CN207098939U - 具有简易屏蔽装置的功率模块及简易屏蔽装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有简易屏蔽装置的功率模块，包括水冷散热基板（2），所述水冷散热基板（2）左右两侧安装高压器件（4），两侧的高压器件（4）分别位于相应侧的金属框架（5）内，所述金属框架（5）固定于水冷散热基板（2）上两侧的金属框架（5）外分别安装屏蔽支撑板（1）和盖板（6），两侧的屏蔽支撑板（1）外分别安装低压驱动板（3），所述屏蔽支撑板（1）和低压驱动板（3）位于盖板（6）内；所述屏蔽支撑板（1）包括铝合金板（1‑1），所述铝合金板（1‑1）两面均压制有绝缘膜（1‑2）。本方案，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；体积小，节省空间，并能满足电气绝缘条件。

Description

具有简易屏蔽装置的功率模块及简易屏蔽装置

技术领域

本实用新型涉及大功率电力机车和高速动车功率模块，具体为一种具有简易屏蔽装置的功率模块。

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。控制单元Traction Control Unit（以下简称TCU）发出控制信号传递个驱动电路，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GBT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，驱动单元至IGBT的信号通过电缆进行传输，而它俩之间是电磁干扰最严重的地方，所以做好它俩之间屏蔽工作尤为重要。

现有技术的技术方案为，1、驱动板自身设计电气隔离作用；2、利用模块整体结构对驱动板起屏蔽作用。

现有技术的缺点：1、电磁干扰来源广泛，驱动电路不能全部进行屏蔽；2、模块整体结构约束，不能隔离高压干扰。

发明内容

本实用新型目的是提供一种具有简易屏蔽装置的功率模块。在极其恶劣的电磁环境中，具有简易屏蔽装置的功率模块，解决了高压信号下对驱动装置和线束的干扰。另外，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，来解决此问题。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种具有简易屏蔽装置的功率模块，包括水冷散热基板，所述水冷散热基板左右两侧安装高压器件，两侧的高压器件分别位于相应侧的金属框架内，所述金属框架固定于水冷散热基板上，两侧的金属框架外分别安装屏蔽支撑板和盖板，两侧的屏蔽支撑板外分别安装低压驱动板，所述屏蔽支撑板和低压驱动板位于盖板内。

所述屏蔽支撑板包括铝合金板，所述铝合金板两面均压制有绝缘膜。

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。

简易屏蔽装置一般安装在高压器件与低压驱动板之间，它自身安装在功率模块的金属框架上，低压驱动板安装其上，将低压器件与高压器件隔离起来，将高压器件工作产生的电磁场屏蔽，从而对低压信号起到保护作用，其组装结构如图1所示。

由于高压器件（通常为IGBT功率单元）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，所以本方案采用一种电导率好的金属材料作为复合屏蔽板的主体。

由于受模块外形限制，驱动板离模块高压信号比较近，满足不了电气绝缘条件，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，采用绝缘性能好的绝缘材料压制在金属材料双面。

本技术方案带来的有益效果如下：

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。

附图说明

图1a表示简易屏蔽装置的结构示意图。

图1b表示简易屏蔽装置的整体示意图。

图2表示功率模块的结构示意图。

图中：1---屏蔽支撑板，1-1---铝合金板，1-2---绝缘膜，2-水冷散热基板，3---低压驱动板，4---高压器件，5---金属框架，6---盖板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。

如图2所示，一种具有简易屏蔽装置的功率模块，包括水冷散热基板2，水冷散热基板2左右两侧安装高压器件4，两侧的高压器件4分别位于相应侧的金属框架5内，金属框架5固定于水冷散热基板2上，两侧的金属框架5外分别安装屏蔽支撑板1和盖板6，两侧的屏蔽支撑板1外再分别安装低压驱动板3，屏蔽支撑板1和低压驱动板3位于盖板6内。

如图1b所示，屏蔽支撑板1作为简易的屏蔽装置，包括铝合金板1-1，铝合金板1-1两面均压制有绝缘膜1-2，如图1a所示。

该驱动屏蔽装置的基板采用导电性良好，成本较低的2mm厚，型材为6061的铝合金材料制备，作为驱动屏蔽装置的屏蔽主体；采用绝缘耐压高达10kV和机械性能良好的绝缘膜，厚度为2mm，压制在屏蔽主体的双面，用于防止局部放电和高压隔离，对驱动电路实现电气绝缘作用。低压驱动板上的机械安装孔为绝缘通孔，实现电气绝缘；在复合屏蔽板处贴上绝缘膜，增加金属框架到低压驱动板的爬电距离；屏蔽板伸出的安装引脚为金属的屏蔽主体的边角，安装在框架上，从而实现电场屏蔽。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照本实用新型实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型的技术方案的精神和范围，其均应涵盖权利要求保护范围中。

Claims (6)

1.一种具有简易屏蔽装置的功率模块，包括水冷散热基板（2），其特征在于：所述水冷散热基板（2）左右两侧安装高压器件（4），两侧的高压器件（4）分别位于相应侧的金属框架（5）内，所述金属框架（5）固定于水冷散热基板（2）上，两侧的金属框架（5）外分别安装屏蔽支撑板（1）和盖板（6），两侧的屏蔽支撑板（1）外分别安装低压驱动板（3），所述屏蔽支撑板（1）和低压驱动板（3）位于盖板（6）内；

所述屏蔽支撑板（1）包括铝合金板（1-1），所述铝合金板（1-1）两面均压制有绝缘膜（1-2）。

2.根据权利要求1所述的具有简易屏蔽装置的功率模块，其特征在于：所述铝合金板（1-1）采用型材为6061的铝合金制备。

3.根据权利要求2所述的具有简易屏蔽装置的功率模块，其特征在于：所述铝合金板（1-1）和绝缘膜（1-2）的厚度均为2mm。

4.一种用于功率模块的简易屏蔽装置，其特征在于：包括安装高压器件（4）和低压驱动板（3）之间的屏蔽支撑板（1），所述屏蔽支撑板（1）为铝合金板（1-1），所述铝合金板（1-1）两面压均制有绝缘膜（1-2）。

5.根据权利要求4所述的用于功率模块的简易屏蔽装置，其特征在于：所述铝合金板（1-1）采用型材为6061的铝合金制备。

6.根据权利要求5所述的用于功率模块的简易屏蔽装置，其特征在于：所述铝合金板（1-1）和绝缘膜（1-2）的厚度均为2mm。