CN214101927U - 叠层母排结构及大功率电力变换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种叠层母排结构及大功率电力变换装置，其中叠层母排结构包括叠层母排、驱动板以及若干电器件，所述叠层母排包括相互绝缘的多层铜排，每层所述铜排分别设有导流线路，所述驱动板叠放在所述叠层母排的上侧，借由所述叠层母排的连接，实现所述驱动板以及若干所述电器件之间的电气连接；其中，若干所述电器件包括若干分立式半导体开关和电感器，若干所述分立式半导体开关分布在所述叠层母排的周边区域，所述电感器安装在所述叠层母排的底部或者所述驱动板上。本实用新型有简洁紧凑的整体结构，能够节省大功率电力变换装置的内部空间，同时能够提升使用的稳定性和降低制作成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及大功率电力变换技术领域，尤其涉及一种叠层母排结构及大功率电力变换装置。
背景技术
对于大功率电力变换系统，半导体开关一般有分立式和模块化两种。对于使用分立式半导体开关的方案来讲，市面上均选用铝基板SMT工艺，将分立式半导体开关焊接在带有驱动电路的铝基板上，铝基板上焊接导流铜柱(或接口端子)，通过外接铜排或导线连接实现与磁性器件、电容器的电气连接。对于使用模块化半导体开关的方案来讲，模块化半导体开关一般自带输入输出接口，可直接用导线或者铜排进行与驱动电路板、电感器、电容器之间的电气连接，现有的技术大多使用硬铜排和导线并存的连接方案。
上述分立式和模块化的半导体开关均离不开铜排和导线的连接方式，使器件布局混乱，且体积较大，系统集成化程度低。而且，由于铜排和导线的使用，系统主电路中母线的杂散电感过高，容易产生很高的浪涌电压，影响半导体开关的选型和使用稳定性，并且增加成本。
大功率系统中一般使用多个半导体开关和磁性器件，电气连接点较多，用导线或铜排连接需考虑爬电距离，电气间隙等许多安全问题，设计的铜排比较复杂，无论是在加工和装配上都比较困难，容易引起装配失误，并增加制造成本和装配成本。
另外，在大功率系统中，采用铜排或线缆的连接方式会加大产品的电磁干扰，EMC性能较差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种叠层母排结构，具有简洁紧凑的整体结构，能够节省大功率电力变换装置的内部空间，同时能够提升使用的稳定性和降低制作成本。
本实用新型的另一目的在于提供一种大功率电力变换装置，能够节省其内部空间，同时能够提升使用的稳定性和降低制作成本。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种叠层母排结构，包括叠层母排、驱动板以及若干电器件，所述叠层母排包括相互绝缘的多层铜排，每层所述铜排分别设有导流线路，所述驱动板叠放在所述叠层母排的上侧，借由所述叠层母排的连接，实现所述驱动板以及若干所述电器件之间的电气连接；其中，若干所述电器件包括若干分立式半导体开关和电感器，若干所述分立式半导体开关分布在所述叠层母排的周边区域，所述电感器安装在所述叠层母排的底部或者所述驱动板上。
可选地，所述叠层母排的导流线路对应若干所述分立式半导体开关的正极引脚和负极引脚以及所述电感器的线圈的第一引脚和第二引脚分别设有连接端，各所述连接端与对应的所述引脚以及所述驱动板之间实现导通连接。
可选地，所述叠层母排的导流线路对应若干所述分立式半导体开关的正极引脚和负极引脚分别设有作为所述连接端的针脚，所述针脚分别与所述分立式半导体开关的正极引脚和负极引脚一体或分别焊接至所述驱动板。
可选地，所述驱动板的边缘处对应若干所述分立式半导体开关的正极引脚和负极引脚和若干所述针脚设置有过孔。
可选地，至少部分所述分立式半导体开关设置在一PCB板上，所述分立式半导体开关的各引脚分别连接所述PCB板，所述PCB板的外侧位于所述叠层母排一旁，所述PCB板的内侧叠设在所述叠层母排的底部，所述驱动板和所述叠层母排上穿设有螺丝，所述螺丝与所述驱动板和所述叠层母排上对应的连接端电接触，所述螺丝的下端连接所述PCB板上的与所述分立式半导体开关的各引脚对应连通的连接端子。
