压接型IGBT器件芯片电流在线测量系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种压接型IGBT器件芯片电流在线测量系统，该系统包括：积分电路和至少两组PCB板，每组PCB板上设置有多个电流测量线圈，凸台从电流测量线圈中穿过，凸台电流等于芯片电流，电流测量线圈包括线圈骨架、第一导线和第二导线，第一导线一端和积分电路第一输入连接，第一导线环绕线圈骨架均匀缠绕成线圈绕组，第一导线另一端和第二导线一端连接，第二导线另一端和积分电路第二输入连接，积分电路根据电流测量线圈的电压信号确定芯片中的电流，本实用新型专利技术提出的在线测量系统能够集成在器件内部，实现对压接型IGBT器件中所有芯片中的电流同时在线测量。

On line current measurement system of IGBT chip

【技术实现步骤摘要】
压接型IGBT器件芯片电流在线测量系统
本技术涉及电子器件电流测量
，特别是涉及压接型IGBT器件芯片电流在线测量系统。
技术介绍
随着现代电力工业的迅速发展，电力电子功率器件也向着高电压和大功率的方向发展，其中在高压领域应用最广泛的就是IGBT器件，而目前主流的IGBT器件有焊接式和压接型两种，其中压接型IGBT器件其具有功率密度大、双面散热、失效短路、易于串联等优点，所以被广泛应用于智能电网等高压大功率电力系统领域。压接型IGBT器件开通/关断的瞬态过程中，器件封装结构的不完全对称引起了每个芯片的寄生参数的不一致，导致开通/关断过程中芯片电流分布不均衡，当这种不均衡达到一定程度后，因芯片瞬间电流过大引起过热击穿并随之产生雪崩连锁反应，最终导致整个器件损毁。同时在导通状态下，芯片电流增大会直接导致芯片结温上升，温度分布的不均衡引起各个子模组应力分布的不均衡，又对各支IGBT芯片电流分布产生影响，导致一部分IGBT芯片电流过大发生过热击穿。可见芯片电流是关系到器件可靠性的重要物理量。目前在线测量设备是对通过整个器件的电流的测量，但是对于器件内部芯片的电流却难以进行在线测量。虽然利用商用Rogowski线圈或商用霍尔电流传感器等测量仪器能够对器件内部芯片的电流进行在线测量，但是需要打开器件封装结构，而且只能对一部分芯片的电流进行测量。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种压接型IGBT器件芯片电流在线测量系统，实现对压接型IGBT器件中所有芯片的电流同时在线测量。为实现上述目的，本技术提供了如下方案：压接型IGBT器件芯片电流在线测量系统，所述压接型IGBT器件上有多个凸台，所述测量系统包括：积分电路和至少两组PCB板，每组PCB板由上到下依次包括第一层PCB板、第二层PCB板和第三层PCB板，每组PCB板上设置有多个电流测量线圈，所述凸台从所述电流测量线圈中穿过；所述电流测量线圈包括线圈骨架、第一导线和第二导线，所述线圈骨架由第一圆和第二圆之间的PCB板构成，所述第一圆和所述第二圆为直径不同的同心圆，所述第一圆和第二圆的圆周上均匀排布有多个第一通孔；所述第二导线呈圆周形设置在所述第二层PCB板上，所述第二导线所在的圆与所述第一圆为同心圆，且所述第二导线设置在所述第一圆和第二圆之间；所述第一导线一端和所述积分电路第一输入连接，所述第一导线另一端依次穿过第一圆和第二圆圆周上相邻的第一通孔，所述第一导线环绕所述线圈骨架均匀缠绕成线圈绕组，所述第一导线另一端和所述第二导线一端连接，所述第二导线另一端和所述积分电路第二输入连接。可选的，所述电流测量线圈的布线方式采用鱼骨形布线。可选的，所述第一层PCB板和所述第二层PCB板间设置有第一绝缘层，所述第二层PCB板和所述第三层PCB板间设置有第二绝缘层。可选的，所述每组PCB板间设置有绝缘层。可选的，所述第一导线和所述第二导线采用的材料均为铜。可选的，所述每组PCB板的厚度为0.5mm。可选的，所述电流测量线圈还包括第二通孔，所述第二通孔设置在所述第二导线所在的圆周上，所述第一导线另一端穿过所述第二通孔和所述第二导线一端连接。可选的，所述电流测量线圈还包括第一引脚焊盘和第二引脚焊盘，所述第一导线一端通过所述第一引脚焊盘和所述积分电路连接，所述第二导线另一端通过所述第二引脚焊盘和所述积分电路连接。根据本技术提供的具体实施例，本技术公开了以下技术效果：本技术中的在线测量系统包括：积分电路和至少两组PCB板，每组PCB板上设置有多个电流测量线圈，凸台从电流测量线圈中穿过，凸台电流等于芯片电流，电流测量线圈包括线圈骨架、第一导线和第二导线，第一导线一端和积分电路第一输入连接，第一导线环绕线圈骨架均匀缠绕成线圈绕组，第一导线另一端和第二导线一端连接，第二导线另一端和积分电路第二输入连接，积分电路根据电流测量线圈的电压信号确定芯片中的电流，本技术提出的在线测量系统能够集成在器件内部，实现对压接型IGBT器件中所有芯片中的电流同时在线测量。