CN210129823U - 一种功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种功率模块，所述功率模块内设有基板和内部电路，所述内部电路包括温度检测元件、n个第一功率转换电路和n个第二功率转换电路，所述温度检测元件、所述第一功率转换电路和所述第二功率转换电路均用于连接于所述功率模块的引出端，所述温度检测元件、所述第一功率转换电路和所述第二功率转换电路电连接且固定在所述基板上，所有所述第一功率转换电路均用于与一对应的所述第二功率转换电路连接形成交错式PFC拓扑电路或并联形成单管开关式电路，所述温度检测元件用于电连接温度检测单元，功率模块具有改善功率因数的功能，并能实时监测功率器件的温度。

Description

一种功率模块

技术领域

本实用新型属于半导体技术领域，更具体地说，是涉及一种功率模块。

背景技术

PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)电路结构是一种广泛应用于家电、工业等领域用以提高系统功率因素的常见电路。其中，交错式PFC拓扑结构和单管开关式电路结构在实际应用中最为常见。

功率模块是将功率电力电子器件按一定的功能组合再灌封成一个模块，具有改善电子系统功率因数的功能。功率模块长时间通电会导致功率模块本身的温度异常，使用者若不及时发现功率模块的温度异常，容易长时间给功率模块通电，从而导致功率模块的破坏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种功率模块，以解决现有技术中存在的使用者若不及时发现功率模块的温度异常，容易长时间给功率模块通电，从而导致功率模块的破坏的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种功率模块，包括：所述功率模块内设有基板和内部电路，所述内部电路包括温度检测元件、n个第一功率转换电路和n个第二功率转换电路，所述温度检测元件、所述第一功率转换电路和所述第二功率转换电路均用于连接于所述功率模块的引出端，所述温度检测元件、所述第一功率转换电路和所述第二功率转换电路电连接且固定在所述基板上，所有所述第一功率转换电路均用于与一对应的所述第二功率转换电路连接形成交错式PFC拓扑电路或并联形成单管开关式电路，所述温度检测元件用于电连接温度检测单元。

进一步地，所述第一功率转换电路包括第一开关元件、第一二极管以及第一续流管，第一开关元件具有基极、发射极和集电极，所述第一续流管具有正极和负极，所述第一开关元件的集电极耦接于所述第一续流管的正极，所述第一续流管的负极耦接于所述第一开关单元的发射极，所述第一开关元件的集电极耦接于所述第一二极管的正极，所述第一二极管的负极耦接于所述第二功率转换电路；

所述功率模块的引出端包括第一引出端、第二引出端、第三引出端和第四引出端；

所述第一开关元件的发射极耦接所述第一引出端，所述第一开关元件的基极耦接所述第二引出端，所述第一开关元件的发射极耦接所述第三引出端，所述第一二极管的负极耦接所述第四引出端。

进一步地，所述第一引出端和所述第三引出端设有两个。

进一步地，所述第二功率转换电路包括第二开关元件、第二二极管以及第二续流管，第二开关元件具有基极、发射极和集电极，所述第二续流管具有正极和负极，所述第二开关元件的集电极耦接于所述第二续流管的正极，所述第二续流管的负极耦接于所述第二开关元件的发射极，所述第二开关元件的集电极耦接于所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极耦接于所述第一功率转换电路；

所述功率模块的引出端包括第五引出端、第六引出端、第七引出端；

所述第二开关元件的发射极耦接有第五引出端，所述第一开关元件的基极耦接有第六引出端，所述第二开关元件的发射极耦接有第七引出端，所述第二二极管的负极耦接有第四引出端。

进一步地，所述第五引出端、第六引出端和所述第四引出端均设有两个。

进一步地，所述温度检测元件为热敏电阻，所述功率模块的引出端包括第八引出端和第九引出端，所述热敏电阻的一端耦接有第八引出端，另一端耦接有第九引出端。

进一步地，所述基板设为铝基覆铜板或陶瓷覆铜板。

进一步地，所述功率模块上设有散热器，所述散热器用于为所述基板散热。

进一步地，所述散热器设为金属散热器，所述功率模块上设有通孔，所述通孔与所述功率模块内连通，所述金属散热器固定在所述通孔内，所述金属散热器位于所述功率模块外的一侧用于与外部散热器接触。

进一步地，所述金属散热器避开所述温度检测元件、所述第一功率转换电路和所述第二功率转换电路和所述功率模块的引出端。

本实用新型提供的一种功率模块的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型的该功率模块具有改善功率因数的功能，通过温度检测单元连接温度检测元件实现实时检测功率模块内部的温度情况。在使用该功率模块的过程中，可以将第一功率转换电路与第二功率转换电路连接成交错式PFC拓扑电路进行使用，或将第一功率转换电路与第二功率转换电路连接成单管开关式电路进行使用，使该功率模块的使用更加灵活。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的一种功率模块的内部电路的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种功率模块的内部结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种功率模块的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1、基板；2、内部电路；21、温度检测元件；22、第一功率转换电路；23、第二功率转换电路；4、散热器；5、通孔；