可选地，所述叠层母排对应所述电感器的线圈的第一引脚和第二引脚分别设有作为所述连接端的连接引脚，所述叠层母排和所述驱动板设有让位开孔，所述电感器的线圈的第一引脚和第二引脚以及所述连接引脚位于所述让位开孔处。
可选地，所述电感器的线圈的第一引脚和第二引脚中的至少一个和所述叠层母排上与其对应的连接引脚分别焊接至所述驱动板上的一电器件的两引脚；或者，所述电感器的线圈的第一引脚和第二引脚中的至少一个和所述叠层母排上与其对应的连接引脚一体焊接至所述驱动板。
可选地，所述叠层母排结构还包括电容器，所述电容器安装在所述叠层母排的底部或者所述驱动板上，所述叠层母排的导流线路对应所述电容器的第一引脚和第二引脚分别设有电容连接端，各所述电容连接端与对应的所述引脚以及所述驱动板之间实现导通连接。
可选地，所述叠层母排对应所述电容器的第一引脚和第二引脚分别设有作为所述电容连接端的连接引脚，所述叠层母排和所述驱动板设有让位开孔，所述电容器的第一引脚和第二引脚以及所述连接引脚位于所述让位开孔处。
为实现上述另一目的，本实用新型提供了一种大功率电力变换装置，包括如上所述的叠层母排结构。
与现有技术相比，本实用新型叠层母排结构利用叠层母排实现驱动板以及若干电器件之间的电气连接，有利于整体结构的简洁紧凑，能够节省大功率电力变换装置的内部空间，同时也有利于降低杂散电感，降低尖峰电压，进而可以保护分立式半导体开关，有利于进行开关的选型，提升使用稳定性和降低成本。而且，借由叠层母排的连接，能够改善爬电距离，电气间隙等安全问题，也有利于提高产品的EMC性能。另外，借由叠层母排结构的模块化设计，便于正确的进行安装，进而有利于成本的降低。此外，分立式半导体开关分布在叠层母排的周边区域，在电感器安装在叠层母排的底部的时候，便于对分立式半导体开关和电感器的散热冷却。
附图说明
图1是本实用新型第一实施例叠层母排结构的立体结构示意图。
图2是图1中A部的放大图。
图3至图6是图1中叠层母排结构不同视角的分解结构示意图。
图7和图8是图1中叠层母排不同视角的立体结构示意图。
图9和图10是图1中叠层母排不同视角的分解结构示意图。
图11和图12是本实用新型第二实施例叠层母排结构的不同视角的立体结构示意图。
图13和图14是本实用新型第三实施例叠层母排结构的不同视角的立体结构示意图。
图15和图16是本实用新型第四实施例叠层母排结构的不同视角的立体结构示意图。
图17和图18是本实用新型第五实施例叠层母排结构的不同视角的立体结构示意图。
具体实施方式
为了详细说明本实用新型的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。
请参阅图1至图18，本实用新型公开了一种叠层母排结构，包括叠层母排1、驱动板2以及若干电器件，叠层母排1包括相互绝缘的多层铜排(至少两层)，每层铜排分别设有导流线路，驱动板2叠放在叠层母排1的上侧，借由叠层母排1的连接，实现驱动板2以及若干电器件之间的电气连接；其中，若干电器件包括若干分立式半导体开关3和电感器4，若干分立式半导体开关3分布在叠层母排1的周边区域，电感器4安装在叠层母排1的底部或者驱动板2上。具体地，叠层母排1的导流线路对应若干分立式半导体开关3的正极引脚31和负极引脚32以及电感器4的线圈40的第一引脚41和第二引脚42分别设有连接端，各连接端与对应的引脚以及驱动板2之间实现导通连接。具体地，分立式半导体开关3可以采用IGBT，但不以此为限制。分立式半导体开关3的接地引脚可以连接至叠层母排1和/或驱动板2。
本实用新型叠层母排结构可以利用叠层母排1的连接实现驱动板2以及若干电器件之间的电气连接，至于叠层母排1的各层的导流线路的设计为本领域技术人员所知悉，在此不再详述。本实用新型叠层母排结构有利于整体结构的简洁紧凑，能够节省大功率电力变换装置的内部空间，同时也有利于降低杂散电感，降低尖峰电压，进而可以保护分立式半导体开关3，有利于进行开关的选型，提升使用稳定性和降低成本。而且，借由叠层母排1的连接，能够改善爬电距离，电气间隙等安全问题，也有利于提高产品的EMC性能。另外，借由叠层母排结构的模块化设计，便于正确的进行安装，进而有利于成本的降低。此外，分立式半导体开关3分布在叠层母排1的周边区域，在电感器4安装在叠层母排1的底部的时候，便于对分立式半导体开关3和电感器4的散热冷却。
