CN214177169U - 一种igbt模块中的电流传感器结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种IGBT模块中的电流传感器结构，包括安装IGBT模块的箱体，箱体内设置有控制板，箱体的一端为三相输出端，所述三相输出端上设置有支架，所述支架上设置有U型屏蔽罩，所述U型屏蔽罩包括两个相互平行的侧板和与侧板垂直的底板，所述底板上设置有霍尔元件，所述霍尔元件与控制板连接，通过在箱体三相输出端处安装U型屏蔽罩，再在U型屏蔽罩内安装霍尔元件，U型屏蔽罩内部为近似平行磁场，可以避免由于安装误差导致的信号检测差异，保证系统一致性，能够使霍尔元件准确的得出输出模拟量与电流大小关系，同时降低设计成本。
Description
技术领域
本实用新型属于IGBT模块领域，更具体的说涉及一种IGBT模块中的电流传感器结构。
背景技术
IGBT模块，又叫绝缘栅双极型晶体管，目前新能源汽车行业大多采用IGBT模块形式，用于电机控制DC/AC变换，是新能源汽车中实现功率变换的关键器件，应用成熟，现有技术中针对不同电路会使用不同参数和特性的IGBT模块，当IGBT模块安装在新能源汽车的电气系统中时，需要采用霍尔模组来进行相电流采样，来达到对电机控制的目的。目前新能源汽车整体都在走降降低成本路线，而对汽车的性能指标要求也越来越高，基于功能安全开发则需要保证基本性能同时，需要有冗余检测，并保证较低的失效率，随之而来的就是设计成本的增加。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种IGBT模块中的电流传感器结构，降低IGBT模块上电流传感器的设计成本，同时保证检测数据的准确性。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种IGBT模块中的电流传感器结构，包括安装IGBT模块的箱体，箱体内设置有控制板，箱体的一端为三相输出端，所述三相输出端上设置有支架，所述支架上设置有U型屏蔽罩，所述U型屏蔽罩包括两个相互平行的侧板和与侧板垂直的底板，所述底板上设置有霍尔元件，所述霍尔元件与控制板连接。
进一步地，所述支架上设置有安装槽，所述安装槽内设置有连接铜排，所述连接铜排位于底板与霍尔元件之间，所述安装槽的两个侧槽壁上均设置有安装凸起，所述安装凸起与连接铜排相抵触。
进一步地，所述支架上对应安装槽的两侧设置有插槽，所述侧板伸入并穿过插槽，且侧板与插槽过盈配合。
进一步地，所述侧板的横截面呈长方形，所述插槽的四角上开设有安装孔。
进一步地，所述底板与支架之间通过胶水粘接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1.通过在箱体三相输出端处安装U型屏蔽罩，再在U型屏蔽罩内安装霍尔元件，U型屏蔽罩内部为近似平行磁场，可以避免由于安装误差导致的信号检测差异，保证系统一致性，能够使霍尔元件准确的得出输出模拟量与电流大小关系，同时降低设计成本；
2.可根据客户需求，改变安装区上三极管的数量，从而使IGBT模块满足不同功率等级要求，形成整体模块化生产，从而降低IGBT模块的硬件成本；
3.通过在功率板上设置板贴铜片形成集成汇流铜排，从而完全覆盖功率回路，减小系统杂散电感。
附图说明
图1为本实用新型中单管并联IGBT模块的截面示意图；
图2为本实用新型中IGBT组件的立体示意图；
图3为另一视角下的IGBT组件的立体示意图；
图4为本实用新型中单管并联IGBT模块的立体示意图；
图5为功率板的结构示意图；
图6为三相输出端的结构示意图；
图7为支架的结构示意图；
图8为图7中A部放大图；
图9为绝缘垫片的结构示意图。
附图标记：1.箱体；101.散热水道；102.进水接口；103.出水接口；104.环形密封条；2.散热基板；201.散热针；3.三极管；4.绝缘垫片；401.导热铜片；402.陶瓷基片；5.功率板；501.输入接口；502.输出接口；6.控制板；7.绝缘纸；8.第一支撑块；9.第二支撑块；10.螺栓；11.支架；1101.安装槽；1102.连接铜排；1103.U型屏蔽罩；1104.插槽；1105.霍尔元件；1106.安装孔；1107.安装凸起。
具体实施方式
