一种IGBT集成器件制造技术

本发明专利技术公开了一种IGBT集成器件，包括：PCB电路板、开关速度调节电路、多个IGBT芯片，其中，多个IGBT芯片并联组成多个子单元，各子单元中包含至少两个IGBT芯片；多个子单元分别与PCB电路板并联连接；开关速度调节电路设置于PCB电路板上，连接于子单元的栅极驱动电路输入口或输出口，通过开关速度调节电路调节各子单元的IGBT开关速度。每个子单元对应一个开关速度调节电路，确保所有子单元的开关过程一致性，实现芯片的并联均流，避免部分芯片因承受过大电流烧毁，从而使器件电流提升并提高器件可靠性。

A IGBT integrated device

The invention discloses a IGBT integrated device, including: PCB circuit board, switch speed regulating circuit, a IGBT chip, wherein, a plurality of IGBT chips are composed of multiple sub unit, each unit contains at least two IGBT chip; sub unit is connected to the PCB circuit board and connected switch speed regulation; the PCB circuit is arranged on the circuit board, the gate is connected to the sub unit of the driver or the output circuit input port IGBT switch, speed regulation of the sub units through the switch speed regulation circuit. Each sub cell corresponds to a switch speed regulation circuit, which ensures the consistency of all sub units in the switching process, and realizes the parallel current sharing of the chips, so that the partial chips are burnt out due to the excessive current burning, so that the device current is increased and the device reliability is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT集成器件
本专利技术涉及大功率电力电子器件领域，具体涉及一种IGBT集成器件。
技术介绍
IGBT广泛应用于新能源、输变电、轨道交通、冶金、化工等领域，是目前发展最为迅猛的电力电子器件。由于单片IGBT芯片电流能力有限，因此为实现单个器件的大电流，通常需要并联一定数量的IGBT芯片来实现电流的提升，器件电流越大所需并联的IGBT芯片数越多。随着器件电流的进一步增大，并联芯片数必然增加，而并联芯片或子单元之间的均流特性将随着并联芯片布局的增大将急剧恶化。这主要是因为并联芯片数量的增加，要实现所有芯片之间的并联均流必须使所有芯片的开关回路寄生电感参数尽量一致和栅极驱动信号路径寄生电感参数尽量一致，要保持一致性应尽可能做到栅极驱动路径到每一片芯片的距离一致，但芯片数量的增加急剧加大了一致性控制难度，当芯片并联数达到百级时，这已经不可能实现。而随着器件电流的增大，尤其在开关过程中，IGBT芯片的开通或关断不同步将导致电流的不均，因此器件很容易在开关过程由于部分芯片承受过大电流烧毁而导致整只器件失效，器件整体电流也就无法实现提升。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种IGBT集成器件，针对芯片数增加后并联均流实现困难，进而影响器件电流提升的难题，在器件内部每个子单元栅极输入或输出部分通过加入开关速率调节电路，实现开关过程的一致性控制，达到开关过程并联芯片电流均匀分布。本专利技术提供的一种IGBT集成器件，包括：多个IGBT芯片、PCB电路板、开关速度调节电路，其中，所述多个IGBT芯片并联组成多个子单元，各所述子单元中包含至少两个所述IGBT芯片；所述多个子单元分别与所述PCB电路板并联连接；所述开关速度调节电路设置于所述PCB电路板上，连接于所述子单元的栅极驱动电路输入口或输出口，通过所述开关速度调节电路调节各所述子单元的IGBT开关速度。优选地，所述的IGBT集成器件，还包括：多个二极管芯片，所述多个二极管芯片设置在所述多个子单元上与所述多个IGBT芯片在电气上反向并联连接，用于实现反向的电流导通。进一步地，所述开关速度调节电路，包括：微控制单元、栅极驱动放大电路、栅极驱动电阻、低压侧电容、高压侧电容，其中，所述微控制单元接收外部控制电路的驱动控制信号，根据所述驱动控制信号输出用于调节驱动所述多个子单元动作的时间的开关速度调节信号；所述栅极驱动放大电路对微控制单元输出的所述开关速度调节信号进行功率放大；所述栅极驱动电阻连接于栅极驱动放大电路与所述子单元之间；所述低压侧充电电容，用于给所述微控制单元供电；所述高压侧充电电容，用于给所述IGBT集成器件供电。