CN207624923U - Igbt模块与直流母排的t字型连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种IGBT模块与直流母排的T字型连接结构，包括IGBT功率模块模组、电容模组以及连接所述率模块模组和电容模组的T字型连接模组；IGBT功率模块模组包括散热器和多个IGBT模块，IGBT模块均匀分布在散热器上；电容模组包括电容器并排组成的电容器组，以及与电容器组连接的直流母排；T字型连接模组包括负母线铜排、正母线铜排以及设置在负母线铜排和正母线铜排中间的绝缘层，负母线铜排、正母线铜排以及绝缘层均为T字型结构；本实用新型的T字型连接结构，降低了IGBT模块与直流母排中间的杂散电感，提高IGBT的可靠性。

Description

IGBT模块与直流母排的T字型连接结构

技术领域

本实用新型属于电子设备技术领域，具体涉及一种IGBT模块与直流母排的T字型连接结构。

背景技术

近年来功率半导体发展迅速，新器件更新速度加快，大功率电力电子逆变器应用于各行各业。随着市场的需求，大功率电力电子逆变器向开关频率更高、体积更小、成本更低的方向发展，大功率电力电子逆变器的发展依赖与大功率IGBT模块的发展，然而，IGBT功率越大，工作时受杂散电容、杂散电感的影响越大，发热量越大、损坏率越高；传统的IGBT功率模块和直流侧电容分开连接更使IGBT模块杂散电感增加，IGBT模块可靠性降低。

一般情况下，IGBT模块在工作时，流过IGBT模块的电流较大，而且由于杂散电感的作用，在IGBT模块关断时会出现尖峰电压，此电压与直流回路电压叠加，对IGBT模块和母排绝缘构成很大威胁，而且IGBT模块功率越大，这种危害就越严重；当IGBT功率模块和母排选定以后，其自身寄生电感就基本固定，能够减小的就只有IGBT 功率模块和母排的连接处产生的寄生电感了，所以，设计出一种新的连接方式来连接IGBT功率模块与直流母排，降低其之间的杂散电感，就可以提高IGBT的可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种IGBT模块与直流母排的T字型连接结构，解决了传统的IGBT功率模块和直流侧电容分开连接使IGBT 模块杂散电感增加，导致IGBT模块可靠性降低的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种IGBT模块与直流母排的 T字型连接结构，包括IGBT功率模块模组、电容模组以及连接率模块模组和电容模组的T字型连接模组；

IGBT功率模块模组包括散热器和多个IGBT模块，IGBT模块(1) 均匀分布在散热器上；

电容模组包括电容器并排组成的电容器组，以及与所述电容器组连接的直流母排；

T字型连接模组包括负母线铜排、正母线铜排以及设置在负母线铜排和正母线铜排中间的绝缘层，负母线铜排、正母线铜排以及绝缘层均为T字型结构。

本实用新型的特点还在于：

负母线铜排与功率模块模组连接，正母线铜排与电容模组连接。

IGBT功率模块模组至少含有两个IGBT模块。

负母线铜排、正母线铜排的厚度为1mm-2mm。

负母线铜排、正母线铜排表面设置有防氧化层。

绝缘层的厚度为0.2mm-0.4mm。

本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型的IGBT功率模块模组和直流电容模组分开，维护简单，更换IGBT模块成本低。

2)本实用新型至少两个IGBT功率模块并联成IGBT功率模块组，并均匀分布在散热器上，在同样的面积内，使得散热面积最大化。

3)本实用新型的T字型连接组由正母线铜排、中间绝缘层、负母线铜排组成。高频电流将主要分布在两块铜排相临近的两个内部平面上，部分高频磁场能够相互抵消，从而减小回路中的电感。