在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。
此外，如有术语“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隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本实用新型描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参照图1至图9对本实用新型进一步说明。
一种单管IGBT并联模块，包括安装IGBT模块的箱体1，所述箱体1上设置有三相输出端，所述箱体1内设置有散热基板2，所述散热基板2上设置有两个并排的安装区，两个安装区上均设置有至少一个IGBT芯片3，所述IGBT芯片3与散热基板2之间设置有绝缘垫片4，所述IGBT芯片3的引脚上连接有功率板5和控制板6，所述功率板5位于IGBT芯片3和控制板6之间。
优选的，所述功率板5和控制板6均为PCB板。
优选的，所述IGBT芯片3的引脚均与功率板5和控制板6焊接，保证连接强度。
如图5所示，优选的，所述功率板5上设置有输入接口501和输出接口502，所述输入接口501与母线输入端通过母排连接，使能够承受大功率电流的输入，所述输出接口502上设置有连接铜排1102，即通过连接铜排1102与外界电路连接。
优选的，所述功率板5的正负间距小于1mm，从而减小IGBT模块内部电路系统的杂散电感。
如图1所示，本实施例优选的所述功率板5上设置有绝缘纸7，且绝缘纸7与铜排相抵触，通过绝缘纸7将铜排与外界隔离，防止减少外界电磁环境对功率板5上的铜排造成影响。
如图1所示，本实施例优选的所述散热基板2和功率板5之间设置有第一支撑块8，即通过第一支撑块8使散热基板2和功率板5之间保持一定距离，所述功率板5和控制板6之间设置有第二支撑块9，即通过第一支撑块8使公路版和控制板6之间保持一定距离，所述箱体1上设置有支撑螺栓10，所述支持螺栓10分别与第一支撑块8和第二支撑块9螺纹连接，即可使得散热基板2、功率板5和控制板6固定在箱体1内。
如图4和图6所示，本实施例优选的所述三相输出端上设置有支架11，所述支架11上设置有三个安装槽1101，连接铜排1102安装于安装槽1101内，所述支架11上设置有对应安装槽1101的U型屏蔽罩1103，所述U型屏蔽罩1103包括两个相互平行的侧板和与侧板垂直的底板，所述连接铜排1102上设置有霍尔元件1105，所述霍尔元件1105位于U型屏蔽罩1103内，所述霍尔元件1105与控制板6连接，当功率板5工作时，U型屏蔽罩1103内部为近似平行磁场，可以避免由于安装连接铜排1102产生误差导致的信号检测差异，保证系统一致性，最终能较为准确的得出输出模拟量与电流大小关系，同时降低设计成本。
如图8所示，本实施例优选的所述安装槽1101的两个侧槽壁上均设置有安装凸起1107，所述安装凸起1107与连接铜排1102相抵触，安装连接铜片时可通过安装凸起1107将连接铜片压紧在安装槽1101内，防止连接铜片松动。
如图7所示，本实施例优选的所述支架11上设置有插槽1104，所述U型屏蔽罩1103的侧板伸入并穿过插槽1104，所述插槽1104的宽度略小于U型屏蔽罩1103的侧边宽度，即过盈配合，当无形屏蔽罩安装在插槽1104时即可通过插槽1104的内壁将U型屏蔽罩1103的侧边夹紧，从而防止U型屏蔽罩1103从支架11上脱落。
如图8所示，本实施例优选的所述侧板的横截面呈长方形，所述插槽1104的四角上开设有安装孔1106，当插槽1104中插入U型屏蔽罩1103的侧板时，通过安装孔1106可使插槽1104的略微扩展，使侧板能够穿过插槽1104，侧板穿过后即可在插槽1104槽壁的回复力下将侧板夹紧。
优选的，所述U型屏蔽罩1103的的底板与支架11之间可通过胶水粘接，从而增加U型屏蔽罩1103在支架11上的固定性。
在组装IGBT模块前，可先根据客户需求，改变安装区上IGBT芯片3的数量，从而使IGBT模块满足不同功率等级要求，而生产成本的增加和降低，只取决于散热基板2上IGBT芯片3的数量，从而形成整体模块化生产，从而降低IGBT模块的硬件成本。
通过绝缘垫片4将散热基板2和IGBT芯片3隔离，减少对IGBT芯片3的影响，同时能够将IGBT芯片3上的热量传递给散热基板2，从而对IGBT芯片3进行散热。
