CN209659141U - Igbt模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种IGBT模块，包括驱动底板(2)、IGBT(4)以及散热片(5)；所述IGBT(4)的主体部分设置在散热片(5)上；所述散热片(5)可拆卸地固定设置在驱动底板(2)上；所述IGBT(4)的管脚与驱动底板(2)的设定节点电连接。本实用新型具有结构简单、组合方式简单、加工工艺简单、散热效率高以及成本低的优点；同时，本实用新型结构紧凑，空间利用率高，散热器体积小，质量轻，拆卸方便，利于维修。

Description

IGBT模块

技术领域

本实用新型涉及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)技术领域，具体地，涉及一种IGBT模块，尤其涉及一种43A400V三电平IGBT模块。

背景技术

作为一种复合全控型电压驱动式功率半导体元器件，IGBT被广泛运用于各种电力电子设备上。随着电力电子行业的发展，人们对IGBT的性能提出了越来越高的要求，比如要求IGBT承载更大电流。但IGBI电流增大的同时，它产生的热量也越来越大。因此，如何合理地布置IGBT,如何有效地对IGBT进行散热显得尤为重要。

现有技术已经提出了一些解决方案，如专利文献CN107546970A公开的一种IGBT模块，包括控制单元以及与控制单元电连接的220V市电，它还包括与220V市电连接的空气开关、与空气开关连接的三相整流桥以及与三相整流桥连接的三相散热风机，所述三相整流桥、三相散热风机与控制单元输出端电连接，所述控制单元的输入端连接有温度检测模块；所述控制单元还连接有驱动板和输出变压器，驱动板与输出变压器的输入端电连接；它还包括一过压保护模块，过压保护模块的输出端与控制单元的输入端电连接，过压保护模块的输入端与三相整流桥的输出端电连接。

上述现有技术利用散热风机、温度检测模块以及控制模块的结合，实现IGBT的温度控制。这种方法存在着技术复杂、成本高以及可靠性较差的问题。因此，提供一种新型的、低成本的、高空间利用率的IGBT模块具有较高的价值和意义。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种IGBT模块。

根据本实用新型提供的一种IGBT模块，包括驱动底板、IGBT以及散热片；

所述IGBT的主体部分设置在散热片上；

所述散热片可拆卸地固定设置在驱动底板上；

所述IGBT的管脚与驱动底板的设定节点电连接。

优选地，所述IGBT模块还包括驱动板；

所述驱动板包括隔离电源、负压保护电路、驱动信号放大电路以及有源钳位保护电路中的任一种或任多种组合；所述隔离电源、负压保护电路、驱动信号放大电路以及有源钳位保护电路均设置在驱动板主体上；

所述IGBT的管脚还与驱动板电连接。

优选地，所述IGBT模块还包括二极管；所述二极管的主体部分设置在散热片上；所述二极管的管脚与驱动底板的设定节点电连接；所述二极管的管脚还与驱动板电连接。

优选地，所述IGBT模块还包括单管弹性压片；所述IGBT和/或二极管通过单管弹性压片固定设置在散热片上。

优选地，所述IGBT模块还包括陶瓷垫片和/或导热膏；

-所述IGBT与散热片间设置有陶瓷垫片和/或导热膏；和/或

-所述二极管与散热片间设置有陶瓷垫片和/或导热膏。

优选地，所述IGBT模块还包括绝缘板；所述绝缘板设置在散热片和驱动底板之间。

优选地，所述散热片接地。

优选地，所述驱动底板上还设置有贴片螺母柱和/或贴片螺母；所述IGBT模块能够通过贴片螺母柱和/或贴片螺母与电容、电感以及继电器中的任一种或任多种组合电连接。

优选地，所述IGBT模块还包括绝缘垫片；所述散热片通过连接件可拆卸地固定设置在驱动底板上；所述绝缘垫片设置在驱动底板和连接件之间。

优选地，所述散热片包括二极管散热片和IGBT散热片；所述IGBT设置在IGBT散热片上；所述二极管设置在二极管散热片上；所述二极管散热片和IGBT散热片的结构相同，且IGBT散热片设置有IGBT的一侧分布在所述IGBT模块的外侧。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型提供的IGBT模块，具有结构简单、组合方式简单、加工工艺简单、散热效率高以及成本低的优点；

2、本实用新型提供的IGBT模块，结构紧凑，空间利用率大大提高；

3、本实用新型提供的IGBT模块，散热器体积小，质量轻，拆卸方便，利于维修。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型提供的IGBT模块优选例的3A400V三电平IGBT驱动模块前视示意图；

