CN118263739A - 一种面向功率模块老化测试的多层交错叠层母排结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种面向功率模块老化测试的多层交错叠层母排结构，包括：叠层母排，由多层正负极母排交错组成，呈Z型布局；输入连接装置，与直流电源并联，将直流电进行稳压滤波，并输入叠层母排；输出连接装置，与叠层母排Z型的同一端连接，输出直流电；功率模块，通过输出连接装置与叠层母排紧密连接，通入直流电并对功率模块的通断操作，完成在功率模块老化测试中对关断电压尖峰的抑制。本发明设计具有紧凑的结构和较高的电气连接密度，可应用于电子设备和电气系统中，满足不同的电流容量、电压等级和信号要求等方面的需求。
Description
技术领域
本发明属于电力装置技术领域，具体涉及一种面向功率模块老化测试的多层交错叠层母排结构。
背景技术
叠层母排，也称为层压母排、汇流排，是一种电气连接元件，在电子设备和电气系统中起到传输电力和信号的作用。它们通常用于将电源连接到电路板上的各个组件，或将信号传输到不同的电子模块。叠层母排的设计可以根据具体需求进行定制，以满足电流容量、电压等级和信号要求等方面的要求。
叠层母排可以在一个紧凑的空间内提供大量的电气连接。相比传统的单根导线，叠层母排可以减少电路板上的布线和连接线的数量，从而节省空间并提高整体电气连接密度。常规的叠层母排应用在功率模块的老化测试时，如SiC MOSFET，由于其开关频率较高，导致功率半导体器件的关断电压尖峰更高，影响系统的测试性能和测试安全性。因此，可通过进一步降低叠层母排的寄生电感参数，从而减小换流时功率器件两端的尖峰过电压，提高器件运行的稳定性与可靠性。叠层母排通过其叠层结构中存在方向相反的高频电流，有效降低了寄生电感参数，这种叠层结构具有抑制寄生电感的能力。因此，为了尽可能降低换流回路的寄生电感，必须寻求方法来最大化扩大叠层区域。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明一种面向功率模块老化测试的多层交错叠层母排结构，最大化扩大叠层区域。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种面向功率模块老化测试的多层交错叠层母排结构，包括：
叠层母排，由多层正负极母排交错组成，呈Z型布局；
输入连接装置，与直流电源并联，将直流电进行稳压滤波，并输入所述叠层母排；
输出连接装置，与叠层母排Z型的同一端连接，输出所述直流电；
功率模块，通过所述输出连接装置与所述叠层母排紧密连接，通入所述直流电并对功率模块进行通断操作，完成在功率模块老化测试中对关断电压尖峰的抑制。
优选的，所述叠层母排包括多层正极母排和多层负极母排，采用单个的正极、负极母排交错叠层的结构；
在所述叠层母排的一端有两个相邻排列的所述输入连接装置正极接口，亦有两个输入连接装置负极接口，使用螺丝分别连接至输入连接装置的正极和负极。
优选的，所述叠层母排的中心设有两个成对的端子，分别通过叠层母排内部连接正极母排和负极母排，用以安装吸收电容。
优选的，所述输入连接装置为电容板，包括多个并联电容，具有两个输出正极端子和两个输出负极端子，且焊接有直流电源正负极输入端子。
优选的，所述直流电源的正负极分别同所述电容板的正负极输入端子相连，电容板与直流电源并联用以稳定母线电压。
优选的，所述输出连接装置为压接件，包括直流母线正极输出和直流母线负极输出，且位于所述叠层母排的同一端。
优选的，所述功率模块为基于IGBT的三相H桥功率模块，包括与叠层母排正极输出连接的上桥臂集电极以及与叠层母排负极输出连接的下桥臂发射极。
