CN220210233U - 压接型功率模组及变流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种压接型功率模组及变流器。该压接型功率模组包括：导电连接并形成撬棒电路的开关器件、反并联二极管、续流二极管和吸收二极管；以及多个散热器，散热器、开关器件、反并联二极管、续流二极管和吸收二极管共同形成一个压接柱；吸收二极管包括第一吸收二极管和第二吸收二极管，第一吸收二极管位于压接柱的第一端的最外端，第二吸收二极管位于压接柱的第二端的最外端，第一吸收二极管的第二极与相邻的元器件共用一个散热器，第二吸收二极管的第二极与相邻的元器件共用一个散热器。本实用新型的技术方案的压接型功率模组能够解决采用现有的撬棒电路中元器件的排布方式导致散热器使用数量多问题。

Description

压接型功率模组及变流器

技术领域

本实用新型涉及功率模块技术领域，具体而言，涉及一种压接型功率模组及变流器。

背景技术

撬棒电路是大功率电流器中应用的主要电路，撬棒电路主要由开关器件、反并联二极管、续流二极管和吸收二极管组成。在发明人所知的现有技术中，如图3所示，撬棒电路排布成两柱进行压接，开关器件包括第一开关器件11和第二开关器件12，反并联二极管包括第一反并联二极管13和第二反并联二极管14，续流二极管包括第一续流二极管15和第二续流二极管16，吸收二极管包括第一吸收二极管17和第二吸收二极管18，第一开关器件11、第二开关器件12、第一续流二极管15和第二续流二极管16压接为一柱，第一吸收二极管17、第二吸收二极管18、第一反并联二极管13和第二反并联二极管14压接为一柱，散热器19是开关器件和各个二极管中必备的部件，此种两柱的压接方式使得散热器19使用数量多，部分散热器19无法共用，导致所有散热器19的总耗能大、总成本大。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种压接型功率模组及变流器，能够解决采用现有的撬棒电路中元器件的排布方式导致散热器使用数量多问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一方面，提供了一种压接型功率模组，包括：导电连接并形成撬棒电路的开关器件、反并联二极管、续流二极管和吸收二极管；以及多个散热器，散热器、开关器件、反并联二极管、续流二极管和吸收二极管同列设置，并共同形成一个压接柱，开关器件的第一极和第二极分别设置一个散热器，反并联二极管的正负极分别设置一个散热器，续流二极管的正负极分别设置一个散热器；吸收二极管包括第一吸收二极管和第二吸收二极管，第一吸收二极管位于压接柱的第一端的最外端，第二吸收二极管位于压接柱的第二端的最外端，第一吸收二极管包括朝向压接柱外端的第一极和背离压接柱外端的第二极，第一吸收二极管的第一极自然散热，第一吸收二极管的第二极与相邻的元器件共用一个散热器，第二吸收二极管包括朝向压接柱外端的第一极和背离压接柱外端的第二极，第二吸收二极管的第一极自然散热，第二吸收二极管的第二极与相邻的元器件共用一个散热器。

进一步地，续流二极管位于第一吸收二极管和第二吸收二极管之间，续流二极管包括第一续流二极管和第二续流二极管，第一吸收二极管的正极与第一续流二极管的负极共用一个散热器，第二吸收二极管的负极与第二续流二极管的正极共用一个散热器。

进一步地，开关器件包括第一开关器件和第二开关器件，第一开关器件的第二极与第二开关器件的第一极共用一个散热器。

进一步地，反并联二极管包括第一反并联二极管和第二反并联二极管，开关器件位于第一反并联二极管和第二反并联二极管之间，第一反并联二极管的负极与第一开关器件的第一极共用一个散热器，第二反并联二极管的正极与第二开关器件的第二极共用一个散热器。

进一步地，压接型功率模组还包括第一绝缘垫和第二绝缘垫，第一绝缘垫位于第一反并联二极管和第一续流二极管之间，第二绝缘垫位于第二反并联二极管和第二续流二极管之间。

进一步地，第一吸收二极管、第一续流二极管、第一反并联二极管、第一开关器件、第二开关器件、第二反并联二极管、第二续流二极管和第二吸收二极管依次排布，第一吸收二极管、第一续流二极管、第一反并联二极管和第一开关器件四者与第二吸收二极管、第二续流二极管、第二反并联二极管和第二开关器件四者的布置位置沿第一对称线对称。