请参阅图1至图10，其公开了本实用新型叠层母排结构的第一实施例。
在该实施例中，叠层母排1的导流线路对应若干分立式半导体开关3的正极引脚31和负极引脚32分别设有作为连接端的针脚11，针脚11分别与分立式半导体开关3的正极引脚31和负极引脚32一体焊接至驱动板2。当然，针脚11分别与分立式半导体开关3的正极引脚31和负极引脚32也可以分别焊接至驱动板2。本实用新型对针脚11、对应引脚以及驱动板2的具体焊接关系不作具体限定，只要能够实现相互间的连通即可。
具体地，驱动板2的边缘处对应若干分立式半导体开关3的正极引脚31和负极引脚32和若干针脚11设置有过孔21，从而便于实现可靠的电性焊接。
在该实施例中，若干分立式半导体开关3是水平布置在叠层母排1的周边区域，其各引脚垂直设置。
在该实施例中，叠层母排1对应电感器4的线圈40的第一引脚41和第二引脚42分别设有作为连接端的连接引脚12，叠层母排1和驱动板2设有让位开孔M，电感器4的线圈40的第一引脚41和第二引脚42以及连接引脚12位于让位开孔M处，从而便于实现与驱动板2的焊接。
可选地，电感器4的线圈40的第一引脚41和第二引脚42中的至少一个和叠层母排1上与其对应的连接引脚12分别焊接至驱动板2上的一电器件22的两引脚。在附图的示例中，该电器件22为电流传感器，当然，还可以是其他电器件。
可选地，电感器4的线圈40的第一引脚41和第二引脚42中的至少一个和叠层母排1上与其对应的连接引脚12一体焊接至驱动板2。
在附图的具体示例中，电感器4的线圈40的第一引脚41与叠层母排1上与其对应的连接引脚12一体焊接至驱动板2，电感器4的线圈40的第二引脚42和叠层母排1上与其对应的连接引脚12分别焊接至驱动板2上的一电器件22的两引脚。
当然，电感器4的线圈40的第一引脚41和第二引脚42以及叠层母排1上与其对应的连接引脚12与驱动板2的焊接方式并不限于上述方式。
在该实施例中，叠层母排结构还包括电容器5，电容器5安装在驱动板2上，叠层母排1的导流线路对应电容器5的第一引脚51和第二引脚52分别设有电容连接端，各电容连接端与对应的引脚以及驱动板2之间实现导通连接。
具体地，叠层母排1对应电容器5的第一引脚51和第二引脚52分别设有作为电容连接端的连接引脚13，叠层母排1和驱动板2设有让位开孔N，电容器5的第一引脚51和第二引脚52以及连接引脚13位于让位开孔N处，从而便于实现可靠的电性焊接。
在该实施例中，叠层母排结构还包括继电器6，继电器6连接在叠层母排1的底部一侧。
在该实施例中，叠层母排1包括四层铜排，但不限于此。
请参阅图11和图12，其公开了本实用新型叠层母排结构的第二实施例。
该实施例与本实用新型第一实施例的主要区别在于，叠层母排结构没有设置继电器。
请参阅图13和图14，其公开了本实用新型叠层母排结构的第三实施例。
该实施例与本实用新型第一实施例的主要区别在于，电容器5是安装在叠层母排1的底部，另外，若干分立式半导体开关3是垂直布置在叠层母排1的周边区域，各引脚由其本体的顶部向上伸出。
请参阅图15和图16，其公开了本实用新型叠层母排结构的第四实施例。
该实施例与本实用新型第一实施例的主要区别在于，叠层母排1上连接有两个电感器4。通过电感器4以及其他电器件的增加，有利于增大功率。
请参阅图17和图18，其公开了本实用新型叠层母排结构的第五实施例。
该实施例与本实用新型第一实施例的主要区别在于，分立式半导体开关3的连接方式不同。