图2为本实用新型提供的IGBT模块优选例的3A400V三电平IGBT驱动模块左视示意图；

图3为本实用新型提供的IGBT模块优选例的3A400V三电平IGBT驱动模块俯视示意图；

图4为本实用新型提供的IGBT模块优选例的3A400V三电平IGBT驱动模块仰视示意图；

图5为本实用新型提供的IGBT模块优选例的3A400V三电平IGBT驱动模块等轴侧视示意图。

图中示出：

驱动板1

驱动底板2

绝缘板3

IGBT4

散热片5

二极管6

贴片螺母柱7

绝缘垫片8

贴片螺母9

单管弹性压片10

陶瓷垫片11

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

根据本实用新型提供的一种IGBT模块，包括驱动底板2、IGBT4以及散热片5；所述IGBT4的主体部分设置在散热片5上；所述散热片5可拆卸地固定设置在驱动底板2上；所述IGBT4的管脚与驱动底板2的设定节点电连接。

具体地，所述IGBT模块还包括驱动板1；所述驱动板1包括隔离电源、负压保护电路、驱动信号放大电路以及有源钳位保护电路中的任一种或任多种组合；所述隔离电源、负压保护电路、驱动信号放大电路以及有源钳位保护电路均设置在驱动板1主体上；所述IGBT4的管脚还与驱动板1电连接。所述IGBT模块还包括二极管6；所述二极管6的主体部分设置在散热片5上；所述二极管6的管脚与驱动底板2的设定节点电连接；所述二极管6的管脚还与驱动板1电连接。所述IGBT模块还包括单管弹性压片10；所述IGBT4和/或二极管6通过单管弹性压片10固定设置在散热片5上。

更具体地，所述IGBT模块还包括陶瓷垫片11和/或导热膏；

-所述IGBT4与散热片5间设置有陶瓷垫片11和/或导热膏；和/或

-所述二极管6与散热片5间设置有陶瓷垫片11和/或导热膏。所述IGBT模块还包括绝缘板3；所述绝缘板3设置在散热片5和驱动底板2之间。所述散热片5接地。所述驱动底板2上还设置有贴片螺母柱7和/或贴片螺母9；所述IGBT模块能够通过贴片螺母柱7和/或贴片螺母9与电容、电感以及继电器中的任一种或任多种组合电连接。所述IGBT模块还包括绝缘垫片8；所述散热片5通过连接件可拆卸地固定设置在驱动底板2上；所述绝缘垫片8设置在驱动底板2和连接件之间。所述散热片5包括二极管散热片和IGBT散热片；所述IGBT4设置在IGBT散热片上；所述二极管6设置在二极管散热片上；所述二极管散热片和IGBT散热片的结构相同，且IGBT散热片设置有IGBT4的一侧分布在所述IGBT模块的外侧。

进一步地，对于IGBT模块重点的技术要求是针对于模块的散热处理，而难点是对于散热片的选择，现有技术一般采用翅片散热片，而翅片散热片外形单一且翅片长度较高，散热片率用率低，散热片占用空间较大，进而导致模块外形尺寸较大；新型改进之后，我们通过多次试验，重新设计散热片外形尺寸，在满足散热效果的前提下，改进散热片外形，尽可能增大空间利用率，最终使得IGBT模块，结构紧凑，空间利用率大大提高；即本实用新型的优选例提供一种简易精巧的43A400V三电平IGBT模块，可以有效地对IGBT进行散热，并且便于模块的安装于电气的连接。与此同时，本IGBT模块不但有效地降低了成本，还尽量压缩了模块整体占用空间，提高空间的利用率，实现模块的固定安装和电气连接。

更进一步地，如图1至图5所示，本实用新型优选例提供的一种3A400V三电平IGBT驱动模块的结构方式，其相关组成部分主要包括：驱动板1、驱动底板2、绝缘板3、IGBT4、散热片5、二极管6、贴片螺母柱7、绝缘垫片8、贴片螺母9、单管弹性压片10、陶瓷垫片11等。

本实用新型优选例包含1块驱动板1，它不但要起到磁隔离、隔离电源、负压保护等作用，而且还要将驱动信号放大，并作有源钳位保护。

本实用新型优选例包含6个IGBT4、2个二极管6和3个散热片5。其中，3块散热片5横向水平分布，其目的是使每块散热片5都能充分进行通风散热，同时压缩模块的结构空间。模块中三块散热片5的结构设计完全相同，不但避免物料多样的繁琐，又有利于加工组装。