进一步地，所述多个子单元与所述PCB电路板之间通过信号传输通道连接。优选地，所述开关速度调节电路的个数与所述多个子单元的个数相同。优选地，所述微控制单元还产生反馈信号给所述外部控制电路，所述外部控制电路根据所述反馈信号监测所述微控制单元的工作状态。本专利技术技术方案，具有如下优点：本专利技术提供的IGBT集成器件，包括：多个IGBT芯片、PCB电路板、开关速度调节电路，其中，多个IGBT芯片并联组成多个子单元，子单元中包含至少两个IGBT芯片；多个子单元分别与PCB电路板并联连接；开关速度调节电路设置于PCB电路板上，连接于子单元的栅极驱动电路输入口或输出口，通过开关速度调节电路调节各子单元的IGBT开关速度，每个子单元对应一个开关速度调节电路，确保所有子单元的开关过程一致性，实现芯片的并联均流，避免部分芯片因承受过大电流烧毁，从而使器件电流提升并提高器件可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中IGBT集成器件的一个具体示例的组成图；图2为本专利技术实施例中开关子单元与对应的开关速度调节电路信号流向图；图3为本专利技术实施例中经过微控制单元的信号流向图；图4为本专利技术实施例中栅极驱动放大电路的信号流向图；图5为本专利技术实施例中低压侧充电电容示意图；图6为本专利技术实施例中高压侧充电电容示意图。附图标记：1-IGBT芯片；2-二极管芯；3-子单元；4-开关速度调节电路；5-信号传输通道；6-PCB电路板；7-IGBT集成器件；8-经过开关速度调节电路处理后的栅极驱动信号；41-微控制单元；42-栅极驱动放大电路；43-栅极驱动电阻；44-低压充电侧电容；45-高压侧充电电容；51-驱动控制信号；52-输出数字信号；53-栅极驱动功率信号；511-栅极驱动数字信号；512-控制信号；5111-开关速度调节信号；513-反馈信号；531-输入的低压侧电源的电流；532-为输入的高压侧电源的电流；具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。本专利技术实施例提供一种IGBT集成器件，如图1所示，包括：多个IGBT芯片1、PCB电路板6、开关速度调节电路4，其中，多个IGBT芯片1并联组成多个子单元3，各子单元中包含至少两个IGBT芯片1；多个子单元3分别与PCB电路板6并联连接；开关速度调节电路4设置于PCB电路板6上，连接于子单元3的栅极驱动电路输入口或输出口，通过开关速度调节电路4调节各子单元的IGBT开关速度。多个子单元3并联组成IGBT集成器件7。开关速度调节电路4的个数与多个子单元3的个数相同。如图2所示，为每个子单元3与对应的开关速度调节电路4信号流向图，驱动数字信号51为外部控制电路提供的控制信号，栅极驱动功率信号53为使IGBT开关所需的电流和电压，经过开关速度调节电路4处理后的栅极驱动信号8进入子单元3中的IGBT芯片1，52为输出数字信号，用于反馈驱动数字信号51经过开关速度调节电路4处理后的状态，传送给外部控制电路。本专利技术实施中，多个IGBT芯片1组装成子单元3，每个子单元3可独立成为小规格电流的器件。为实现子单元3内部并联IGBT芯片1芯片的均流，采取对称布局形式。使每一个IGBT芯片1功率电流开关回路的寄生参数基本一致，从而实现开关过程中由于寄生参数引起的电压、电流尖峰保持一致；使IGBT芯片1布局对于开关速度调节电路4对称分布，即寄生电感参数一致，从而实现所有IGBT芯片1开关过程的同步性，避免部分IGBT芯片1过早开通或关断造成的电流分布不均。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IGBT集成器件，其特征在于，包括：PCB电路板、开关速度调节电路、多个IGBT芯片，其中，所述多个IGBT芯片并联组成多个子单元，各所述子单元中包含至少两个所述IGBT芯片；所述多个子单元分别与所述PCB电路板并联连接；所述开关速度调节电路设置于所述PCB电路板上，连接于所述子单元的栅极驱动电路输入口或输出口，通过所述开关速度调节电路调节各所述子单元的IGBT开关速度。

【技术特征摘要】
1.一种IGBT集成器件，其特征在于，包括：PCB电路板、开关速度调节电路、多个IGBT芯片，其中，所述多个IGBT芯片并联组成多个子单元，各所述子单元中包含至少两个所述IGBT芯片；所述多个子单元分别与所述PCB电路板并联连接；所述开关速度调节电路设置于所述PCB电路板上，连接于所述子单元的栅极驱动电路输入口或输出口，通过所述开关速度调节电路调节各所述子单元的IGBT开关速度。2.根据权利要求1所述的IGBT集成器件，其特征在于，还包括：多个二极管芯片，所述多个二极管芯片设置在所述多个子单元上与所述多个IGBT芯片在电气上反向并联连接，用于实现反向的电流导通。3.根据权利要求2所述的IGBT集成器件，其特征在于，所述开关速度调节电路，包括：微控制单元、栅极驱动放大电路、栅极驱动电阻、低压侧电容、高压侧电容，其中，所述微控...

【专利技术属性】
技术研发人员：张朋，韩荣刚，张喆，武伟，林仲康，石浩，田丽纷，王亮，唐新灵，李现兵，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11