CN220798063U - 一种电容器与功率模块的集成结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种电容器与功率模块的集成结构，该集成结构包括：电容器、功率模块；所述电容器上设有第一电极、第二电极及绝缘片，所述绝缘片设于第一电极和第二电极之间；所述功率模块设有负极端子和正极端子；所述第一电极与负极端子电气连接，所述第二电极与所述正极端子电气连接；所述负极端子、第一电极、绝缘片、第二电极依次叠层设置，或者所述第一电极、绝缘片、第二电极、正极端子依次叠层设置。该集成结构降低了电容器与功率模块之间的电流路径，减少了寄生电感对功率模块的影响。

Description

一种电容器与功率模块的集成结构

技术领域

本实用新型涉及电控领域，具体地涉及一种电容器与功率模块的集成结构。

背景技术

现有的直流支撑电容在电控箱体中空间结构占比较大，属于定制化产品，其与功率模块的安装方式一般是通过螺丝锁紧连接(如图1所示)。上述连接方式存在以下问题：铜排焊接部件多，组装步骤繁琐；铜排组装焊接占用空间大，空间利用率低；多种厚度铜排组装焊接成本高、尺寸偏差大；组装铜排相对整体式折弯电感较大；端子式电容与功率模块螺丝锁紧安装存在较大接触电阻，运行发热对产品寿命产生影响；端子式电容与功率模块螺丝锁紧安装会产生较大的寄生电感。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种电容器与功率模块的集成结构，该集成结构降低了电容器与功率模块之间的电流路径，减少了寄生电感对功率模块的影响。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种电容器与功率模块的集成结构，其特征在于，包括：电容器、功率模块；

所述电容器上设有第一电极、第二电极及绝缘片，所述绝缘片设于第一电极和第二电极之间；

所述功率模块设有负极端子和正极端子；

所述第一电极与负极端子电气连接，所述第二电极与所述正极端子电气连接；

所述负极端子、第一电极、绝缘片、第二电极依次叠层设置，或者所述第一电极、绝缘片、第二电极、正极端子依次叠层设置。

可选的，层叠设置的第一电极与负极端子，或者层叠设置的第二电极与所述正极端子通过激光焊接。

可选的，所述集成结构还包括连接件，设于第二电极与所述正极端子上，用于连接第二电极与正极端子，或者设于第一电极与负极端子上，用于连接第一电极与负极端子。

可选的，所述连接件为铜排。

可选的，所述第一电极、绝缘片及第二电极呈U型凹槽结构叠层设置。

可选的，所述第一电极、第二电极的宽度范围为32-150mm，厚度范围为0.5-1.5mm。

可选的，所述负极端子和正极端子的宽度范围为32-150mm，厚度范围为0.5-1.5mm。

可选的，所述绝缘片为PET材质，所述绝缘片的厚度为0.25-0.5mm。

可选的，所述电容器包括多个电容，多个电容之间相对绝缘。

本实用新型实施例的一种电容器与功率模块的集成结构包括：电容器、功率模块；所述电容器上设有第一电极、第二电极及绝缘片，所述绝缘片设于第一电极和第二电极之间；所述功率模块设有负极端子和正极端子；所述第一电极与负极端子电气连接，所述第二电极与所述正极端子电气连接；所述负极端子、第一电极、绝缘片、第二电极依次叠层设置，或者所述第一电极、绝缘片、第二电极、正极端子依次叠层设置。所述集成结构采用整体式端子结构，无需不同厚度的铜排焊接，采用正负极铜排叠层放置，使电路的正负母排磁场相互抵消，大大降低了回路的电感值。

本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：

图1是现有的直流支撑电容器的示意图；

图2是本实用新型的电容器与功率模块的集成结构主视图；

图3是本实用新型的电容器与功率模块的集成结构侧视图及局部图；

图4是本实用新型的电容器与功率模块的集成结构外形示意图；

图5是本实用新型的电容器与功率模块的集成结构的内部结构示意图；

图6是本实用新型的电容器内部的母排结构斜轴侧视图；

图7是本实用新型的电容器内部的母排结构侧视图。

附图标记说明

1-电容器；

2-功率模块；

3-第二电极；

4-绝缘片；

5-第一电极；

6-连接件；

7-正极端子；

8-负极端子；

9-第三端子；

10-第四端子；

11第五端子；

12-第六端子；

13-第七端子；

14-第八端子；

15-第一芯子；

16-第二芯子；

17-一号电容；

18-二号电容。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

图2是本实用新型的电容器与功率模块的集成结构主视图，图3是本实用新型的电容器与功率模块的集成结构侧视图及局部图，如图2和3所示，所述电容器与功率模块的集成结构包括：电容器1、功率模块2；所述电容器1上设有第一电极5、第二电极3及绝缘片4，所述绝缘片4设于第一电极5和第二电极3之间；所述功率模块2设有负极端子8和正极端子7；所述第一电极5与负极端子8电气连接，所述第二电极3与所述正极端子7电气连接；所述负极端子8、第一电极5、绝缘片4、第二电极3依次叠层设置，或者所述第一电极5、绝缘片4、第二电极3、正极端子7依次叠层设置。其中，所述负极端子8和正极端子7可以互换。