进一步地，压接型功率模组还包括多个导电排，反并联二极管和续流二极管通过导电排导电连接。

进一步地，吸收二极管与续流二极管沿第一导通方向排布，反并联二极管与开关器件沿第二导通方向排布，第一导通方向与第二导通方向相反。

进一步地，沿电流的流动方向，第二续流二极管与第二反并联二极管导电连接，第二反并联二极管与第一反并联二极管导电连接，第一反并联二极管与第一续流二极管导电连接。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种变流器，包括主体以及设置在主体内部的上述的压接型功率模组。

应用本实用新型的技术方案，形成撬棒电路的开关器件、反并联二极管、续流二极管和吸收二极管与散热器压接形成一柱，即一个压接柱，由于吸收二极管的损耗低，因此吸收二极管的单极设置一个散热器就足够，根据吸收二极管的此特性，将第一吸收二极管和第二吸收二极管设置在端部，分别形成压接柱的第一端和第二端，并且，第一吸收二极管的散热器为与相邻的元器件共用的散热器，第二吸收二极管的散热器也为与相邻的元器件共用的散热器，本技术方案在减少散热器使用的同时，将一个散热器为两个元器件所共用，使得所有散热器的总能耗和总成本均减少。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的实施例的压接型功率模组的结构示意图；

图2示出了本实用新型的实施例的压接型功率模组的电路图；以及

图3示出了背景技术的压接型功率模组的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

11、第一开关器件；12、第二开关器件；13、第一反并联二极管；14、第二反并联二极管；15、第一续流二极管；16、第二续流二极管；17、第一吸收二极管；18、第二吸收二极管；19、散热器；20、第一绝缘垫；21、第二绝缘垫；22、导电排。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要说明的是，“元器件”为开关器件、反并联二极管、续流二极管和吸收二极管的总称，即元器件指代开关器件、反并联二极管、续流二极管和吸收二极管中任意一个。

参见图1和图2所示，本实用新型提供了一种压接型功率模组，包括：导电连接并形成撬棒电路的开关器件、反并联二极管、续流二极管和吸收二极管；以及多个散热器19，散热器19、开关器件、反并联二极管、续流二极管和吸收二极管同列设置，并共同形成一个压接柱，开关器件的第一极和第二极分别设置一个散热器19，反并联二极管的正负极分别设置一个散热器19，续流二极管的正负极分别设置一个散热器19；吸收二极管包括第一吸收二极管17和第二吸收二极管18，第一吸收二极管17位于压接柱的第一端的最外端，第二吸收二极管18位于压接柱的第二端的最外端，第一吸收二极管17包括朝向压接柱外端的第一极和背离压接柱外端的第二极，第一吸收二极管17的第一极自然散热，第一吸收二极管17的第二极与相邻的元器件共用一个散热器19，第二吸收二极管18包括朝向压接柱外端的第一极和背离压接柱外端的第二极，第二吸收二极管18的第一极自然散热，第二吸收二极管18的第二极与相邻的元器件共用一个散热器19。

在本实施例中，吸收二极管为损耗低、发热量低的元器件，只需要在一极设置散热器19，另一极自然散热，不需要设置散热器19，根据吸收二极管的此特性，将第一吸收二极管17和第二吸收二极管18分别设置在压接柱的两端的最外端处，具体地，第一吸收二极管17的负极朝向压接柱的外端，第一吸收二极管17的负极自然散热，不设置散热器19，第一吸收二极管17的正极背离压接柱的外端，与相邻的元器件共用一个散热器19；第二吸收二极管18的正极朝向压接柱的外端，第二吸收二极管18的正极自然散热，不设置散热器19，第二吸收二极管18的负极背离压接柱的外端，与相邻的元器件共用一个散热器19，有效减少散热器19的使用数量，提高散热效率，相比于现有技术中的散热器数量及其总能耗和总成本，本实施例降低了散热器19的总能耗和总成本。