具体地，在该实施例中，至少部分分立式半导体开关3设置在一PCB板7上，分立式半导体开关3的各引脚分别连接PCB板7，PCB板7的外侧位于叠层母排1一旁，PCB板7的内侧叠设在叠层母排1的底部，驱动板2和叠层母排1上穿设有螺丝71，螺丝71动板2和叠层母排1上对应的连接端电接触，螺丝71端连接PCB板7上的与分立式半导体开关3的各引脚对应连通的连接端子(图未示)。
另外，作为优选的方案，上述实施例中，电感器4皆设置在叠层母排1的底部。但并不限制如此，也不排除电感器4设置在驱动板2上的方案。
此外，本实用新型还公开了一种大功率电力变换装置，包括如上述实施例所述的叠层母排结构。
以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实例而已，不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，均属于本实用新型所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种叠层母排结构，其特征在于，包括叠层母排、驱动板以及若干电器件，所述叠层母排包括相互绝缘的多层铜排，每层所述铜排分别设有导流线路，所述驱动板叠放在所述叠层母排的上侧，借由所述叠层母排的连接，实现所述驱动板以及若干所述电器件之间的电气连接；其中，若干所述电器件包括若干分立式半导体开关和电感器，若干所述分立式半导体开关分布在所述叠层母排的周边区域，所述电感器安装在所述叠层母排的底部或者所述驱动板上。
2.如权利要求1所述的叠层母排结构，其特征在于，所述叠层母排的导流线路对应若干所述分立式半导体开关的正极引脚和负极引脚以及所述电感器的线圈的第一引脚和第二引脚分别设有连接端，各所述连接端与对应的所述引脚以及所述驱动板之间实现导通连接。
3.如权利要求2所述的叠层母排结构，其特征在于，所述叠层母排的导流线路对应若干所述分立式半导体开关的正极引脚和负极引脚分别设有作为所述连接端的针脚，所述针脚分别与所述分立式半导体开关的正极引脚和负极引脚一体或分别焊接至所述驱动板。
4.如权利要求3所述的叠层母排结构，其特征在于，所述驱动板的边缘处对应若干所述分立式半导体开关的正极引脚和负极引脚和若干所述针脚设置有过孔。
5.如权利要求2所述的叠层母排结构，其特征在于，至少部分所述分立式半导体开关设置在一PCB板上，所述分立式半导体开关的各引脚分别连接所述PCB板，所述PCB板的外侧位于所述叠层母排一旁，所述PCB板的内侧叠设在所述叠层母排的底部，所述驱动板和所述叠层母排上穿设有螺丝，所述螺丝与所述驱动板和所述叠层母排上对应的连接端电接触，所述螺丝的下端连接所述PCB板上的与所述分立式半导体开关的各引脚对应连通的连接端子。
6.如权利要求2所述的叠层母排结构，其特征在于，所述叠层母排对应所述电感器的线圈的第一引脚和第二引脚分别设有作为所述连接端的连接引脚，所述叠层母排和所述驱动板设有让位开孔，所述电感器的线圈的第一引脚和第二引脚以及所述连接引脚位于所述让位开孔处。
7.如权利要求6所述的叠层母排结构，其特征在于，
所述电感器的线圈的第一引脚和第二引脚中的至少一个和所述叠层母排上与其对应的连接引脚分别焊接至所述驱动板上的一电器件的两引脚；或者
所述电感器的线圈的第一引脚和第二引脚中的至少一个和所述叠层母排上与其对应的连接引脚一体焊接至所述驱动板。
8.如权利要求1所述的叠层母排结构，其特征在于，还包括电容器，所述电容器安装在所述叠层母排的底部或者所述驱动板上，所述叠层母排的导流线路对应所述电容器的第一引脚和第二引脚分别设有电容连接端，各所述电容连接端与对应的所述引脚以及所述驱动板之间实现导通连接。
9.如权利要求8所述的叠层母排结构，其特征在于，所述叠层母排对应所述电容器的第一引脚和第二引脚分别设有作为所述电容连接端的连接引脚，所述叠层母排和所述驱动板设有让位开孔，所述电容器的第一引脚和第二引脚以及所述连接引脚位于所述让位开孔处。
10.一种大功率电力变换装置，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的叠层母排结构。
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