优选的，当所述基于IGBT的三相H桥功率模块在快速通断时，由于连接导线和电路中杂散电感的存在，在IGBT两端产生关断电压尖峰。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：叠层母排，由多层正负极母排交错组成，呈Z型布局；输入连接装置，与直流电源并联，将直流电进行稳压滤波，并输入叠层母排；输出连接装置，与叠层母排Z型的同一端连接，输出直流电；功率模块，通过输出连接装置与叠层母排紧密连接，通入直流电并对功率模块的通断操作，完成在功率模块老化测试中对关断电压尖峰的抑制。叠层母排的各导电板之间压接紧密，增大叠层母排的叠层区域，叠层母排连接面积大，有效节省空间，结构紧凑，且减小寄生电感和线路电阻，降低换流时功率模块上的关断电压尖峰，有效地分散和传导电力电子设备产生的热量，提高了器件运行的稳定性与可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的面向功率模块老化测试的多层交错叠层母排结构示意图；
图2为本发明实施例的单个正极母排的结构示意图；
图3为本发明实施例的单个负极母排的结构示意图；
图4为本发明实施例的多层交错叠层母排的结构示意图；
图5为本发明实施例的电容板结构示意图；
图6为本发明实施例使用的三相H桥功率模块结构示意图；
附图标记说明：1、电容板；2、叠层母排；3、三相H桥功率模块；4、压接件；5、车规级电容；6、螺丝口；7、信号线接插件；8、叠层母排正极输出；9、电容一负极；10、电容一正极；11、电容二负极；12、电容二正极；13、电容板正极；14、电容板负极；15、叠层母排负极输出；16、集电极；17、发射极；18、叠层母排正极绝缘端；19、叠层母排负极绝缘端。
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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。
实施例一
如图1所示，一种面向功率模块老化测试的多层交错叠层母排结构，包括：
叠层母排2，由多层正负极母排交错组成，呈Z型布局；
进一步的实施方式在于，叠层母排2包括多层正极母排和多层负极母排，采用单个的正极、负极母排交错叠层的结构。如图2所示，。单个正极母排包括一个叠层母排2正极输出8，通过输入连接装置即压接件4以连接IGBT模块的正极引脚；端子10、12、13允许与外接电路实现电气连接，端子18的绝缘性能良好，绝缘的端子无法与外界直接连接而仅作为一个过孔。
如图3所示，单个负极母排包括一个负极压接件2，用以连接IGBT模块的负极引脚；端子9、11、14允许与外接电路实现电气连接，端子19的绝缘性能良好，绝缘的端子无法与外界直接连接而仅作为一个过孔。
在叠层母排2的一端有两个相邻排列的输入连接装置正极接口，亦有两个输入连接装置负极接口，使用螺丝分别连接至输入连接装置的正极和负极。
进一步的实施方式在于，叠层母排2的中心设有两个成对的端子，分别通过叠层母排2内部连接正极母排和负极母排，用以安装吸收电容来进一步抑制IGBT通断过程的电压尖峰。
在本实施例中，使用的叠层母排2有8片单个的母排，其中4个为正极母排，4个为负极母排。
输入连接装置，与直流电源并联，将直流电进行稳压滤波，并输入叠层母排2；
进一步的实施方式在于，输入连接装置为电容板1，包括多个并联电容，具有两个输出正极端子和两个输出负极端子，且焊接有直流电源正负极输入端子。
进一步的实施方式在于，直流电源的正负极分别同电容板1的正负极输入端子相连，电容板1与直流电源并联用以稳定母线电压。
输出连接装置，与叠层母排2Z型的同一端连接，输出直流电；
进一步的实施方式在于，输出连接装置为压接件4，包括直流母线正极输出和直流母线负极输出，且位于叠层母排2的同一端。
功率模块3，通过输出连接装置与叠层母排2紧密连接，通入直流电并对功率模块3进行通断操作，完成在功率模块3老化测试中对关断电压尖峰的抑制。
进一步的实施方式在于，功率模块3为基于IGBT的三相H桥功率模块3，包括与叠层母排2正极输出连接的上桥臂集电极以及与叠层母排2负极输出连接的下桥臂发射极17。