Q1、第一开关元件；D1、第一二极管；D2、第一续流管；Q2、第二开关元件；D3、第二二极管；D4、第二续流管；P1、第一引出端；G1、第二引出端；S1、第三引出端；DC、第四引出端；P2、第五引出端；G2、第六引出端；S2、第七引出端；R1、第八引出端；R2、第九引出端；NTC、热敏电阻。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1及图2，现对本实用新型提供的一种功率模块进行说明。功率模块内设有基板1和内部电路2，内部电路2包括温度检测元件21、n个第一功率转换电路22和n个第二功率转换电路23，温度检测元件21、第一功率转换电路22和第二功率转换电路23均用于连接于功率模块的引出端，温度检测元件21、第一功率转换电路22和第二功率转换电路23电连接且固定在基板1上，所有第一功率转换电路22均用于与一对应的第二功率转换电路23连接形成交错式PFC拓扑电路或并联形成单管开关式电路，温度检测元件21用于电连接温度检测单元。

本实用新型提供的一种功率模块，与现有技术相比，该功率模块具有改善功率因数的功能，通过温度检测单元连接温度检测元件21实现实时检测功率模块内部的温度情况。在使用该功率模块的过程中，可以将第一功率转换电路22与第二功率转换电路23连接成交错式PFC拓扑电路进行使用，或将第一功率转换电路22与第二功率转换电路23连接成单管开关式电路进行使用，使该功率模块的使用更加灵活。

具体的，功率模块的引出端用于功率模块进行外部接线。

进一步地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型提供的一种功率模块的一种具体实施方式，第一功率转换电路22包括第一开关元件Q1、第一二极管D1以及第一续流管D2，第一开关元件Q1具有基极、发射极和集电极，第一续流管D2具有正极和负极，第一开关元件Q1的集电极耦接于第一续流管D2的正极，第一续流管D2的负极耦接于第一开关单元的发射极，第一开关元件Q1的集电极耦接于第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极耦接于第二功率转换电路23；

功率模块的引出端包括第一引出端P1、第二引出端G1、第三引出端S1和第四引出端DC；

第一开关元件Q1的发射极耦接第一引出端P1，第一开关元件Q1的基极耦接第二引出端G1，第一开关元件Q1的发射极耦接第三引出端S1，第一二极管D1的负极耦接第四引出端DC。

第一功率转换电路22的电路结构简单，便于减低功率模块的成本。

具体的，第一开关元件Q1为NPN三极管。

进一步地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型提供的一种功率模块的一种具体实施方式，第一引出端P1和第三引出端S1设有两个。

第一引出端P1和第三引出端S1设有两个，便于第一引出端P1和第三引出端S1同时连接两个不同的接线。

进一步地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型提供的一种功率模块的一种具体实施方式，第二功率转换电路23包括第二开关元件Q2、第二二极管D3以及第二续流管D4，第二开关元件Q2具有基极、发射极和集电极，第二续流管D4具有正极和负极，第二开关元件Q2的集电极耦接于第二续流管D4的正极，第二续流管D4的负极耦接于第二开关元件Q2的发射极，第二开关元件Q2的集电极耦接于第二二极管D3的正极，第二二极管D3的负极耦接于第一功率转换电路22；

功率模块的引出端包括第五引出端P2、第六引出端G2、第七引出端S2；

第二开关元件Q2的发射极耦接有第五引出端P2，第一开关元件Q1的基极耦接有第六引出端G2，第二开关元件Q2的发射极耦接有第七引出端S2，第二二极管D3的负极耦接有第四引出端DC。

第二功率转换电路23的电路结构简单，便于减低功率模块的成本。该功率模块需要使用交错式PFC拓扑电路时，将第一功率转换电路22作为一组，第二功率转换电路23作为另外一组，第一功率转换电路22和第二功率转换电路23独立使用从而形成交错式PFC拓扑电路。该功率模块需要使用单管开关式电路时，将第一引出端P1和第五引出端P2连接、将第二引出端G1和第刘引出端连接、以及将第三引出端S1和第七引出端S2连接，实现了第一功率转换电路22和第二功率转换电路23的并联，从而使该功率模块形成单管开关式电路。

具体的，第二开关元件Q2为NPN三极管。

进一步地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型提供的一种功率模块的一种具体实施方式，第五引出端P2、第六引出端G2和第四引出端DC均设有两个。

当功率模块在交错式PFC拓扑电路切换到单管开关式电路时，将一第五引出端P2与第一引出端P1连接，将一第六引出端G2与第二引出端G1连接，另一第五引出端P2和另一第六引出端G2连接外接电路即可，提高了该功率模块使用的便利性。

进一步地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型提供的一种功率模块的一种具体实施方式，温度检测元件21为热敏电阻NTC，功率模块的引出端包括第八引出端R1和第九引出端R2，热敏电阻NTC的一端耦接有第八引出端R1，另一端耦接有第九引出端R2。

