EP4690304A1 - Module de puissance - Google Patents

Module de puissance

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Publication number
EP4690304A1
EP4690304A1 EP24715208.5A EP24715208A EP4690304A1 EP 4690304 A1 EP4690304 A1 EP 4690304A1 EP 24715208 A EP24715208 A EP 24715208A EP 4690304 A1 EP4690304 A1 EP 4690304A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
conductor
transistors
ths
power module
kelvin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24715208.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Laurent MASSOL
Raouaa DRIDI
Xavier DE-FRUTOS
Jean-Michel Morelle
Gabriel KOPP
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo eAutomotive Germany GmbH
Original Assignee
Valeo eAutomotive Germany GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo eAutomotive Germany GmbH filed Critical Valeo eAutomotive Germany GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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Definitions

  • the present invention relates to a power module.
  • the power module implementing a switching arm with a high-side switch formed of several transistors, called high-side, and a low-side switch also formed of several transistors, called low-side.
  • the transistors on each side are distributed over two parallel rows.
  • the power module further comprises a control circuit with two parts, spaced apart from each other, for controlling respectively the high-side transistors and the low-side transistors.
  • Each of the two parts comprises pins projecting upwards or downwards to be connected to drivers.
  • a power module comprises: a first conductor comprising one or more portions; a second conductor comprising a portion; a third conductor comprising first and second portions; the portions of the conductors succeeding one another in a first direction in the order: the portion of the second conductor, the second portion of the third conductor, the portion(s) of the first conductor and the first portion of the third conductor; a first switch formed of aligned first transistors, the first transistors being pressed against the second portion of the third conductor and electrically connected to the portion of the second conductor; a second switch formed of aligned second transistors, the second transistors being pressed against the portion(s) of the first conductor and electrically connected to the first portion of the third conductor; and between the first transistors and the second transistors, a transistor control circuit.
  • oscillations can be reduced by aligning the high-side transistors and the low-side transistors, each time in a single alignment, and by positioning the control circuit between the two alignments, while allowing easy-to-make connections.
  • This is achieved by splitting the phase conductor to alternate a negative conductive portion, a phase conductive portion, a positive conductive portion, and again a phase conductive portion. This allows the connections with the high-side transistors to extend in one direction, while the low-side connections extend in the opposite direction, thereby freeing up space between the transistors to accommodate the control circuit. This particularly concerns the high-current connections of the upper face of the high-side transistors.
  • Aligning the transistors also helps reduce the risk of oscillations during switching due to a phase shift between the switching times of the transistors.
  • the invention may further comprise one or more of the following optional features, in any technically possible combination.
  • the portions of the conductors succeeding one another in the first direction in the aforementioned order are done without any other intermediate conductor between said portions. That is to say that said portions succeeding one another in the first direction are adjacent to one another.
  • the portion of the second conductor is adjacent to the second portion of the third conductor which is itself adjacent to the portion(s) of the first conductor which is itself adjacent to the first portion of the third conductor.
  • each switch is formed from a single row of aligned transistors.
  • the power module comprises only two switches.
  • a conductor is formed in one piece. That is, a conductor is formed in one piece. In other words, a conductor is a single piece. It will be understood, in this example, that the conductor is not formed of different portions separated from each other. In particular, in an exemplary embodiment, the third conductor is formed in one piece.
  • the third conductor comprises a connecting portion connecting the first portion of the third conductor and the second portion of the third conductor.
  • the portions of the conductors are flat. This makes it possible to improve the compactness of the power module and to simplify their manufacture.
  • the flat portions extend parallel to each other. This makes it possible to improve the compactness of the power module.
  • the first conductor comprises first and second planar portions, a portion of the second transistors being pressed against the first planar portion of the first conductor and the remainder of the second transistors being pressed against the second planar portion of the first conductor, and the third conductor comprises a connecting portion connecting the first and second planar portions by passing between the first and second planar portions of the first conductor.
  • one half of the second transistors is plated against the first planar portion of the first conductor and the other half of the second transistors is plated against the second planar portion of the first conductor.
  • the second transistors are pressed against the flat portion of the first conductor and the third conductor comprises a connecting portion connecting the first and second flat portions by passing above the flat portion of the first conductor. This makes it possible to simplify the connections between the conductors.
  • the first conductor comprises at least one first terminal located before the flat portion of the second conductor in the first direction and, for each first terminal, a connecting portion connecting the flat portion to the first terminal considered, passing next to the second flat portion of the third conductor and the flat portion of the second conductor.
  • the first conductor comprises at least one first terminal located before the flat portion of the second conductor in the first direction and, for each first terminal, a connecting portion connecting the flat portion to the first terminal considered by passing above the second flat portion of the third conductor and the flat portion of the second conductor.
  • each of the first transistors comprises a Kelvin terminal and the control circuit comprises a first Kelvin track to which all of the Kelvin terminals of the first transistors are connected and/or each of the second transistors comprises a Kelvin terminal and the control circuit comprises a second Kelvin track to which all of the Kelvin terminals of the second transistors are connected.
  • control circuit comprises a first Kelvin pin and a resistor connected between the first Kelvin track and the first Kelvin pin and/or a second Kelvin pin and a resistor connected between the second Kelvin track and the second Kelvin pin.