另外，将所有元器件和散热器19同列压接成一个压接柱，一方面，提高元器件之间布置的紧凑性，提升功率密度；另一方面，图3所示的现有技术中压接成两个压接柱的方案，需要考虑两个压接柱之间的安全距离，安全距离过小，会导致回路杂散电感大，相比于现有技术，本压接型功率模组设计一个压接柱，不需要考虑与另一个压接柱之间的安全距离，减少整个压接型功率模组的安规空间，提高压接柱的功率密度，减少杂散电感的产生，布局考虑因素少，布局效率高。

在另一个实施例中，开关器件可以是集成门极换流晶闸管(IGCT)，也可以是绝缘栅双极性晶体管(IGBT)，当开关器件为绝缘栅双极性晶体管时，其内部集成反并联二极管，第一反并联二极管13和第二反并联二极管14可以取消。

参见图1和图2所示，本实用新型的一个实施例中，续流二极管位于第一吸收二极管17和第二吸收二极管18之间，续流二极管包括第一续流二极管15和第二续流二极管16，第一吸收二极管17的正极与第一续流二极管15的负极共用一个散热器19，第二吸收二极管18的负极与第二续流二极管16的正极共用一个散热器19。

在本实施例中，散热器19具有导电作用，根据撬棒电路中第一续流二极管15与第一吸收二极管17的连接关系以及第二吸收二极管18与第二续流二极管16的连接关系，将第一续流二极管15和第一吸收二极管17相邻设置，通过一个散热器19将两者导电连接，同时，使两者共用该散热器19进行散热，并将第二吸收二极管18和第二续流二极管16相邻设置，通过一个散热器19将两者导电连接，同时，使两者共用该散热器19进行散热，使得一个散热器19同时实现两个功能，充分发挥散热器19的效用。

参见图1和图2所示，本实用新型的一个实施例中，开关器件包括第一开关器件11和第二开关器件12，第一开关器件11的第二极与第二开关器件12的第一极共用一个散热器19。

在本实施例中，散热器19具有导电作用，根据撬棒电路中第一开关器件11和第二开关器件12的连接关系，将第一开关器件11和第二开关器件12相邻设置，通过一个散热器19将两者导电连接，同时，使两者共用该散热器19进行散热，充分发挥散热器19的效用。

具体地，第一开关器件11的第一极为A极且第二极为K极，第二开关器件12的第一极为A极且第二极为K极。

参见图1和图2所示，本实用新型的一个实施例中，反并联二极管包括第一反并联二极管13和第二反并联二极管14，开关器件位于第一反并联二极管13和第二反并联二极管14之间，第一反并联二极管13的负极与第一开关器件11的第一极共用一个散热器19，第二反并联二极管14的正极与第二开关器件12的第二极共用一个散热器19。

在本实施例中，开关器件与反并联二极管之间容易产生寄生电感，如果开关器件与反并二极管并列设置，则开关器件与反并二极管之间需要足够的横向安全距离，才能减小寄生电感，为了最大程度消除寄生电感，本实施例将反并联二极管与开关器件纵向相邻设置，不需要考虑横向安全距离，具体为通过撬棒电路中的连接关系，将第一开关器件11与第一反并联二极管13同列相邻设置并通过一个散热器19导电连接，并将第二开关器件12与第二反并联二极管14同列相邻设置并通过一个散热器19导电连接。布置方式合理，避免寄生电感的产生，并提高散热器19的利用率。

参见图1和图2所示，本实用新型的一个实施例中，压接型功率模组还包括第一绝缘垫20和第二绝缘垫21，第一绝缘垫20位于第一反并联二极管13和第一续流二极管15之间，第二绝缘垫21位于第二反并联二极管14和第二续流二极管16之间。

在本实施例中，基于所有元器件的正负极的方向布置，正极与正极相邻的元器件之间和负极与负极相邻的元器件之间均需要断开，以控制电流的流向，因此，设置第一绝缘垫20和第二绝缘垫21，将正极与正极相邻的第一反并联二极管13和第一续流二极管15通过第一绝缘垫20断开，将负极与负极相邻的第二反并联二极管14和第二续流二极管16通过第二绝缘垫21断开，使得所有元器件还能够保持一个压接柱的结构，并且结构紧凑，布局合理。

参见图1和图2所示，本实用新型的一个实施例中，第一吸收二极管17、第一续流二极管15、第一反并联二极管13、第一开关器件11、第二开关器件12、第二反并联二极管14、第二续流二极管16和第二吸收二极管18依次排布，第一吸收二极管17、第一续流二极管15、第一反并联二极管13和第一开关器件11四者与第二吸收二极管18、第二续流二极管16、第二反并联二极管14和第二开关器件12四者的布置位置沿第一对称线对称。