层叠设置的第一电极5与负极端子8，或者层叠设置的第二电极3与所述正极端子7通过激光焊接。所述第一电极5、绝缘片4及第二电极3呈U型凹槽结构叠层设置。优选的，所述第一电极、第二电极的宽度范围为32-150mm，厚度范围为0.5-1.5mm。所述负极端子和正极端子的宽度范围为32-150mm，厚度范围为0.5-1.5mm。具体尺寸根据需求设置。

所述集成结构还包括连接件6，设于第二电极3与所述正极端子7上，用于连接第二电极3与正极端子7，或者设于第一电极5与负极端子8上，用于连接第一电极5与负极端子8。优选的，所述连接件6为铜排。

其中，所述电容器1为直流支撑电容。直流支撑电容和功率模块2通过第二电极3、第一电极5、连接铜排6、正极端子7及负极端子8短距离及长宽度叠层连接实现超低电感结构。第一电极5与功率模块的负极端子8通过激光焊接工艺实现电气连接。本实用新型采用整体式端子结构，无需通过不同厚度的铜排焊接，正负极铜排叠层放置，使电路的正负母排磁场相互抵消，大大降低了回路的电感值。

绝缘片4优选为PET绝缘片，该绝缘片4保证了正负极间的电气间隙，优选的，所述绝缘片的厚度为0.25-0.5mm。连接件6搭接覆盖在第二电极3和功率模块的正极端子7上，通过激光焊接工艺实现电气连接，实现了对内部空间结构的高效利用及缩短系统电流的路径。

图4是本实用新型的电容器与功率模块的集成结构外形示意图，图5是本实用新型的电容器与功率模块的集成结构的内部结构示意图，如图4和5所示，第一芯子15由五个芯子组成第一电容，第二电极3与第一电容正极连接，同时第二电极3与第四端子10连接后接入电池包正极。第一电极5与第一电容负极连接，同时第一电极5与第六端子12连接后接入电池包负极。第二电极3和第一电极5在输出路径上整体叠层，截止到外部与功率模块2焊接端子处，整体叠层可极大程度抵消正负极直接的感应电动势，降低回路的电感值。

按照一种具体的实施方式，所述电容器上设有多个电容，电容之间相对绝缘。一号电容17由三个小电容组成第三共模电容，一极接入第一电容负极，另一极和第三端子9连接旁路接地。二号电容由三个小电容组成第四共模电容，一极接入第一电容正极，另一极和第三端子9连接旁路接地。所述第三共模电容和第四共模电容可以将两个输入线的共模电流旁路接地，改善电磁干扰对系统的影响。第二芯子16为第二电容，与其他电容相对绝缘，仅作为结构集成部件。第八端子14与第二电容的正极连接，第五端子11和第七端子13与第二电容的负极连接，作为第二电容发外接端子分布在电容器1的外部结构上。

图6是本实用新型的电容器内部的母排结构斜轴侧视图，图7是本实用新型的电容器内部的母排结构侧视图，如图6所示，本申请的所述第一电极、优选的，所述第一电极、第二电极的宽度范围为32-150mm，厚度范围为0.5-1.5mm。所述负极端子和正极端子的宽度范围为32-150mm，厚度范围为0.5-1.5mm。具体的厚度选型可以参考内部铜排的厚度，整体实现一体化，摒弃现有的锡焊连接高成本方案。该方法的功率模块的正负极间不在受端子结构影响，可以全面叠层延伸到外部端子处，极大降低两极之间的杂散电感。

如图7所示，所述第一电极、绝缘片及第二电极呈U型凹槽结构叠层设置，解决了由于共模滤波电容空间的占用导致杂散电感增大的问题，同时在共模滤波电容引线对应位置设置焊接点位，从背部伸出焊接，不会因局部空间狭窄导致焊接困难及焊接烫伤。

本实用新型是一种与功率模块集成的低电感薄膜电容结构。在电机控制器中，电池包作为输入电源提供直流电，需要通过直流母线与电机控制器连接，即DC-LINK(直流支撑)。本实用新型的低电感薄膜电容即安装在电池包与功率模块之间的支撑电容器，所述支撑电容器主要用于平滑母线电压，降低电机控制器IGBT端到动力电池端线路的电感参数，削弱母线的尖峰电压，吸收电机控制器母线端的高脉冲电流，防止母线端电压的过充和瞬时电压对电机控制器的影响等。