  • the resistor makes it possible to reduce parasitic inductances in the control loop and to have a better balance in the switching of the transistors.
  • each of the first transistors comprises a control terminal and the control circuit comprises a first global control pin and, for each control terminal of the first transistors, a respective resistor connected between the control terminal considered and the first global control pin and/or each of the second transistors comprises a control terminal and the control circuit comprises a second global control pin and, for each control terminal of the second transistors, a respective resistor connected between the control terminal considered and the second global control pin.
  • the resistor makes it possible to reduce the parasitic inductances in the control loop and to have a better balance in the switching of the transistors.
  • the power module comprises a so-called control substrate, for example pressed against the second portion of the third conductor, on which the control circuit extends.
  • control circuit comprises control electronics, such as a high-side transistor driver and/or a low-side transistor driver.
  • FIG. 1 is a schematic view of a land motor vehicle in which the invention can be implemented
  • FIG. 2 is an electrical diagram of a switching circuit that can be used in the land motor vehicle of FIG. 1
  • FIG. 3 is a three-dimensional view of a first example of a power module according to the invention
  • FIG. 4 is a top view of the power module of FIG. 3
  • FIG. 5 is a top view of a second example of a power module according to the invention
  • FIG. 6 is a three-dimensional view of a type of low-side switch connection strips of the power module
  • FIG. 7 is a three-dimensional view of a low-side switch connection clip of the power module.
  • the vehicle 100 comprises one or more drive wheels 102 designed to put the vehicle 100 in motion.
  • the mobility device 100 To drive the drive wheel(s) 102, the mobility device 100 further comprises an electric drive device 104 and a direct voltage source 106, such as a battery, designed to electrically power the electric drive device 104.
  • a direct voltage source 106 such as a battery
  • the electric drive device 104 comprises an electric machine 108, in particular polyphase, for example three-phase, connected to the drive wheel(s) 102 to drive the latter.
  • the electric drive device 104 further comprises an AC-DC electric voltage converter 110 connected between the DC voltage source 106 and the electric machine 108.
  • the electric voltage converter 110 is configured to transfer electric power between the DC voltage source 106 and the electric machine 108.
  • the AC-DC converter 110 is configured to operate as an inverter to transfer electric power from the DC voltage source 106 to the electric machine 108 operating as an electric motor.
  • the AC-DC converter 110 may also be configured to operate as a rectifier to transfer electrical power from the electrical machine 108 operating as an electrical generator to the DC voltage source 106, for example to recharge the latter.
  • the conductors C+, C-, C- are arranged to present the following succession in a direction D1: a portion P-1 of the negative conductor C-, then a portion P-2 of the phase conductor C-, then at least one portion P+1, P+2 of the positive conductor C+, then another portion P-1 of the phase conductor C ⁇ .
  • the direction D1 is parallel to the direction Y.
  • the preceding portions follow one another from the back to the front.
  • the high side switch HS is formed by several high side transistors THS pressed against the positive conductor C+ and electrically connected to the alternating conductor C-, for example by respective RUBHS strips (with for example two contact areas as for the RUBLS strips) or by one or more clips each connecting several high side transistors THS (as for the low side transistors TLS).
  • RUBHS strips with for example two contact areas as for the RUBLS strips
  • clips each connecting several high side transistors THS (as for the low side transistors TLS).
  • a part of the high side transistors THS for example, half
  • the other part of the high-side transistors THS e.g. the other half
  • the positive conductor C+ further comprises at least one terminal called positive B+1, B+2
  • the negative conductor C- further comprises at least one terminal called negative B-
  • the alternating conductor C- comprises at least one terminal called alternating B ⁇ .
  • the positive conductor C+ has a single portion P+1 on which all the high side transistors THS are plated. To connect together the two portions P ⁇ 1, P-2 of the alternating conductor C-, the connecting part PL- passes above the portion P+1 of the positive conductor C+.
  • the connecting portions PL+1, PL+2 pass above the portion P-2 of the alternating conductor C- and the portion P-1 of the negative conductor C-. This solution allows the portion P+1 to have a large surface area for plating the high-side transistors THS.
  • the positive conductor C+ comprises, for example, a third connection portion PL+3 connecting the two other connection portions PL+1, PL+2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Le module de puissance (300) comporte: - un premier conducteur (C+) comportant une ou plusieurs portions (P+1, P+2); - un deuxième conducteur (C-) comportant une portion (P-1); - un troisième conducteur (C~) comportant des première et deuxième portions (P~1, P~2); les portions des conducteurs se succédant selon une première direction (D1) dans l'ordre: la portion (P-1) du deuxième conducteur (C-), la deuxième portion (P~2) du troisième conducteur (C~), la ou les portions (P+1; P+1, P+2) du premier conducteur (C+) et la première portion (P~1) du troisième conducteur (C~); - un premier interrupteur formé de premiers transistors (TLS) alignés, les premiers transistors (TLS) étant plaqués contre la deuxième portion (P~2) du troisième conducteur (C~) et connectés électriquement à la portion (P-1) du deuxième conducteur (C-); - un deuxième interrupteur formé de deuxièmes transistors (THS) alignés, les deuxièmes transistors (THS) étant plaqués contre la ou les portions (P+1) du premier conducteur (C+) et connectés électriquement à la première portion (P~1) du troisième conducteur (C~); et - entre les premiers transistors (TLS) et les deuxièmes transistors (THS), un circuit de commande (CMD) des transistors (TLS, THS).