模块中6个IGBT4均匀分布于模块的左右两块散热片5上，每块散热片5上均匀布置3个IGBT4,既便于模块的组装，又有利于IGBT4的散热。模块中的2个二极管6安装在模块中间的一块散热片5上，有利于电路板上IGBT4与二极管6之间的布线。

IGBT4与二极管6都通过单管弹性压片10固定到散热片上，为便于IGBT4与二极管6的散热，IGBT4或二极管6与散热片5之间都添加有陶瓷垫片11和导热膏，增强热传导。

IGBT4与二极管6的管脚都焊在驱动底板2上，通过驱动底板2的布线构建一个“Ⅰ”字形的三电平桥臂电路。

散热片5通过螺丝固定到驱动底板2上，根据安规需求，可选择合适的绝缘垫片8来将螺丝与电路板铺铜隔离。散热片5与驱动底板2之间添加一块绝缘板3，避免电路与散热片5之间的高压击穿风险。

散热片5底部可打螺丝孔，可通过铜柱或其他方式将散热片5连接到钣金机壳上，实现散热片接地。

IGBT4或二极管6两侧的管脚穿过驱动底板2焊接到驱动板1上，构成完整IGBT驱动的结构及功能。驱动底板2后端焊有3个贴片螺母9，可以连接到电容。驱动底板2前端焊有2个贴片螺母柱7，可以连接到继电器RLY和电感。

在此方法的基础上，通过增加散热片5数量或改变散热片5长度的方式，可将IGBT模块进行扩展，实现更大电流的IGBT模块组合方式。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种IGBT模块，其特征在于，包括驱动底板(2)、IGBT(4)以及散热片(5)；

所述IGBT(4)的主体部分设置在散热片(5)上；

所述散热片(5)可拆卸地固定设置在驱动底板(2)上；

所述IGBT(4)的管脚与驱动底板(2)的设定节点电连接。

2.根据权利要求1所述的IGBT模块，其特征在于，所述IGBT模块还包括驱动板(1)；

所述驱动板(1)包括隔离电源、负压保护电路、驱动信号放大电路以及有源钳位保护电路中的任一种或任多种组合；所述隔离电源、负压保护电路、驱动信号放大电路以及有源钳位保护电路均设置在驱动板(1)主体上；

所述IGBT(4)的管脚还与驱动板(1)电连接。

3.根据权利要求2所述的IGBT模块，其特征在于，所述IGBT模块还包括二极管(6)；所述二极管(6)的主体部分设置在散热片(5)上；所述二极管(6)的管脚与驱动底板(2)的设定节点电连接；所述二极管(6)的管脚还与驱动板(1)电连接。

4.根据权利要求3所述的IGBT模块，其特征在于，所述IGBT模块还包括单管弹性压片(10)；所述IGBT(4)和/或二极管(6)通过单管弹性压片(10)固定设置在散热片(5)上。

5.根据权利要求3所述的IGBT模块，其特征在于，所述IGBT模块还包括陶瓷垫片(11)和/或导热膏；

-所述IGBT(4)与散热片(5)间设置有陶瓷垫片(11)和/或导热膏；和/或

-所述二极管(6)与散热片(5)间设置有陶瓷垫片(11)和/或导热膏。

6.根据权利要求1所述的IGBT模块，其特征在于，所述IGBT模块还包括绝缘板(3)；所述绝缘板(3)设置在散热片(5)和驱动底板(2)之间。

7.根据权利要求1所述的IGBT模块，其特征在于，所述散热片(5)接地。

8.根据权利要求1所述的IGBT模块，其特征在于，所述驱动底板(2)上还设置有贴片螺母柱(7)和/或贴片螺母(9)；所述IGBT模块能够通过贴片螺母柱(7)和/或贴片螺母(9)与电容、电感以及继电器中的任一种或任多种组合电连接。

9.根据权利要求1所述的IGBT模块，其特征在于，所述IGBT模块还包括绝缘垫片(8)；所述散热片(5)通过连接件可拆卸地固定设置在驱动底板(2)上；所述绝缘垫片(8)设置在驱动底板(2)和连接件之间。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的IGBT模块，其特征在于，所述散热片(5)包括二极管散热片和IGBT散热片；所述IGBT(4)设置在IGBT散热片上；所述二极管(6)设置在二极管散热片上；所述二极管散热片和IGBT散热片的结构相同，且IGBT散热片设置有IGBT(4)的一侧分布在所述IGBT模块的外侧。