CN204518317U - 驱动电路复合屏蔽装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及IGBT与驱动单元间的屏蔽及隔离技术，具体为一种驱动电路复合屏蔽装置。解决了目前IGBT与驱动单元之间电磁干扰不能完全屏蔽且不能隔离高压干扰的技术问题。一种驱动电路复合屏蔽装置，包括一层金属屏蔽板，两层绝缘板以及将这三层板压封为一体的绝缘保护膜。金属屏蔽板由1~1.5mm厚的6061铝合金板材加工制成、紧贴金属屏蔽板两侧为由绝缘材料GPO-3加工制成的厚度为1~1.5mm绝缘层，利用高耐压的绝缘保护膜将金属屏蔽层和两层绝缘层压封在成为一体；复合屏蔽板上开有驱动板安装孔；金属层上下左右四个边的金属部分分段向外延伸，延伸部分开有安装孔。本实用新型能减少交变磁场对驱动板低压信号的干扰，提高IGBT工作的可靠性；还能满足高达10000V的电气耐压绝缘条件。

Description

驱动电路复合屏蔽装置

技术领域

本实用新型涉及IGBT与驱动单元间的屏蔽绝缘隔离技术，具体为一种驱动电路复合屏蔽装置。

背景技术

随着电流，电压等级不断提高，IGBT成为交流传动机车环境中的变流器装置中的理性工作器件，而高压大电流IGBT的开通与关断，是完成功率单元功能变换的关键。驱动单元用来控制IGBT开关和保护IGBT，所以驱动电路对整个变流器有着重要影响。牵引控制单元Traction Control Unit（以下简称TCU）发出控制信号传递给驱动电路（驱动板），驱动电路再发出信号控制IGBT开关，IGBT工作状态通过驱动板的反馈信号传递给TCU，出现故障及时进行保护。所以信号传递的品质对IGBT的控制和保护起到至关重要的作用，如果输入信号受到干扰，直接造成IGBT的损坏，甚至爆炸。目前，驱动板至IGBT的信号通过电缆进行传输，而二者之间是电磁干扰最严重的地方，所以做好驱动板与IGBT之间屏蔽工作尤为重要。

目前驱动板与IGBT之间的屏蔽采用如下技术方案：1）只采取绝缘隔离措施，不设置专门的屏蔽层；

2）采用金属屏蔽板和绝缘板分立的模式。

但是这些技术存在如下缺点：

1）不设置屏蔽层，对高压大电流电路，电磁屏蔽效果很差，IGBT容易损坏；

2）采用金属屏蔽板和绝缘板分立的模式，占用很大的空间，系统很臃肿，不能满足空间体积要求。

因此非常需要一种能够又省空间，又有效屏蔽驱动板对IGBT的电磁干扰以及高压干扰的装置。

发明内容

    本实用新型为解决目前IGBT与驱动单元之间电磁干扰不能完全屏蔽且不能隔离高压干扰的技术问题，提供一种驱动电路复合屏蔽装置。

本实用新型是采用以下技术方案实现的：一种驱动电路复合屏蔽装置，包括一个复合屏蔽板，复合屏蔽板由型材为6061铝合金制成的1～1.5mm厚的金属层、紧贴金属层两侧固定的由绝缘材料GPO-3制成的厚度为1~1.5mm绝缘层以及复合在两侧绝缘层外表面的绝缘保护膜组成；复合屏蔽板外表面上开有驱动板安装孔；金属层上下左右四个边均部分向外延伸，延伸部分开有安装引脚。

电磁兼容性是产品质量重要的指标之一。为降低交变电场对敏感电路的耦合干扰电压，可以在干扰源和敏感电路之间设置导电性好的金属屏蔽体，并将金属屏蔽体接地。当干扰电磁场的频率较高时，利用低电阻率的金属材料中产生的涡流，形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果；当干扰电磁波的频率较低时，要求采用高导磁率的材料，从而使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽的空间去。一般采用电屏蔽体的厚度不必过大，而以趋肤深度和结构强度为主要考虑因素。

复合屏蔽板由五层结构组成，一层采用导电性良好，成本较低的1～1.5mm厚型材为6061的铝合金（金属层），作为驱动电路复合屏蔽装置的屏蔽主体；另一层采用绝缘和机械性能良好的绝缘材料GPO-3，厚度为1～1.5mm,压制在金属层的两侧，用于防止局部放电和高压隔离；另两绝缘层外表面各复合一层绝缘保护膜，对驱动电路实现电气绝缘和压封为一体的作用。铝合金与绝缘层的材质以及厚度的选择能够在综合成本低廉的前提下起到最大限度屏蔽驱动板与IGBT之间电磁干扰的作用。