Description

Description
TITRE : MODULE DE PUISSANCE
Domaine technique de l’invention
[0001] La présente invention concerne un module de puissance.
Arrière-plan technologique
[0002] Il est connu d’utiliser un module de puissance implémentant un bras de commutation avec un interrupteur de côté haut formé de plusieurs transistors, dits de côté haut, et un interrupteur de côté bas formé également de plusieurs transistors, dits de côté bas. Généralement, les transistors de chaque côté sont répartis sur deux rangées parallèles. Le module de puissance comporte en outre un circuit de commande avec deux parties, distantes l’une de l’autre, pour la commande de respectivement les transistors de côté haut et les transistors de côté bas. Chacune des deux parties comporte des broches se projetant vers le haut ou vers le bas pour être connectées à des pilotes.
[0003] À cause de cette configuration, à chaque commutation, les signaux électriques des transistors présentent des oscillations pouvant conduire à une instabilité électrique pouvant mener à un emballement thermique et/ou une destruction électrique des transistors.
[0004] Il peut ainsi être souhaité de prévoir un module de puissance qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités.
Résumé de l’invention
[0005] Il est donc proposé un module de puissance caractérisé en ce qu’il comporte : un premier conducteur comportant une ou plusieurs portions ; un deuxième conducteur comportant une portion ; un troisième conducteur comportant des première et deuxième portions ; les portions des conducteurs se succédant selon une première direction dans l’ordre : la portion du deuxième conducteur, la deuxième portion du troisième conducteur, la ou les portions du premier conducteur et la première portion du troisième conducteur ; un premier interrupteur formé de premiers transistors alignés, les premiers transistors étant plaqués contre la deuxième portion du troisième conducteur et connectés électriquement à la portion du deuxième conducteur ; un deuxième interrupteur formé de deuxièmes transistors alignés, les deuxièmes transistors étant plaqués contre la ou les portions du premier conducteur et connectés électriquement à la première portion du troisième conducteur ; et entre les premiers transistors et les deuxièmes transistors, un circuit de commande des transistors.
[0006] Ainsi, grâce à l’invention, les oscillations peuvent être diminuées en alignant les transistors de côté haut et les transistors de côté bas, à chaque fois dans un seul alignement, et en positionnant le circuit de commande entre les deux alignements, tout en permettant des connexions faciles à réaliser. Cela est obtenu en dédoublant le conducteur de phase pour faire alterner une portion conductrice négative, une portion conductrice de phase, une portion conductrice positive, et à nouveau une portion conductrice de phase. Cela permet que les connexions avec les transistors de côté haut s’étendent dans une direction, tandis que les connexions du côté bas s’étendent dans la direction inverse, ce qui libère ainsi l’espace entre les transistors pour y placer le circuit de commande. Il s’agit notamment ici des connections de fort courant de la face supérieure des transistors de côté haut.
[0007] Le fait d’aligner les transistors permet également de réduire le risque des oscillations lors de la commutation due à un déphasage entre les temps de commutation des transistors.
[0008] L’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, selon toute combinaison techniquement possible.
[0009] De façon optionnelle, les portions des conducteurs se succédant dans la première direction dans l’ordre précité se fait sans autre conducteur intermédiaire entre lesdites portions. C’est-à-dire que lesdites portions se succédant dans la première direction sont adjacentes les unes des autres. Autrement dit, la portion du deuxième conducteur est adjacente à la deuxième portion du troisième conducteur qui est elle-même adjacente à la ou les portions du premier conducteur qui est elle- même adjacente à la première portion du troisième conducteur. [0010] De façon optionnelle, chaque interrupteur est formé d’une unique rangée de transistors alignés.
[0011] De façon optionnelle, le module de puissance comprend uniquement deux interrupteurs.
[001 ] De façon optionnelle, un conducteur est formé d’un seul tenant. C’est à dire, un conducteur est formé d’une seule pièce. Autrement dit, un conducteur est monobloc. On comprendra, dans cet exemple, que le conducteur n’est pas formé de différentes portions séparées les unes des autres. En particulier dans un exemple de réalisation, le troisième conducteur est formé d’un seul tenant.
[0013] De façon optionnelle, le troisième conducteur comporte une portion de liaison reliant la première portion du troisième conducteur et la deuxième portion du troisième conducteur.
[0014] De façon optionnelle, les portions des conducteurs sont planes. Cela permet d’améliorer la compacité du module de puissance et de simplifier leur fabrication.
[0015] De façon optionnelle également, les portions planes s’étendent parallèlement les unes aux autres. Cela permet d’améliorer la compacité du module de puissance.
[0016] De façon optionnelle également, le premier conducteur comporte des première et deuxième portions planes, une partie des deuxièmes transistors étant plaquée contre la première portion plane du premier conducteur et le reste des deuxièmes transistors étant plaqué contre la deuxième portion plane du premier conducteur, et le troisième conducteur comporte une portion de liaison reliant les première et deuxième portions planes en passant entre les première et deuxième portion planes du premier conducteur.