附图说明

图1是本实用新型一种IGBT模块与直流母排的T字型连接结构整体结构示意图；

图2是本实用新型一种IGBT模块与直流母排的T字型连接结构中T字型连接组结构的爆炸图；

图3a是传统IGBT模块与直流母排连接时的铜牌结构示意图；

图3b是本实用新型一种IGBT模块与直流母排的T字型连接结构中铜牌的结构示意图。

图中，1.IGBT模块，2.散热器，3.电容器组，4.直流母排，5.负母线铜排，6.正母线铜排，7.绝缘层。

具体实施方式

本实用新型一种IGBT模块与直流母排的T字型连接结构，如图 1所示，包括IGBT功率模块模组、电容模组以及连接所述率模块模组和电容模组的T字型连接模组；IGBT功率模块模组包括多个 IGBT模块1和一个散热器2，IGBT功率模块模组至少由两个IGBT 模块1并联组成，IGBT模块1均匀分布在散热器上2上，其中IGBT 模块1常采用900A的功率模块(例如德国英飞凌第四代的 FF900R12IE4)；电容模组包括电容器并排组成的电容器组3，以及与电容器组3连接成一体的直流母排4；如图2所示，T字型连接模组包括负母线铜排5、正母线铜排6以及设置与在负母线铜排5和正母线铜排6中间的绝缘层7，负母线铜排与功率模块模组连接，正母线铜排与电容模组连接；负母线铜排5、正母线铜排6以及绝缘层7均采用线切割加工成T字型结构，负母线铜排5、正母线铜排6采用厚度为1mm-2mm的厚紫铜板，为了防止铜排氧化，负母线铜排5、正母线铜排6表面均设置有防氧化层，比如可以在铜牌表面镀锡处理；绝缘层7采用厚度为0.2mm-0.4mm的6650NHN聚酰亚胺薄膜H级绝缘纸。

本实用新型一种IGBT模块与直流母排的T字型连接结构，降低电感的原理如下：

1.采用叠层结构降低电感

由邻近效应可知，某一导体的高频电流在邻近的导体层会形成镜像电流；本实用新型中的双层铜排设计，让负母线铜排5和正母线铜排6叠加在一起，使得高频电流主要分布在与负母线铜排5和正母线铜排6相临近的两个内部平面上，部分高频磁场能够相互抵消，从而减小回路中的电感。

2.通过增加铜排宽度降低电感

叠层铜牌等效杂感计算公式为所以在不改变铜排长度的情况下，增加母排宽度，就可以降低电感。

式中：d为绝缘层厚度；t为单层铜排厚度；l为叠层铜排长度； w为叠层铜排宽度。

如图3a所示，传统IGBT模块与直流母排的连接采用长方体型的铜牌连接，连接铜牌的宽度为18±0.2mm，其宽度较窄，这种连接方式会带来很大的杂散电感；如图3b所示，是本实用新型采用的负母线铜牌5或正母线铜牌6的结构示意图，将传统的长方体型的铜牌改成T 字型铜牌，使铜牌的宽度在原来的宽度尺寸基础上增加凸台的尺寸，这样在绝缘层厚度d、单层铜排厚度t及叠层铜排长度l等参数没有改变的情况下，随着叠层铜排宽度w增大，回路中的电感减小。

3.提高IGBT模块的均流度

由负母线铜排5和正母线铜排6叠加组成对称的T字型布局，可以使各种寄生电感最小化，有利于器件并联运行时达到理想的均流效果，从而降低电感。

通过上述方式，本实用新型一种IGBT模块与直流母排的T字型连接结构，用一种T字型的连接方式将IGBT功率模块模组和电容模组连接起来，使产生的部分高频磁场互相抵消，回路中的散杂电感减小，从而使得发热量也减小；同时IGBT模块1均匀分布在散热器上2上，使产生的热量及时散发出去，也使发热量也减小；这样在减小发热量的同时又增加了散热速率，使IGBT模块1受散杂电感的影响减小，从而提高了IGBT模块1的可靠性。

Claims (6)

1.IGBT模块与直流母排的T字型连接结构，其特征在于，包括IGBT功率模块模组、电容模组以及连接所述率模块模组和电容模组的T字型连接模组；

所述IGBT功率模块模组包括散热器(2)和多个IGBT模块(1)，所述IGBT模块(1)均匀分布在散热器(2)上；

所述电容模组包括电容器并排组成的电容器组(3)，以及与所述电容器组(3)连接的直流母排(4)；

所述T字型连接模组包括负母线铜排(5)、正母线铜排(6)以及设置在负母线铜排(5)和正母线铜排(6)中间的绝缘层(7)，所述负母线铜排(5)、正母线铜排(6)以及绝缘层(7)均为T字型结构。

2.根据权利要求1所述的一种IGBT模块与直流母排的T字型连接结构，其特征在于，所述负母线铜排(5)与所述功率模块模组连接，所述正母线铜排(6)与所述电容模组连接。

3.根据权利要求1所述的一种IGBT模块与直流母排的T字型连接结构，其特征在于，所述IGBT功率模块模组至少含有两个IGBT模块(1)。

4.根据权利要求1所述的一种IGBT模块与直流母排的T字型连接结构，其特征在于，所述负母线铜排(5)、正母线铜排(6)的厚度为1mm-2mm。

5.根据权利要求1所述的一种IGBT模块与直流母排的T字型连接结构，其特征在于，所述负母线铜排(5)、正母线铜排(6)表面设置有防氧化层。

6.根据权利要求1所述的一种IGBT模块与直流母排的T字型连接结构，其特征在于，所述绝缘层(7)的厚度为0.2mm-0.4mm。