CN211455686U - 用于bsg电机控制器的铜基板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及印刷电路领域，具体为一种用于BSG电机控制器的铜基板。一种用于BSG电机控制器的铜基板，包括绝缘层(1)，绝缘层(1)的顶面和底面分别贴覆顶铜层(2)和底铜层(3)，其特征是：还包括上桥逆变MOS管(41)、下桥逆变MOS管(42)、电容(5)和散热器(7)，过孔(22)贯通顶铜层(2)、绝缘层(1)和底铜层(3)，过孔(22)的两端和内侧壁都镀有导电铜层从而使过孔(22)分别电气连接2#顶分区(21)和底铜层(3)。本实用新型成本低，安装方便，减少干扰，稳定可靠。

Description

用于BSG电机控制器的铜基板

技术领域

本实用新型涉及印刷电路领域，具体为一种用于BSG电机控制器的铜基板。

背景技术

BSG（全称Belt Driven Starter Generator，皮带传动启动/发电一体化电机）是一种具备怠速停机和启动功能的混合动力技术，可以实现汽车在红灯前和堵车时发动机暂停工作，当车辆识别到驾驶员有起步意图时，系统通过BSG系统快速地启动发动机，也就消除了发动机在怠速工作时的油耗、排放与噪声，以节油减排。

作为BSG电机控制器的功率部分，现有两种技术方案，一是利用半导体晶圆封装成功率模块，而封装模块需要将半导体晶圆的各个电极用铜排或导线的方式连接出来，以实现电气连接，且需将晶圆本体焊接在导热用的铝基板、陶瓷基板或铜基板上，再将整个模块固定在散热器上，以实现良好的导热性能。这个方案存在如下缺陷：

1. 从成本角度，由于BSG体积小，暂无合适容量的功率模块，需要特别定制，因此相同容量的功率模块成本较大，功率模块内集成的电流传感器的成倍也较高；

2. 从结构安装角度，功率模块在结构上一般分为半桥或全桥形式，每个模块之间正负极的连接需要在组装整机过程中进行焊接工序，增加了安装的复杂度和安装成本；

3. 从电气角度，因为功率模块之间的正负极连接需要铜排来实现，且正负极面积小、距离较远，造成了主回路产生过多的杂散电感和阻抗，对功率器件的耐压、发热和整机的EMC都有消极的影响。

4. 从散热布局合理性角度，功率模块设计方案需将励磁功率器件等发热元件布置在以FR4作为基材的PCB上，不利于散热。

方案二是用分立器件通过SMT将分立功率器件焊接在铝基板上，再将整个铝基板安装在散热器上。但是，铝基板的负极导电不具备铜基板的优势，下桥功率器件的负极需要通过螺钉来连接到电源的负极，螺钉需要有较低的阻抗，一般为铜螺钉。铜螺钉存在表面氧化、震动松动等因素导致与负极的接触不良，继而影响整个电路的导电性能，导致整机失效。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，提供一种成本低、安装方便、减少干扰、稳定可靠的印刷线路板，本实用新型公开了一种用于BSG电机控制器的铜基板。

本实用新型通过如下技术方案达到发明目的：

一种用于BSG电机控制器的铜基板，包括绝缘层，绝缘层的顶面和底面分别贴覆顶铜层和底铜层，其特征是：还包括上桥逆变MOS管、下桥逆变MOS管、电容和散热器，

顶铜层划分成至少三个互相绝缘的顶分区，各个顶分区分别编号为1#、2#、……n#，其中n为不小于3的正整数，2#顶分区的内部设有过孔，过孔贯通顶铜层、绝缘层和底铜层，过孔的两端和内侧壁都镀有导电铜层从而使过孔电气连接2#顶分区和底铜层，

上桥逆变MOS管和下桥逆变MOS管这两者的数量相等且分别至少有一个，

各个上桥逆变MOS管的D极和电容的一端都电气连接1#顶分区，

各个下桥逆变MOS管的S极和电容的另一端的负极都电气连接2#顶分区，

各个上桥逆变MOS管的S极和各个下桥逆变MOS管的D极都电气连接3#顶分区，

底铜层贴覆在散热器上。

所述的用于BSG电机控制器的铜基板，其特征是：还包括上桥励磁MOS管和下桥励磁MOS管，上桥励磁MOS管和下桥励磁MOS管这两者的数量相等且分别至少有一个，各个上桥励磁MOS管的D极都电气连接1#顶分区，各个下桥励磁MOS管的S极都电气连接2#顶分区，各个上桥励磁MOS管的S极和各个下桥励磁MOS管的D极都电气连接4#顶分区。