[0017] De façon optionnelle également, une moitié des deuxièmes transistors est plaquée contre la première portion plane du premier conducteur et l’autre moitié des deuxièmes transistors est plaquée contre la deuxième portion plane du premier conducteur.
[0018] De façon optionnelle également, les deuxièmes transistors sont plaqués contre la portion plane du premier conducteur et le troisième conducteur comporte une portion de liaison reliant les première et deuxième portions planes en passant au-dessus de la portion plane du premier conducteur. Cela permet de simplifier les connexions entre les conducteurs. [0019] De façon optionnelle également, le premier conducteur comporte au moins une première borne située avant la portion plane du deuxième conducteur selon la première direction et, pour chaque première borne, une portion de liaison reliant la portion plane à la première borne considérée en passant à côté de la deuxième portion plane du troisième conducteur et de la portion plane du deuxième conducteur.
[0020] De façon optionnelle également, le premier conducteur comporte au moins une première borne située avant la portion plane du deuxième conducteur selon la première direction et, pour chaque première borne, une portion de liaison reliant la portion plane à la première borne considérée en passant au-dessus de la deuxième portion plane du troisième conducteur et de la portion plane du deuxième conducteur.
[0021] De façon optionnelle également, le module de puissance comporte des premières connexions connectant électriquement respectivement les premiers transistors à la portion plane du deuxième conducteur, ces premières connexions étant identiques et s’étendant parallèlement les unes autres et/ou comportant des deuxièmes connexions connectant électriquement respectivement les deuxièmes transistors à la portion plane du troisième conducteur, ces deuxièmes connexions étant identiques et s’étendant parallèlement les unes autres. Cela permet de simplifier le module de puissance en standardisant les connexions et ainsi réduire son coût de fabrication.
[0022] De façon optionnelle également, chacun des premiers transistors comporte une borne Kelvin et le circuit de commande comporte une première piste Kelvin à laquelle toutes les bornes Kelvin des premiers transistors sont connectées et/ou chacun des deuxièmes transistors comporte une borne Kelvin et le circuit de commande comporte une deuxième piste Kelvin à laquelle toutes les bornes Kelvin des deuxièmes transistors sont connectées.
[0023] De façon optionnelle également, le circuit de commande comporte une première broche Kelvin et une résistance connectée entre la première piste Kelvin et la première broche Kelvin et/ou une deuxième broche Kelvin et une résistance connectée entre la deuxième piste Kelvin et la deuxième broche Kelvin. La résistance permet de réduire les inductances parasites dans la boucle de contrôle et d’avoir un meilleur équilibre dans les commutations des transistors.
[0024] De façon optionnelle également, chacun des premiers transistors comporte une borne de commande et le circuit de commande comporte une première broche de commande globale et, pour chaque borne de commande des premiers transistors, une résistance respective connectée entre la borne de commande considérée et la première broche de commande globale et/ou chacun des deuxièmes transistors comporte une borne de commande et le circuit de commande comporte une deuxième broche de commande globale et, pour chaque borne de commande des deuxièmes transistors, une résistance respective connectée entre la borne de commande considérée et la deuxième broche de commande globale. La résistance permet de réduire les inductances parasites dans la boucle de contrôle et d’avoir un meilleur équilibre dans les commutations des transistors.
[0025] De façon optionnelle également, le module de puissance comporte un substrat dit de commande, par exemple plaqué contre la deuxième portion du troisième conducteur, sur lequel le circuit de commande s’étend.
[0026] De façon optionnelle également, le circuit de commande comporte de l’électronique de commande, comme par exemple un pilote des transistors de côté haut et/ou un pilote des transistors de côté bas.
Brève description des figures
[0027] L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique d’un véhicule terrestre à moteur dans lequel l’invention peut être mise en œuvre, la figure 2 est un schéma électrique d’un circuit à commutation pouvant être utilisé dans le véhicule terrestre à moteur de la figure 1 , la figure 3 est une vue en trois dimensions d’un premier exemple de module de puissance selon l’invention, la figure 4 est une vue de dessus du module de puissance de la figure 3, la figure 5 est vue de dessus d’un deuxième exemple de module de puissance selon l’invention, la figure 6 est une vue en trois dimensions d’un type de rubans de connexion d’interrupteurs de côté bas du module de puissance, et la figure 7 est une vue en trois dimensions d’un clip de connexion d’interrupteurs de côté bas du module de puissance. Description détai liée de l’invention
[0028] En référence à la figure 1 , un véhicule terrestre à moteur 100, dans lequel l’invention peut être mise en œuvre, va à présent être décrit.
[0029] Le véhicule 100 comporte une ou plusieurs roues motrices 102 conçues pour mettre le véhicule 100 en mouvement.
[0030] Pour entraîner la ou les roues motrices 102, l’engin de mobilité 100 comprend en outre un dispositif d’entraînement électrique 104 et une source de tension continue 106, telle qu’une batterie, conçue pour alimenter électriquement le dispositif d’entraînement électrique 104.
