芯片第二输出端、负电极层连接；

第三连接件，第三连接件分别与第二半桥上桥臂开关芯片第三输出端、第二半桥交流侧电极层连接；

第四连接件，第四连接件分别与第二半桥下桥臂开关芯片第四输出端、负电极层连接。

10.根据权利要求1所述的多芯片并联的功率模块，其特征在于，还包括：第一端子件、第二端子件、第三端子件、第四端子件、第五端子件、第六端子件、第七端子件、第八端子件、第九端子件、第十端子件、第十一端子件、第十二端子件、第十三端子件、第十四端子件和第十五端子件；

第一端子件的一端与第一半桥正电极层连接，第一端子件的另一端延伸出基板的上方；

第二端子件的一端与第一半桥交流侧电极层连接，第二端子件的另一端延伸出基板的上方；

第三端子件的一端与负电极层连接，第三端子件的另一端延伸出基板的上方；

第四端子件的一端与第二半桥交流侧电极层连接，第四端子件的另一端延伸出基板的上方；

第五端子件的一端与第二半桥正电极层连接，第五端子件的另一端延伸出基板的上方；

第六端子件的一端与第一半桥上桥臂源极电极层连接，第六端子件的另一端延伸出基板的上方；

第七端子件的一端与第一半桥上桥臂驱动电极层连接，第七端子件的另一端延伸出基板的上方；

第八端子件的一端与第一半桥下桥臂源极电极层连接，第八端子件的另一端延伸出基板的上方；

第九端子件的一端与第一半桥下桥臂驱动电极层连接，第九端子件的另一端延伸出基板的上方；

第十端子件的一端与第二半桥下桥臂驱动电极层连接，第十端子件的另一端延伸出基板的上方；

第十一端子件的一端与第二半桥下桥臂源极电极层连接，第十一端子件的另一端延伸出基板的上方；

第十二端子件的一端与第二半桥上桥臂源极电极层连接，第十二端子件的另一端延伸出基板的上方；

第十三端子件的一端与第二半桥上桥臂驱动电极层连接，第十三端子件的另一端延伸出基板的上方；

第十四端子件、第十五端子件与热敏电阻电机引出端点连接，第十四端子件、第十五端子件的另一端延伸出基板的上方。