现有薄膜电容结构通常是通过螺丝锁紧铜排端子进行电气连接，结构设计需要考虑空气击穿间隙以及爬电距离，每组端子之间间距较远，且需要预留足够的制作及安装尺寸，导致整个电容器的电流路径增大，使该端子锁紧结构附带较大的寄生电感，进而产生尖峰电压，影响芯片的瞬态电压和电流，增加寄生导通发生的风险。而本薄膜电容结构摒弃了原有的螺丝安装方案，缩短端子长度，通过激光焊工艺焊接固定，实现电容器与功率模块安装空间缩减及电容器电流路径的有效降低，保证电容器与功率模块结构集成的同时有效降低寄生电感对功率模块的影响。

本实用新型还采用整体式端子叠层以抵消薄膜电容本身存在的寄生电感。为了达到环氧树脂对薄膜电容芯子的密封性，保证外部环境水汽与内部芯子相对隔离，内部芯子到外部连接端子之间会预留一定尺寸作为胶水灌封空间，以实现薄膜电容的固定及密封。该预留尺寸也是内部薄膜电容与外部母排端子的连接路径，该尺寸根据铜排端子的过流寄生电感确定。现有的锡焊焊接式铜排结构在该预留灌封空间上只能尽可能压缩预留尺寸，无法有效降低铜排端子寄生电感。而本实用新型采用整体式端子结构，无需通过不同厚度的铜排焊接，只需正负极铜排叠层放置，即使电路的正负母排磁场相互抵消，大大降低了回路的电感值。

电控系统在运行过程中会对所在环境产生电磁干扰，该电磁干扰会对人体、公共电网以及其他正常工作的零部件产生影响，通俗来说该电磁干扰就是电路中除目的信号以外的一切信号，不管它对电路是否造成影响，也可称为噪声。该电磁干扰主要来自电磁辐射、耦合噪声、电源上存在的噪声等，一旦超过标准限值，对系统运行及用户体验都有极大的影响。本实用新型通过集成多个共模电容实现共模滤波，因为共模噪声本身相对高频，共模电容对高频波来说是短路，所以共模电容可以将两个输入线的共模电流旁路接地，旁路掉噪声可优化EMC进而使系统运行及用户体验更优，所以该结构大大改善了电磁干扰。

本实用新型实施例的一种电容器与功率模块的集成结构包括：电容器、功率模块；所述电容器上设有第一电极、第二电极及绝缘片，所述绝缘片设于第一电极和第二电极之间；所述功率模块设有负极端子和正极端子；所述第一电极与负极端子电气连接，所述第二电极与所述正极端子电气连接；所述负极端子、第一电极、绝缘片、第二电极依次叠层设置，或者所述第一电极、绝缘片、第二电极、正极端子依次叠层设置。所述集成结构采用整体式端子结构，无需不同厚度的铜排焊接，采用正负极铜排叠层放置，使电路的正负母排磁场相互抵消，大大降低了回路的电感值。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种电容器与功率模块的集成结构，其特征在于，包括：

电容器、功率模块；

所述电容器上设有第一电极、第二电极及绝缘片，所述绝缘片设于第一电极和第二电极之间；

所述功率模块设有负极端子和正极端子；

所述第一电极与负极端子电气连接，所述第二电极与所述正极端子电气连接；

所述负极端子、第一电极、绝缘片、第二电极依次叠层设置，或者所述第一电极、绝缘片、第二电极、正极端子依次叠层设置。

2.根据权利要求1所述的集成结构，其特征在于，

层叠设置的第一电极与负极端子，或者层叠设置的第二电极与所述正极端子通过激光焊接。

3.根据权利要求1所述的集成结构，其特征在于，

所述集成结构还包括连接件，设于第二电极与所述正极端子上，用于连接第二电极与正极端子，或者设于第一电极与负极端子上，用于连接第一电极与负极端子。

4.根据权利要求3所述的集成结构，其特征在于，

所述连接件为铜排。

5.根据权利要求1所述的集成结构，其特征在于，

所述第一电极、绝缘片及第二电极呈U型凹槽结构叠层设置。

6.根据权利要求1所述的集成结构，其特征在于，

所述第一电极、第二电极的宽度范围为32-150mm，厚度范围为0.5-1.5mm。

7.根据权利要求1所述的集成结构，其特征在于，

所述负极端子和正极端子的宽度范围为32-150mm，厚度范围为0.5-1.5mm。

8.根据权利要求1所述的集成结构，其特征在于，

所述绝缘片为PET材质。

9.根据权利要求1所述的集成结构，其特征在于，

所述绝缘片的厚度为0.25-0.5mm。

10.根据权利要求1所述的集成结构，其特征在于，

所述电容器包括多个电容，多个电容之间相对绝缘。