所述的用于BSG电机控制器的铜基板，其特征是：

当上桥逆变MOS管和下桥逆变MOS管这两者的数量都大于一时，各个上桥逆变MOS管排成一行，各个下桥逆变MOS管排成一行，各个上桥逆变MOS管的连线和各个下桥逆变MOS管的连线互相平行且对称设置，电容设于上桥逆变MOS管连线和下桥逆变MOS管连线对称轴的一侧。

所述的用于BSG电机控制器的铜基板，其特征是：当上桥励磁MOS管和下桥励磁MOS管这两者的数量都大于一时，各个上桥励磁MOS管排成一行，各个下桥励磁MOS管排成一行，各个上桥励磁MOS管的连线和各个下桥励磁MOS管的连线互相平行且对称设置。

本实用新型使用时，直流电源的正极和负极分别电气连接1#顶分区和2#顶分区，驱动电路的信号输出端通过信号线连接各个上桥逆变MOS管的G极和各个下桥逆变MOS管的G极，上桥逆变MOS管和下桥逆变MOS管这两者将直流电源输入的直流电转变成三相交流电中的一相并从3#顶分区输出，准备三个本实用新型，则每个3#顶分区输出一相，可分别接入三相电机以驱动三相电机运转。

若还接有上桥励磁MOS管和下桥励磁MOS管，则励磁电路的信号输出端通过信号线连接各个上桥励磁MOS管的G极和各个下桥励磁MOS管的G极，励磁电流从4#顶分区输出后输入三相电机的定子。

本实用新型利用了分立的功率器件、PCB表面覆铜和基材都是铜的特性，合理的在PCB上进行分立功率器件、电极引出铜柱等的布局，并在合适位置安放足够多的过孔代替功率器件与负极导通的连接，以及集成电流采样、励磁功率器件等发热元件，同时集成温度采样、吸收电容、信号连接端子等器件，克服了现有技术方式的诸多不利因素，大大节约了成本、降低了整个回路的杂散电感和阻抗、提高了散热效率、省掉部分安装步骤，提升了产品运行的可靠性。可适用于导通大电流（300A以上）、高效导热的电机控制器。

本实用新型具有如下有益效果：

1. 本实用新型所用分立器件的成本较低，且铜基板上集成的电流采样电阻的成本也低于现有技术电流传感器的成本；

2.采用本实用新型的结构，只需要将功率器件通过SMT工序贴在铜基板上即可，再通过简单的螺钉安装即可实现，安装方便；

3. 分立器件的正负极连接是通过铜基板上的覆铜和铜基实现的，正负极面积大，距离非常近，可以有效降低主回路的杂散电感和阻抗，且散热性能较好。与铝基板不同的是功率器件负极与基板连接是通过多个过孔实现的，具有阻抗低、免安装、可靠性高、散热性能好等优势；

4. 本实用新型的铜基板方案可以灵活的集成如励磁功率器件、采样功率电阻等发热元件，既能实现电气的可靠连接，又能高效散热，提升系统的可靠性；

5. 铜基板设计方案同时又可以集成如温度采样等器件，最大限度的靠近功率器件，以实时、准确的反馈功率器件的温度。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图；

图2是本实用新型中绝缘层、顶铜层和底铜层的连接结构主视图方向示意图；

图3是本实用新型使用时的电路原理图；

图4是带有上桥励磁MOS管和下桥励磁MOS管的本实用新型的电路原理图；

图5是带有上桥励磁MOS管和下桥励磁MOS管的本实用新型使用时的电路原理图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本实用新型。

实施例1

一种用于BSG电机控制器的铜基板，包括绝缘层1、上桥逆变MOS管41、下桥逆变MOS管42、电容5和散热器7，如图1和图2所示，具体结构是：

绝缘层1的顶面和底面分别贴覆顶铜层2和底铜层3，

顶铜层2划分成至少三个互相绝缘的顶分区21，各个顶分区21分别编号为1#、2#、……n#，其中n为不小于3的正整数，2#顶分区21的内部设有过孔22，过孔22贯通顶铜层2、绝缘层1和底铜层3，过孔22的两端和内侧壁都镀有导电铜层从而使过孔22电气连接2#顶分区21和底铜层3，

上桥逆变MOS管41和下桥逆变MOS管42这两者的数量相等且分别至少有一个，本实施例以上桥逆变MOS管41和下桥逆变MOS管42这两者都取两个为例，

各个上桥逆变MOS管41的D极和电容5的一端都电气连接1#顶分区21，

各个下桥逆变MOS管42的S极和电容5的另一端的负极都电气连接2#顶分区21，

各个上桥逆变MOS管41的S极和各个下桥逆变MOS管42的D极都电气连接3#顶分区21，

底铜层3贴覆在散热器7上。

本实施例中：各个上桥逆变MOS管41排成一行，各个下桥逆变MOS管42排成一行，各个上桥逆变MOS管41的连线和各个下桥逆变MOS管42的连线互相平行且对称设置，电容5设于上桥逆变MOS管41连线和下桥逆变MOS管42连线对称轴的一侧。