进一步的，复合屏蔽板的外表面中部靠近上下顶端的位置分别固定有一个绝缘槽；驱动板安装孔为绝缘通孔。

驱动板安装孔为绝缘通孔，实现电气绝缘；在复合屏蔽板中间开口处贴上绝缘槽，增加框架到驱动板的爬电距离；复合屏蔽板伸出的安装引脚为屏蔽主体（金属层）的边角，安装在金属框架上，从而实现电场屏蔽。

本实用新型所采用的技术方案解决了三个问题：1）由于高压交流母排工作时产生的电磁场对驱动板低压信号产生干扰，所以本实用新型采用一种电导率好的金属材料作为复合屏蔽板的主体（即金属层）；2）由于受模块外形限制，驱动板离模块高压信号比较近，避免由于金属屏蔽板的尖角与复合母排的部分尖角之间产生放电现象，采用一种绝缘性能好的绝缘材料，并压制在金属层两侧；3）受模块结构限制，驱动板离框架和金属材料（金属层）比较近，满足不了电气绝缘条件，所以在屏蔽板表面增加一种绝缘槽和绝缘保护膜，以满足电气绝缘要求。

本实用新型具有如下技术优点：

1）减少交变磁场对驱动板低压信号的干扰，提高IGBT工作的可靠性；

2）体积小，节省空间，并能满足电气绝缘条件；

3）由于受模块结构约束，满足不了爬电距离和电气间隙，复合屏蔽装置增加了爬电距离和电气间隙，有效解决了此问题。

附图说明

图1 本实用新型主视结构示意图。

图2本实用新型侧视结构示意图。

图3本实用新型复合屏蔽板剖视示意图。

1-复合屏蔽板，2-金属层，3-绝缘层，4-绝缘保护膜，5-驱动板安装孔，6-安装引脚，7-绝缘槽。

具体实施方式

一种驱动电路复合屏蔽装置，包括一个复合屏蔽板1，复合屏蔽板1由型材为6061铝合金制成的1~1.5mm（可选择1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm）厚的金属层2、紧贴金属层2两侧的由绝缘材料GPO-3制成的厚度为1~1.5mm（可选择1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm）绝缘层3以及复合在绝缘层3外表面的绝缘保护膜4组成；复合屏蔽板1外表面上开有驱动板安装孔5；金属层2上下左右四个边均部分向外延伸，延伸部分开有安装引脚6。图1中复合屏蔽板的各个边部分的向外延伸，如右边只是部分向外延伸，而左边则整体向外延伸。

复合屏蔽板1的外表面中部靠近上下顶端的位置分别固定有一个绝缘槽7；驱动板安装孔5为绝缘通孔。

所述绝缘槽7呈L型结构，所述上下两个绝缘槽7以复合屏蔽板1水平中心线为对称轴上下对称设置。如图1所述，L形的绝缘槽上下对称设置，上方的绝缘槽7其竖直段位于水平段的上方；而下方的绝缘槽7其竖直段位于水平段的上方。绝缘槽突出于复合屏蔽板的外表面，可以进一步提高复合绝缘板的电气绝缘性能。

所述绝缘保护膜4采用聚酰亚胺或聚乙烯或聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯制成。该种材料绝缘效果好，且成本低廉。将上述材料复合在复合屏蔽板表面的技术是本领域的公知技术。

Claims (4)

1.一种驱动电路复合屏蔽装置，其特征在于，包括一个复合屏蔽板（1），复合屏蔽板（1）由型材为6061铝合金制成的1～1.5mm厚的金属层（2）、紧贴金属层（2）两侧固定的由绝缘材料GPO-3制成的厚度为1~1.5mm绝缘层（3）以及复合在两侧绝缘层（3）外表面的绝缘保护膜（4）组成；复合屏蔽板（1）外表面上开有驱动板安装孔（5）；金属层（2）上下左右四个边均部分向外延伸，延伸部分开有安装引脚（6）。

2.如权利要求1所述的驱动电路复合屏蔽装置，其特征在于，复合屏蔽板（1）的外表面中部靠近上下顶端的位置分别固定有一个绝缘槽（7）；驱动板安装孔（5）为绝缘通孔。

3.如权利要求2所述的驱动电路复合屏蔽装置，其特征在于，所述绝缘槽（7）呈L型结构，所述上下两个绝缘槽（7）以复合屏蔽板（1）水平中心线为对称轴上下对称设置。

4.如权利要求1或2所述的驱动电路复合屏蔽装置，其特征在于，所述绝缘保护膜（4）采用聚酰亚胺或聚乙烯或聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯制成。