[0031] Le dispositif d’entraînement électrique 104 comporte une machine électrique 108, en particulier polyphasée, par exemple triphasée, connectée à la ou aux roues motrices 102 pour entraîner ces dernières. Le dispositif d’entraînement électrique 104 comporte en outre un convertisseur de tension électrique 110 alternatif-continu connecté entre la source de tension continue 106 et la machine électrique 108. Le convertisseur de tension électrique 110 est configuré pour transférer de la puissance électrique entre la source de tension continue 106 et la machine électrique 108. Par exemple, le convertisseur alternatif-continu 110 est configuré pour fonctionner en onduleur pour transférer de la puissance électrique depuis la source de tension continue 106 jusqu’à la machine électrique 108 fonctionnant en tant que moteur électrique. Le convertisseur alternatif-continu 110 peut également être configuré pour fonctionner en redresseur pour transférer de la puissance électrique depuis la machine électrique 108 fonctionnant en tant que générateur électrique jusqu’à la source de tension continue 106, par exemple pour recharger cette dernière.
[0032] En référence à la figure 2, le convertisseur de tension électrique 110 comprend un circuit à commutation 202 avec des interrupteurs HS, LS. Ces derniers sont des interrupteurs à transistors, tels que des transistors à effet de champ à grille métal-oxyde (de l’anglais « Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor » également désigné par l’acronyme MOSFET) ou bien des transistors à effet de champ à grille métal-oxyde silicium (de l’anglais « Silicon Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor » également désigné par l’acronyme Si MOSFET) ou bien des transistors à effet de champ à grille métal-oxyde au carbure de silicium (de l’anglais « Silicon Carbide Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor » également désigné par l’acronyme SiC MOSFET) ou bien des transistors bipolaires à grille isolée (de l’anglais « Insulated Gate Bipolar Transistor » également désigné par l’acronyme IGBT) ou bien des transistors à effet de champ au nitrure de gallium (de l’anglais « Gallium Nitride Field Effect Transistor » également désigné par l’acronyme GaN FET).
[0033] Le circuit à commutation 202 comporte au moins un bras de commutation 206, par exemple, autant de bras de commutation 206 que de phases statoriques de la machine électrique 108. Chaque bras de commutation 206 comprend un interrupteur de côté haut HS et un interrupteur de côté bas LS reliés l’un à l’autre en un point milieu. Chaque bras de commutation 206 est connectées entre des bornes +, - de la source de tension continue 106. Le point milieu est connecté à une des phases statoriques de la machine électrique 108.
[0034] Chaque bras de commutation 206 est ainsi configuré pour commuter entre deux configurations. Dans une première configuration, l’interrupteur de côté haut HS est fermé et l’interrupteur de côté bas LS est ouvert, de sorte qu’une tension continue est essentiellement appliquée au point milieu et donc à la phase statorique qui y est connectée. Dans une deuxième configuration, l’interrupteur de côté haut HS est ouvert et l’interrupteur de côté bas LS est fermé, de sorte qu’une tension nulle est appliquée au point milieu et donc à la phase statorique associée.
[0035] Le convertisseur de tension électrique 110 comporte en outre une électronique 208 de commande des interrupteurs HS, LS, généralement au travers de pilotes respectifs (de l’anglais « drivers ») non représentés. L’électronique de commande 208 est par exemple conçu pour commander les interrupteurs HS, LS afin de réguler des courants de phase transmis aux phases statoriques depuis les points milieux.
[0036] En référence à la figure 3, un exemple de module de puissance 300 implémentant un des bras de commutation 206 va à présent être décrit.
[0037] Par soucis de clarté, les positions des éléments du module de puissance 300 seront décrits par la suite en référence à un trièdre direct formant un repère X, Y, Z, dans lequel la direction X est une direction droite gauche, la direction Y est une direction avant arrière, et la direction Z est une direction verticale.
[0038] Le module de puissance 300 comporte tout d’abord plusieurs conducteurs électriques : un premier conducteur destiné à être connecté à la borne positive + de la source de tension 106 et appelé de ce fait conducteur positif C+, un deuxième conducteur destiné à être connecté à la borne négative - de la source de tension 106 et appelé de ce fait conducteur positif C-, et un troisième conducteur destiné à être connecté à une des phases et à présenter une tension alternative et appelé de ce fait conducteur alternatif C-.
[0039] Les conducteurs C+, C-, C- sont agencés pour présenter la succession suivante selon une direction D1 : une portion P-1 du conducteur négatif C-, puis une portion P-2 du conducteur de phase C-, puis au moins une portion P+1 , P+2 du conducteur positif C+, puis une autre portion P-1 du conducteur de phase C~. Par exemple, comme dans l’exemple illustré, la direction D1 est parallèle à la direction Y. Ainsi, les portions précédentes se succèdent de l’arrière vers l’avant.
[0040] Par exemple, comme dans l’exemple illustré, les portions P-1 , P-2, P+1 , P+2, P-1 sont planes et s’étendent parallèlement les unes autres, c’est-à-dire parallèlement au plan horizontal X,Y. Par exemple, ces portions P-1 , P-2, P+1 , P+2, P-1 sont coplanaires comme dans l’exemple illustré. Alternativement, ces portions P- 1 , P-2, P+1 , P+2, P-1 pourraient être décalées en hauteur de quelques dixièmes de millimètres.