优选的，每个所述IGBT芯片3均通过单独的绝缘垫片4连接在散热基板2上，从而减小绝缘垫片4与散热基板2之间因热膨胀系数不同产生的弯曲，降低对对散热效果的影响。
优选的，本实施例中散热基板2上可放置2-12个IGBT芯片3，可满足绝大多数的应用场景的需求。
如图2所示，本实施例优选的所述IGBT芯片3的引脚朝向两个安装区之间的中心线，从而将IGBT芯片3的引脚集中在中心线的两侧，且IGBT芯片3的引脚朝向远离散热基板2的方向延伸，有利于将该IGBT模块连接在电路板上。
如图9所示，本实施例优选的所述绝缘垫片4包括两片导热铜片401，所述两片导热铜片401之间设置有陶瓷基片402，所述陶瓷基片402为氧化铝，使IGBT芯片3与散热基板2之间形成绝缘状态，同时通过导热铜片401能够使热量更快的从IGBT芯片3上传递至陶瓷基片402，在有陶瓷基片402通过导热铜片401传递至散热基板2进行散热，提高IGBT芯片3的散热效率，同时氧化铝的热膨胀系数与硅较为接近，能减小所受的热应力，减小在散热基板2上的弯曲形变程度，增加可靠性，且氧化铝制成的陶瓷基片402成本低。
如图1所示，本实施例优选的所述散热基板2与箱体1之间设置有散热水道101，所述散热基板2与箱体1之间设置有散热水道101，散热水道101的两端分别连接有进水接口102和出水接口103，即通过进水接口102向散热水道101内通入冷却水，当冷却水经过散热基板2时，可与散热基板2之间进行热量交换，从而带走散热基板2上的热量，即可实现对散热基板2上IGBT芯片3的冷却，防止高温为IGBT芯片3的影响。
优选的，所述散热水道101从进水接口102的一端倾斜至出水接口103的一端，使得吸收热量后的冷却水能够及时地排出散热水道101进入出水接口103，提高冷却效率。
如图3所示，本实施例优选的所述散热基板2上设置有若干散热针201，所述散热针201伸入散热水道101内，当冷却水进入散热水道101时，通过散热针201增加冷却水与散热基板2之间的接触面积，从而提高对散热基板2的冷却效率。
优选的，所述散热基板2与散热水道101之间设置有环形密封条104，防止散热水道101内的冷却水进入箱体1内部，从而影响其他电气元件的正常运行。
优选的，所述散热基板2为铝合金材料，能够有效的将IGBT模块所产生的热量导入到散热水道101中，从而提高整个产品的工作效率。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种IGBT模块中的电流传感器结构，包括安装IGBT模块的箱体，箱体内设置有控制板，箱体的一端为三相输出端，其特征在于：所述三相输出端上设置有支架，所述支架上设置有U型屏蔽罩，所述U型屏蔽罩包括两个相互平行的侧板和与侧板垂直的底板，所述底板上设置有霍尔元件，所述霍尔元件与控制板连接。
2.根据权利要求1所述的IGBT模块中的电流传感器结构，其特征在于：所述支架上设置有安装槽，所述安装槽内设置有连接铜排，所述连接铜排位于底板与霍尔元件之间，所述安装槽的两个侧槽壁上均设置有安装凸起，所述安装凸起与连接铜排相抵触。
3.根据权利要求2所述的IGBT模块中的电流传感器结构，其特征在于：所述支架上对应安装槽的两侧设置有插槽，所述侧板伸入并穿过插槽，且侧板与插槽过盈配合。
4.根据权利要求3所述的IGBT模块中的电流传感器结构，其特征在于：所述侧板的横截面呈长方形，所述插槽的四角上开设有安装孔。
5.根据权利要求4所述的IGBT模块中的电流传感器结构，其特征在于：所述底板与支架之间通过胶水粘接。
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|---|---|---|---|---|
| CN115902346A (zh) * | 2022-10-18 | 2023-04-04 | 苏州纳芯微电子股份有限公司 | 电流感测模块、用电设备及电流感测方法 |
| CN116609575A (zh) * | 2022-02-09 | 2023-08-18 | 奥迪股份公司 | 具有集成的电流传感器的半导体模块 |
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