在本实施例中，第一绝缘垫20和第二绝缘垫21的布置位置也沿第一对称线对称。第一对称线为中压线路，即图1中所示的N极。整个压接型功率模组的对称结构，以及开关器件位于压接柱中部的设计，使整个压接型功率模组的杂散电感小、电气特性一致以及功率密度高，并且结构简单，使得拆卸、维修相对简单。

具体地，第一吸收二极管17与第二吸收二极管18的布置位置沿第一对称线对称，两者的正负极方向不对称，即两者的正负极方向相同；第一续流二极管15与第二续流二极管16的布置位置沿第一对称线对称，两者的正负极方向不对称，即两者的正负极方向相同；第一反并联二极管13与第二反并联二极管14的布置位置沿第一对称线对称，两者的正负极方向不对称，即两者的正负极方向相同；第一开关器件11与第二开关器件12的布置位置沿第一对称线对称，两者的第一极和第二极方向不对称，即两者的第一极和第二极方向相同。这样的布置方式，能够便于各个元器件之间导电连接。此处的描述均为设置结构的描述，并不对元器件之间的电流导通方向进行限定。

参见图1和图2所示，本实用新型的一个实施例中，压接型功率模组还包括多个导电排22，反并联二极管和续流二极管通过导电排22导电连接。

在本实施例中，第一反并联二极管13与第一续流二极管15之间、第二续流二极管16与第二反并联二极管14之间以及第二反并联二极管14与第一反并联二极管13之间分别通过一个导电排22导电连接，结合各个元器件的布置方式，能够使导电排22的布置更加规整，并最大程度减少导电排22的长度，进而减小整个压接型功率模组的回路长度，降低元器件之间的应力，并且节约导电排22的使用。

在另一个实施例中，导电排22为铜排，导电性能更好，使电流流动更加稳定。

参见图1和图2所示，本实用新型的一个实施例中，吸收二极管与续流二极管沿第一导通方向排布，反并联二极管与开关器件沿第二导通方向排布，第一导通方向与第二导通方向相反。

在本实施例中，导通方向即为电流的流动方向，也为正负极的方向，这样布置能够最大程度利用散热器19的导电作用，并减少导电排22的使用。

参见图1和图2所示，本实用新型的一个实施例中，沿电流的流动方向，第二续流二极管16与第二反并联二极管14导电连接，第二反并联二极管14与第一反并联二极管13导电连接，第一反并联二极管13与第一续流二极管15导电连接。

在本实施例中，所有导电连接的方式均通过导电排22导电连接，除本实施例之外的其他需要导电连接的元器件之间均通过散热器19导电连接，具体地，第一续流二极管15与第一吸收二极管17之间、第一反并联二极管13与第一开关器件11之间、第一开关器件11与第二开关器件12之间、第二开关器件12与第二反并联二极管14之间以及第二吸收二极管18与第二续流二极管16之间分别通过一个散热器19导电连接，提高散热器19的利用率，并有效减少导电排22的使用。

参见图1和图2所示，本实用新型还提供了一种变流器，包括主体以及设置在主体内部的上述的压接型功率模组。

变流器的压接型功率模组与上述压接型功率模组的技术方案和技术效果完全相同，此处不再赘述。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型的上述的实施例实现了如下技术效果：形成撬棒电路的开关器件、反并联二极管、续流二极管和吸收二极管与散热器压接形成一柱，即一个压接柱，由于吸收二极管的损耗低，因此吸收二极管的单极设置一个散热器就足够，根据吸收二极管的此特性，将第一吸收二极管和第二吸收二极管设置在端部，分别形成压接柱的第一端和第二端，并且，第一吸收二极管的散热器为与相邻的元器件共用的散热器，第二吸收二极管的散热器也为与相邻的元器件共用的散热器，本技术方案在减少散热器使用的同时，将一个散热器为两个元器件所共用，使得所有散热器的总能耗和总成本均减少。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压接型功率模组，其特征在于，包括：