[0041] Le conducteur alternatif C- comporte en outre une portion de liaison PL- reliant les portions P~i, P-2 en passant entre les portions P+i, P+2 du premier conducteur C+. Par exemple, comme dans l’exemple illustré, la portion de liaison PL- est plane et parallèle aux autres portions P-1 , P-2, P+1 , P+2, P-1 , par exemple coplanaire avec ces dernières.
[0042] L’interrupteur de côté bas LS est formé de plusieurs transistors de côté bas TLS plaqués contre la portion P-2 du conducteur alternatif C- et connectés électriquement à la portion P-1 du conducteur négatif C-, par exemple par des rubans RUBLS respectifs avec par exemple deux zones de contact s’étendant selon la direction Y ou bien selon la direction X (voir la figure 6) sur le transistor de côté bas TLS connecté, ou bien par un ou plusieurs clips connectant chacun plusieurs transistors de côté bas TLS (voir la figure 7, en particulier la référence CLP).
[0043] L’interrupteur de côté haut HS est formé de plusieurs transistors de côté haut THS plaqués contre le conducteur positif C+ et connectés électriquement au conducteur alternatif C-, par exemple par des rubans RUBHS respectifs (avec par exemple deux zones de contact comme pour les rubans RUBLS) ou bien par un ou plusieurs clips connectant chacun plusieurs transistors de côté haut THS (comme pour les transistors de côté bas TLS). Par exemple, comme dans l’exemple illustré sur la figure 3, une partie des transistors de côté haut THS (par exemple, la moitié) est plaquée contre la portion P+1 du conducteur positif C+, tandis que l’autre partie des transistors de côté haut THS (par exemple, l’autre moitié) est plaquée contre la portion P+2 du conducteur positif C+.
[0044] Afin de connecter le module de puissance 300, le conducteur positif C+ comporte en outre au moins une borne dite positive B+1 , B+2, le conducteur négatif C- comporte en outre au moins une borne dite négative B-, et le conducteur alternatif C- comporte au moins une borne dite alternative B~.
[0045] Par exemple, comme dans l’exemple illustré, deux bornes positives B+1 , B+2 sont prévues. Ces deux bornes positives B+1 , B+2 sont respectivement connectées électriquement aux portions P+1 , P+2 du conducteur positif C+. Pour cela le conducteur positif C+ comporte deux portions de liaison PL+1 , PL+2 s’étendant vers l’arrière depuis respectivement les portions P+1 , P+2. Ces portions de liaison PL+1 , PL+2 contournent la portion P-2 du conducteur alternatif C- par la droite et la gauche. Par exemple, comme dans l’exemple illustré, les portions de liaison PL+1 , PL+2 sont planes et parallèles aux autres portions P-1 , P-2, P+1 , P+2, P-1 , par exemple coplanaire avec ces dernières.
[0046] Par exemple, comme dans l’exemple illustré, les bornes positives B+1 , B+2 comportent respectivement des pattes de fixation respectivement rapportées sur les portions de liaison PL+1 , PL+2, la borne négative B- comporte une patte de fixation rapportée sur la portion P-1 du conducteur négatif C-, et/ou la borne alternative B- comporte une patte de fixation rapportée sur la portion P-1 du conducteur alternatif C~.
[0047] Par exemple, le module de commande 300 comporte un substrat SUB portant les portions P-1 , P-2, P+1 , P+2, P-1 , ainsi que les portions PL-, PL+1 , PL+2 si présentes. Par exemple, le substrat SUB et les portions sont formées par un substrat à cuivre directement lié (de l’anglais « Direct Bonded Copper substrate » ou « DBC substrate ») ou bien un substrat à métal actif brasé (de l’anglais « Active Metal Brazed substrate » ou « AMB substrate »). Alternativement, les conducteurs C+, C-, C- pourraient être formés avec un cadre conducteur rigide (de l’anglais « leadframe ») et ne pas nécessiter du substrat.
[0048] En référence à la figure 4, le module de puissance 300 comporte en outre, entre les premiers transistors TLS et les deuxièmes transistors THS, un circuit de commande CMD des transistors TLS, THS. Le module de puissance 300 comporte par exemple un substrat dit de commande SUB’, par exemple plaqué contre la portion P~2 du conducteur alternatif C~, sur lequel le circuit de commande CMD s’étend. En particulier lorsque le substrat de commande SUB’ comporte une céramique couche épaisse (de l’anglais « thick film ») ou une matière organique isolante de type circuit imprimé (de l’anglais « PCB »), ce substrat de commande SUB’ est naturellement isolé et peut ainsi s’étendre sur une ou plusieurs portions voisines, par exemple la portion PL+1 et/ou PL+2.
[0049] Par exemple, comme dans l’exemple illustré, chacun des transistors de côté bas TLS et/ou des transistors de côté haut THS comporte une borne Kelvin KLS, KHS, par exemple une borne de source Kelvin. Dans ce cas, le circuit de commande CMD comporte par exemple une piste Kelvin de côté bas PKLS à laquelle toutes les bornes Kelvin des transistors de côté bas TLS sont connectées et/ou une piste Kelvin de côté haut PKHS à laquelle toutes les bornes Kelvin des transistors de côté haut THS sont connectées.