进一步的实施方式在于，当基于IGBT的三相H桥功率模块3在快速通断时，由于连接导线和电路中杂散电感L的存在，在IGBT两端产生关断电压尖峰，其公式为：
i代表电流，t代表时间，过高的电压尖峰会损坏开关器件，影响系统的正常运行，造成安全隐患，本发明专利设计的多层交错叠层母排2在降低电路的杂散电感上有着十分优越的效果，很好的降低了IGBT的关断电压尖峰。
图4所示为本发明多层交错叠层母排2的结构示意图。通过折弯的设计使此叠层母排2更适合在本系统中的使用，其整体呈现Z型。此叠层母排2包括8层母排，其中4层为正极母排，4层为负极母排，采用正-负-正-负的结构叠加在一起，每层母排之间相互绝缘，无电气连接。叠层使用时，正极或负极的单个母排的可导电区域在外接电容时只会出现在同一个过孔，不会出现正负极相互影响造成短路现象，因此端子9、10和端子11、12可外接吸收电容的两端。在本实施例中，正极叠层母排2未绝缘的端子13连接了电容板1的正极，负极叠层母排2未绝缘的端子14连接了电容板1的负极，此过程亦不会出现正负极相互影响造成短路现象。
图5为本发明的电容板1结构示意图。电容板1的作用是稳定直流电压，去除电压中存在的高次谐波，减少干扰。其中系统使用的车规级电容5，其稳压滤波效果好；螺丝口6，用以连接各部分模块；信号线接口区7，用于采样和输出信息；连接叠层母排2对应的电容板1正极13和负极端子14。
图6为本发明使用的三相H桥功率模块3结构示意图。其中三相H桥集电极16，三相H桥发射极17，使用压接件4将叠层母排2的8、15端子分别与16、17紧密压接，起到固定与连接的作用，测试功率模块3时更加的方便。
以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种面向功率模块老化测试的多层交错叠层母排结构，其特征在于，包括：
叠层母排，由多层正负极母排交错组成，呈Z型布局；
输入连接装置，与直流电源并联，将直流电进行稳压滤波，并输入所述叠层母排；
输出连接装置，与叠层母排Z型的同一端连接，输出所述直流电；
功率模块，通过所述输出连接装置与所述叠层母排紧密连接，通入所述直流电并对功率模块进行通断操作，完成在功率模块老化测试中对关断电压尖峰的抑制。
2.根据权利要求1所述的面向功率模块老化测试的多层交错叠层母排结构，其特征在于，所述叠层母排包括多层正极母排和多层负极母排，采用单个的正极、负极母排交错叠层的结构；
在所述叠层母排的一端有两个相邻排列的所述输入连接装置正极接口，亦有两个输入连接装置负极接口，使用螺丝分别连接至输入连接装置的正极和负极。
3.根据权利要求2所述的面向功率模块老化测试的多层交错叠层母排结构，其特征在于，所述叠层母排的中心设有两个成对的端子，分别通过叠层母排内部连接正极母排和负极母排，用以安装吸收电容。
4.根据权利要求1所述的面向功率模块老化测试的多层交错叠层母排结构，其特征在于，所述输入连接装置为电容板，包括多个并联电容，具有两个输出正极端子和两个输出负极端子，且焊接有直流电源正负极输入端子。
5.根据权利要求4所述的面向功率模块老化测试的多层交错叠层母排结构，其特征在于，所述直流电源的正负极分别同所述电容板的正负极输入端子相连，电容板与直流电源并联用以稳定母线电压。
6.根据权利要求1所述的面向功率模块老化测试的多层交错叠层母排结构，其特征在于，所述输出连接装置为压接件，包括直流母线正极输出和直流母线负极输出，且位于所述叠层母排的同一端。
7.根据权利要求1所述的面向功率模块老化测试的多层交错叠层母排结构，其特征在于，所述功率模块为基于IGBT的三相H桥功率模块，包括与叠层母排正极输出连接的上桥臂集电极以及与叠层母排负极输出连接的下桥臂发射极。
8.根据权利要求7所述的面向功率模块老化测试的多层交错叠层母排结构，其特征在于，当所述基于IGBT的三相H桥功率模块在快速通断时，由于连接导线和电路中杂散电感的存在，在IGBT两端产生关断电压尖峰。
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