导电连接并形成撬棒电路的开关器件、反并联二极管、续流二极管和吸收二极管；以及

多个散热器(19)，所述散热器(19)、所述开关器件、所述反并联二极管、所述续流二极管和所述吸收二极管同列设置，并共同形成一个压接柱，所述开关器件的第一极和第二极分别设置一个散热器(19)，所述反并联二极管的正负极分别设置一个散热器(19)，所述续流二极管的正负极分别设置一个散热器(19)；

所述吸收二极管包括第一吸收二极管(17)和第二吸收二极管(18)，所述第一吸收二极管(17)位于所述压接柱的第一端的最外端，所述第二吸收二极管(18)位于所述压接柱的第二端的最外端，所述第一吸收二极管(17)包括朝向所述压接柱外端的第一极和背离所述压接柱外端的第二极，所述第一吸收二极管(17)的第一极自然散热，所述第一吸收二极管(17)的第二极与相邻的元器件共用一个散热器(19)，所述第二吸收二极管(18)包括朝向所述压接柱外端的第一极和背离所述压接柱外端的第二极，所述第二吸收二极管(18)的第一极自然散热，所述第二吸收二极管(18)的第二极与相邻的元器件共用一个散热器(19)。

2.根据权利要求1所述的压接型功率模组，其特征在于，所述续流二极管位于所述第一吸收二极管(17)和所述第二吸收二极管(18)之间，所述续流二极管包括第一续流二极管(15)和第二续流二极管(16)，所述第一吸收二极管(17)的正极与所述第一续流二极管(15)的负极共用一个所述散热器(19)，所述第二吸收二极管(18)的负极与所述第二续流二极管(16)的正极共用一个所述散热器(19)。

3.根据权利要求2所述的压接型功率模组，其特征在于，所述开关器件包括第一开关器件(11)和第二开关器件(12)，所述第一开关器件(11)的第二极与所述第二开关器件(12)的第一极共用一个所述散热器(19)。

4.根据权利要求3所述的压接型功率模组，其特征在于，所述反并联二极管包括第一反并联二极管(13)和第二反并联二极管(14)，所述开关器件位于所述第一反并联二极管(13)和所述第二反并联二极管(14)之间，所述第一反并联二极管(13)的负极与所述第一开关器件(11)的第一极共用一个所述散热器(19)，所述第二反并联二极管(14)的正极与所述第二开关器件(12)的第二极共用一个所述散热器(19)。

5.根据权利要求4所述的压接型功率模组，其特征在于，所述压接型功率模组还包括第一绝缘垫(20)和第二绝缘垫(21)，所述第一绝缘垫(20)位于所述第一反并联二极管(13)和所述第一续流二极管(15)之间，所述第二绝缘垫(21)位于所述第二反并联二极管(14)和所述第二续流二极管(16)之间。

6.根据权利要求4所述的压接型功率模组，其特征在于，所述第一吸收二极管(17)、所述第一续流二极管(15)、所述第一反并联二极管(13)、所述第一开关器件(11)、所述第二开关器件(12)、所述第二反并联二极管(14)、所述第二续流二极管(16)和所述第二吸收二极管(18)依次排布，所述第一吸收二极管(17)、所述第一续流二极管(15)、所述第一反并联二极管(13)和所述第一开关器件(11)四者与所述第二吸收二极管(18)、所述第二续流二极管(16)、所述第二反并联二极管(14)和所述第二开关器件(12)四者的布置位置沿第一对称线对称。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的压接型功率模组，其特征在于，所述压接型功率模组还包括多个导电排(22)，所述反并联二极管和所述续流二极管通过所述导电排(22)导电连接。

8.根据权利要求7所述的压接型功率模组，其特征在于，所述吸收二极管与所述续流二极管沿第一导通方向排布，所述反并联二极管与所述开关器件沿第二导通方向排布，所述第一导通方向与所述第二导通方向相反。

9.根据权利要求4所述的压接型功率模组，其特征在于，沿电流的流动方向，所述第二续流二极管(16)与所述第二反并联二极管(14)导电连接，所述第二反并联二极管(14)与所述第一反并联二极管(13)导电连接，所述第一反并联二极管(13)与所述第一续流二极管(15)导电连接。

10.一种变流器，其特征在于，包括主体以及设置在所述主体内部的如权利要求1至9中任一项所述的压接型功率模组。