[0050] Toujours par exemple, comme dans l’exemple illustré, le circuit de commande CMD comporte une broche Kelvin de côté bas BKLS et une résistance RKLS connectée entre la piste Kelvin de côté bas PKLS et la broche Kelvin de côté bas et/ou le circuit de commande CMD comporte une broche Kelvin de côté haut BKHS et une résistance RKHS connectée entre la piste Kelvin de côté haut PKHS et la broche Kelvin de côté haut BKHS.
[0051] Toujours par exemple, comme dans l’exemple décrit, chacun des transistors de côté bas TLS comporte une borne de commande BCLS, par exemple une borne de grille, et le circuit de commande CMD comporte une broche de commande globale de côté bas BGLS et, pour chaque transistor de côté bas TLS, une résistance RCLS respective connectée entre sa borne de commande BCLS et la broche de commande globale de côté bas BGLS. De manière similaire, par exemple, chacun des transistors de côté haut THS comporte une borne de commande BCHS et le circuit de commande CMD comporte une broche de commande globale de côté haut BGHS et, pour chaque transistor de côté haut THS, une résistance RCHS respective connectée entre sa borne de commande BCLS et la broche de commande globale de côté haut BGHS.
[0052] Par ailleurs, tout ou partie des résistances RKLS, RKHS, RCSL, RCHS peut alors être des composants montés en surface du substrat de commande SUB’ (de l’anglais « Surface Mounted Device » ou SMD). Alternativement, tout ou partie des résistances RKLS, RKHS, RCSL, RCHS peut alors être des composants directement imprimés sur le substrat de commande SUB’ en céramique.
[0053] Les broches BKHS, BKLS, BGHS, BGLS se projettent par exemple vers le haut. Ainsi, il peut être prévu que l’électronique de commande 208 s’étende au- dessus du circuit de commande CMD, avec par exemple un pilote de côté bas pour les transistors de côté bas TLS et un pilote de côté haut pour les transistors de côté haut THS. Alternativement, tout ou partie de l’électronique de commande pourrait faire partie du circuit de commande CMD, par exemple en étant intercalée entre les résistances RCLS, RCHS et les broches de commande BGLS, BGHS.
[0054] En référence à la figure 5, un autre exemple de module de puissance 500 selon l’invention va à présent être décrit.
[0055] Le module de puissance 500 est similaire avec le module de puissance 300, si ce n’est pour les différences qui vont être détaillées.
[0056] Le conducteur positif C+ comporte une seule portion P+1 sur laquelle tous les transistors de côté haut THS sont plaqués. Pour relier ensemble les deux portions P~1 , P-2 du conducteur alternatif C-, la partie de liaison PL- passe au-dessus de la portion P+1 du conducteur positif C+.
[0057] Par ailleurs, les portions de liaison PL+1 , PL+2 passent au-dessus de la portion P-2 du conducteur alternatif C- et de la portion P-1 du conducteur négatif C-. Cette solution permet à la portion P+1 de présenter une grande surface pour plaquer les transistors de côté haut THS.
[0058] En outre, le conducteur positif C+ comporte par exemple une troisième portion de liaison PL+3 reliant les deux autres portions de liaison PL+1 , PL+2.
[0059] En conclusion, il apparaît clairement qu’un tel que celui décrit précédemment permet un placement central du circuit de commande, tout en gardant des connexions simples avec les transistors.
[0060] On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l’homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci- dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
[0061] Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

Claims

Revendications
[1] Module de puissance (300 ; 500) caractérisé en ce qu’il comporte : un premier conducteur (C+) comportant une ou plusieurs portions (P+1 ; P+1 , P+2) ; un deuxième conducteur (C-) comportant une portion (P-1 ) ; un troisième conducteur (C~) comportant des première et deuxième portions (P-1 , P-2) ; les portions des conducteurs se succédant selon une première direction (D1 ) dans l’ordre : la portion (P-1) du deuxième conducteur (C-), la deuxième portion (P-2) du troisième conducteur (C~), la ou les portions (P+1 ; P+1 , P+2) du premier conducteur (C+) et la première portion (P-1) du troisième conducteur (C~) ; un premier interrupteur formé de premiers transistors (TLS) alignés, les premiers transistors (TLS) étant plaqués contre la deuxième portion (P-2) du troisième conducteur (C~) et connectés électriquement à la portion (P- 1 ) du deuxième conducteur (C-) ; un deuxième interrupteur formé de deuxièmes transistors (THS) alignés, les deuxièmes transistors (THS) étant plaqués contre la ou les portions (P+i) du premier conducteur (C+) et connectés électriquement à la première portion (P~i) du troisième conducteur (C~) ; et entre les premiers transistors (TLS) et les deuxièmes transistors (THS), un circuit de commande (CMD) des transistors (TLS, THS).
[2] Module de puissance (300 ; 500) selon la revendication 1 , dans lequel les portions des conducteurs (C+, C-, C~) sont planes.
[3] Module de puissance (300 ; 500) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les portions planes s’étendent parallèlement les unes aux autres.