热敏电阻NTC便于检测功率模块内的温度，并通过温度检测单元使使用者获知功率模块内部温度，从而便于控制功率模块的通电时间，延长功率模块的额使用寿命。

具体的，温度检测单元设为MCU或单片机。

进一步地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型提供的一种功率模块的一种具体实施方式，基板1设为铝基覆铜板或陶瓷覆铜板。

温度检测元件21、第一功率转换电路22的元件和第二功率转换电路23的元件便于直接焊接在基板1上，并通过导电金属线以键合的方式实现基板1上的线路连接。

具体的，功率模块的引出端直接焊接在基板1的周边。

进一步地，请参阅图2和图3，作为本实用新型提供的一种功率模块的一种具体实施方式，功率模块上设有散热器4，散热器4用于为基板1散热。

散热器4为基板1提供从功率模块内向功率模块外散热的路径。

进一步地，请参阅图2和图3，作为本实用新型提供的一种功率模块的一种具体实施方式，散热器4设为金属散热器，功率模块上设有通孔5，通孔5与功率模块内连通，金属散热器固定在通孔5内，金属散热器位于功率模块外的一侧用于与外部散热器4接触。

散热器4的结构简单，具有良好的散热效果。散热器4和功率模块之间的连接结构简单，便于降低功率模块的生产成本。金属散热器可以与外部散热器4贴合使用，提高功率模块内部的散热效果。

进一步地，作为本实用新型提供的一种功率模块的一种具体实施方式，金属散热器避开温度检测元件21、第一功率转换电路22和第二功率转换电路23和功率模块的引出端。

金属散热器与温度检测元件21、第一功率转换电路22和第二功率转换电路23和功率模块的引出端不接触，提高该功率模块的绝缘性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种功率模块，其特征在于，所述功率模块内设有基板和内部电路，所述内部电路包括温度检测元件、n个第一功率转换电路和n个第二功率转换电路，所述温度检测元件、所述第一功率转换电路和所述第二功率转换电路均用于连接于所述功率模块的引出端，所述温度检测元件、所述第一功率转换电路和所述第二功率转换电路电连接且固定在所述基板上，所有所述第一功率转换电路均用于与一对应的所述第二功率转换电路连接形成交错式PFC拓扑电路或并联形成单管开关式电路，所述温度检测元件用于电连接温度检测单元。

2.如权利要求1所述的一种功率模块，其特征在于，所述第一功率转换电路包括第一开关元件、第一二极管以及第一续流管，第一开关元件具有基极、发射极和集电极，所述第一续流管具有正极和负极，所述第一开关元件的集电极耦接于所述第一续流管的正极，所述第一续流管的负极耦接于所述第一开关单元的发射极，所述第一开关元件的集电极耦接于所述第一二极管的正极，所述第一二极管的负极耦接于所述第二功率转换电路；

所述功率模块的引出端包括第一引出端、第二引出端、第三引出端和第四引出端；

所述第一开关元件的发射极耦接所述第一引出端，所述第一开关元件的基极耦接所述第二引出端，所述第一开关元件的发射极耦接所述第三引出端，所述第一二极管的负极耦接所述第四引出端。

3.如权利要求2所述的一种功率模块，其特征在于，所述第一引出端和所述第三引出端设有两个。

4.如权利要求2所述的一种功率模块，其特征在于，所述第二功率转换电路包括第二开关元件、第二二极管以及第二续流管，第二开关元件具有基极、发射极和集电极，所述第二续流管具有正极和负极，所述第二开关元件的集电极耦接于所述第二续流管的正极，所述第二续流管的负极耦接于所述第二开关元件的发射极，所述第二开关元件的集电极耦接于所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极耦接于所述第一功率转换电路；

所述功率模块的引出端包括第五引出端、第六引出端、第七引出端；

所述第二开关元件的发射极耦接有第五引出端，所述第一开关元件的基极耦接有第六引出端，所述第二开关元件的发射极耦接有第七引出端，所述第二二极管的负极耦接有第四引出端。

5.如权利要求4所述的一种功率模块，其特征在于，所述第五引出端、第六引出端和所述第四引出端均设有两个。

6.如权利要求1所述的一种功率模块，其特征在于，所述温度检测元件为热敏电阻，所述功率模块的引出端包括第八引出端和第九引出端，所述热敏电阻的一端耦接有第八引出端，另一端耦接有第九引出端。

7.如权利要求1所述的一种功率模块，其特征在于，所述基板设为铝基覆铜板或陶瓷覆铜板。

8.如权利要求1所述的一种功率模块，其特征在于，所述功率模块上设有散热器，所述散热器用于为所述基板散热。

9.如权利要求8所述的一种功率模块，其特征在于，所述散热器设为金属散热器，所述功率模块上设有通孔，所述通孔与所述功率模块内连通，所述金属散热器固定在所述通孔内，所述金属散热器位于所述功率模块外的一侧用于与外部散热器接触。

10.如权利要求9所述的一种功率模块，其特征在于，所述金属散热器避开所述温度检测元件、所述第一功率转换电路和所述第二功率转换电路和所述功率模块的引出端。

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