本实施例使用时，如图3所示：直流电源6的正极和负极分别电气连接1#顶分区21和2#顶分区21，驱动电路的信号输出端通过信号线连接各个上桥逆变MOS管41的G极和各个下桥逆变MOS管42的G极，上桥逆变MOS管41和下桥逆变MOS管42这两者将直流电源6输入的直流电转变成三相交流电中的一相并从3#顶分区21输出，准备三个本实施例，则每个3#顶分区21输出一相，可分别接入三相电机以驱动三相电机运转。

实施例2

一种用于BSG电机控制器的铜基板，包括绝缘层1、上桥逆变MOS管41、下桥逆变MOS管42、电容5和散热器7，还包括上桥励磁MOS管81和下桥励磁MOS管82，如图4所示，具体结构是：上桥励磁MOS管81和下桥励磁MOS管82这两者的数量相等且分别至少有一个，本实施例以上桥励磁MOS管81和下桥励磁MOS管82这两者都取两个为例，各个上桥励磁MOS管81的D极都电气连接1#顶分区21，各个下桥励磁MOS管82的S极都电气连接2#顶分区21，各个上桥励磁MOS管81的S极和各个下桥励磁MOS管82的D极都电气连接4#顶分区21，各个上桥励磁MOS管81排成一行，各个下桥励磁MOS管82排成一行，各个上桥励磁MOS管81的连线和各个下桥励磁MOS管82的连线互相平行且对称设置。其他结构都和实施例1同。

本实施例使用时，如图5所示：励磁电路的信号输出端通过信号线连接各个上桥励磁MOS管81的G极和各个下桥励磁MOS管82的G极，励磁电流从4#顶分区21输出后输入三相电机的定子。其他使用方法都和实施例1同。

Claims (4)

1.一种用于BSG电机控制器的铜基板，包括绝缘层(1)，绝缘层(1)的顶面和底面分别贴覆顶铜层(2)和底铜层(3)，其特征是：还包括上桥逆变MOS管(41)、下桥逆变MOS管(42)、电容(5)和散热器(7)，

顶铜层(2)划分成至少三个互相绝缘的顶分区(21)，各个顶分区(21)分别编号为1#、2#、……n#，其中n为不小于3的正整数，2#顶分区(21)的内部设有过孔(22)，过孔(22)贯通顶铜层(2)、绝缘层(1)和底铜层(3)，过孔(22)的两端和内侧壁都镀有导电铜层从而使过孔(22)电气连接2#顶分区(21)和底铜层(3)，

上桥逆变MOS管(41)和下桥逆变MOS管(42)这两者的数量相等且分别至少有一个，

各个上桥逆变MOS管(41)的D极和电容(5)的一端都电气连接1#顶分区(21)，

各个下桥逆变MOS管(42)的S极和电容(5)的另一端的负极都电气连接2#顶分区(21)，

各个上桥逆变MOS管(41)的S极和各个下桥逆变MOS管(42)的D极都电气连接3#顶分区(21)，

底铜层(3)贴覆在散热器(7)上。

2.如权利要求1所述的用于BSG电机控制器的铜基板，其特征是：还包括上桥励磁MOS管(81)和下桥励磁MOS管(82)，上桥励磁MOS管(81)和下桥励磁MOS管(82)这两者的数量相等且分别至少有一个，各个上桥励磁MOS管(81)的D极都电气连接1#顶分区(21)，各个下桥励磁MOS管(82)的S极都电气连接2#顶分区(21)，各个上桥励磁MOS管(81)的S极和各个下桥励磁MOS管(82)的D极都电气连接4#顶分区(21)。

3.如权利要求1或2所述的用于BSG电机控制器的铜基板，其特征是：

当上桥逆变MOS管(41)和下桥逆变MOS管(42)这两者的数量都大于一时，各个上桥逆变MOS管(41)排成一行，各个下桥逆变MOS管(42)排成一行，各个上桥逆变MOS管(41)的连线和各个下桥逆变MOS管(42)的连线互相平行且对称设置，电容(5)设于上桥逆变MOS管(41)连线和下桥逆变MOS管(42)连线对称轴的一侧。

4.如权利要求2所述的用于BSG电机控制器的铜基板，其特征是：当上桥励磁MOS管(81)和下桥励磁MOS管(82)这两者的数量都大于一时，各个上桥励磁MOS管(81)排成一行，各个下桥励磁MOS管(82)排成一行，各个上桥励磁MOS管(81)的连线和各个下桥励磁MOS管(82)的连线互相平行且对称设置。

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