[4] Module de puissance (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le premier conducteur (C+) comporte des première et deuxième portions planes (P+1 , P+2), une partie des deuxièmes transistors (THS) étant plaquée contre la première portion plane (P+1) du premier conducteur (C+) et le reste des deuxièmes transistors (THS) étant plaqué contre la deuxième portion plane (P+2) du premier conducteur (C+), et dans lequel le troisième conducteur (C~) comporte une portion de liaison (PL-) reliant les première et deuxième portions planes (P-1 , P-2) en passant entre les première et deuxième portion planes (P+1 , P+2) du premier conducteur (C+).
[5] Module de puissance (300) selon la revendication 4, dans lequel une moitié des deuxièmes transistors (THS) est plaquée contre la première portion plane (P+1) du premier conducteur (C+) et l’autre moitié des deuxièmes transistors (THS) est plaquée contre la deuxième portion plane (P+2) du premier conducteur (C+).
[6] Module de puissance (500) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les deuxièmes transistors (THS) sont plaqués contre la portion plane (P+1) du premier conducteur (P+) et dans lequel le troisième conducteur (C~) comporte une portion de liaison (PL~) reliant les première et deuxième portions planes (P~1 , P~2) en passant au-dessus de la portion plane (P+1) du premier conducteur (C+).
[7] Module de puissance (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le premier conducteur (C+) comporte au moins une première borne (B+i , B+2) située avant la portion plane (P-i) du deuxième conducteur (C-) selon la première direction (D1) et, pour chaque première borne (B+i, B+2), une portion de liaison (PL+i, PL+2) reliant la portion plane (P+1) à la première borne (B+1 , B+2) considérée en passant à côté de la deuxième portion plane (P~2) du troisième conducteur (C~) et de la portion plane (P-1) du deuxième conducteur (C-).
[8] Module de puissance (500) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le premier conducteur (C+) comporte au moins une première borne (B+1 , B+2) située avant la portion plane (P-1 ) du deuxième conducteur (C-) selon la première direction (D1) et, pour chaque première borne (B+1 , B+2), une portion de liaison (PL+1 , PL+2) reliant la portion plane (P+1 ) à la première borne (B+1 , B+2) considérée en passant au-dessus de la deuxième portion plane (P~2) du troisième conducteur (C~) et de la portion plane (P-1) du deuxième conducteur (C-).
[9] Module de puissance (300 ; 500) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comportant des premières connexions (RUBLS) connectant électriquement respectivement les premiers transistors (TLS) à la portion plane (P-1 ) du deuxième conducteur (C-), ces premières connexions (RUBLS) étant identiques et s’étendant parallèlement les unes autres et/ou comportant des deuxièmes connexions (RUBHS) connectant électriquement respectivement les deuxièmes transistors (THS) à la portion plane (P~) du troisième conducteur (C~), ces deuxièmes connexions (RUBHS) étant identiques et s’étendant parallèlement les unes autres.
[10] Module de puissance (300 ; 500) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel chacun des premiers transistors (TLS) comporte une borne Kelvin et dans lequel le circuit de commande (CMD) comporte une première piste Kelvin (PKLS) à laquelle toutes les bornes Kelvin des premiers transistors (TLS) sont connectées et/ou dans lequel chacun des deuxièmes transistors (THS) comporte une borne Kelvin et dans lequel le circuit de commande (CMD) comporte une deuxième piste Kelvin (PKHS) à laquelle toutes les bornes Kelvin des deuxièmes transistors (THS) sont connectées.
[11 ] Module de puissance (300 ; 500) selon la revendication 10, dans lequel le circuit de commande (CMD) comporte une première broche Kelvin (BKLS) et une résistance (RKLS) connectée entre la première piste Kelvin (PKLS) et la première broche Kelvin (BKLS) et/ou une deuxième broche Kelvin (BKHS) et une résistance (RKHS) connectée entre la deuxième piste Kelvin (PKHS) et la deuxième broche Kelvin (BKHS).
[12] Module de puissance (300 ; 500) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11 , dans lequel chacun des premiers transistors (TLS) comporte une borne de commande et dans lequel le circuit de commande (CMD) comporte une première broche de commande globale (BCLS) et, pour chaque borne de commande des premiers transistors (TLS), une résistance (RCLS) respective connectée entre la borne de commande considérée et la première broche de commande globale (BCLS) et/ou dans lequel chacun des deuxièmes transistors (THS) comporte une borne de commande et dans lequel le circuit de commande (CMD) comporte une deuxième broche de commande globale (BCHS) et, pour chaque borne de commande des deuxièmes transistors (THS), une résistance (RCHS) respective connectée entre la borne de commande considérée et la deuxième broche de commande globale (BCHS).
[13] Module de puissance (300 ; 500) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, comportant un substrat dit de commande (SUB’), par exemple plaqué contre la deuxième portion (P~2) du troisième conducteur (P~), sur lequel le circuit de commande (CMD) s’étend. [14] Module de puissance (300 ; 500) selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel le circuit de commande (CMD) comporte de l’électronique de commande, comme par exemple un pilote des transistors de côté haut (THS) et/ou un pilote des transistors de côté bas (TLS).
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