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例电流测量线圈第一层PCB板上线路布置示意图；图2为本技术实施例电流测量线圈第二层PCB板上线路布置示意图；图3为本技术实施例电流测量线圈第三层PCB板上线路布置示意图；图4为本技术实施例压接型IGBT器件芯片电流在线测量系统局部俯视图；图5为本技术实施例鱼骨形布线的示意图；图6为本技术实施例压接型IGBT器件芯片电流在线测量系统局部正视图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。本技术的目的是提供一种压接型IGBT器件芯片电流在线测量系统，实现对压接型IGBT器件中所有芯片的电流同时在线测量。为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。图1为本技术实施例电流测量线圈第一层PCB板上线路布置示意图，图2为本技术实施例电流测量线圈第二层PCB板上线路布置示意图，图3为本技术实施例电流测量线圈第三层PCB板上线路布置示意图。参见图1-图3，本技术提供了一种压接型IGBT器件芯片电流在线测量系统，所述压接型IGBT器件上有多个凸台，所述在线测量系统包括：积分电路和至少两组PCB板，每组PCB板由上到下依次包括第一层PCB板、第二层PCB板和第三层PCB板，每组PCB板上设置有多个电流测量线圈，所述凸台从所述电流测量线圈中穿过。具体的，图4为本技术实施例压接型IGBT器件芯片电流在线测量系统局部俯视图，如图4所示，本实施例中采用上下叠放的两组PCB板，每组PCB板上设置有多个电流测量线圈，所述电流测量线圈也称为Rogowski线圈，所述压接型IGBT器件中的每个凸台从每个电流测量线圈中穿过，从而把两组PCB板放置在器件内部，凸台与芯片串联，凸台电流等于芯片电流，具体的，501为第一组PCB板上的电流测量线圈，器件内503的凸台从所述第一组PAB板上的电流线圈中穿过，502为第二组PCB板上的电流测量线圈，器件内504的凸台从所述第二组PCB板上的电流线圈中穿过，通过PCB板的叠放设置，保证每一个芯片的电流都有一个电流线圈进行测量。凸台呈二维分布本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.压接型IGBT器件芯片电流在线测量系统，所述压接型IGBT器件上有多个凸台，所述凸台和芯片连接，其特征在于，所述测量系统包括：积分电路和至少两组PCB板，每组PCB板由上到下依次包括第一层PCB板、第二层PCB板和第三层PCB板，每组PCB板上设置有多个电流测量线圈，所述凸台从所述电流测量线圈中穿过；/n所述电流测量线圈包括线圈骨架(3)、第一导线(1)和第二导线(9)，所述线圈骨架(3)由第一圆和第二圆之间的PCB板构成，所述第一圆和所述第二圆为直径不同的同心圆，所述第一圆和第二圆的圆周上均匀排布有多个第一通孔(2)；/n所述第二导线(9)呈圆周形设置在所述第二层PCB板上，所述第二导线(9)所在的圆与所述第一圆为同心圆，且所述第二导线(9)设置在所述第一圆和第二圆之间；/n所述第一导线(1)一端和所述积分电路第一输入端连接，所述第一导线(1)另一端依次穿过第一圆和第二圆圆周上相邻的第一通孔(2)，所述第一导线(1)环绕所述线圈骨架(3)均匀缠绕成线圈绕组，所述第一导线(1)另一端和所述第二导线(9)一端连接，所述第二导线(9)另一端和所述积分电路第二输入连接，所述积分电路根据第一输入端和第二输入端的电压信号确定所述电流测量线圈中的电流。/n...

【技术特征摘要】
1.压接型IGBT器件芯片电流在线测量系统，所述压接型IGBT器件上有多个凸台，所述凸台和芯片连接，其特征在于，所述测量系统包括：积分电路和至少两组PCB板，每组PCB板由上到下依次包括第一层PCB板、第二层PCB板和第三层PCB板，每组PCB板上设置有多个电流测量线圈，所述凸台从所述电流测量线圈中穿过；
所述电流测量线圈包括线圈骨架(3)、第一导线(1)和第二导线(9)，所述线圈骨架(3)由第一圆和第二圆之间的PCB板构成，所述第一圆和所述第二圆为直径不同的同心圆，所述第一圆和第二圆的圆周上均匀排布有多个第一通孔(2)；
所述第二导线(9)呈圆周形设置在所述第二层PCB板上，所述第二导线(9)所在的圆与所述第一圆为同心圆，且所述第二导线(9)设置在所述第一圆和第二圆之间；
所述第一导线(1)一端和所述积分电路第一输入端连接，所述第一导线(1)另一端依次穿过第一圆和第二圆圆周上相邻的第一通孔(2)，所述第一导线(1)环绕所述线圈骨架(3)均匀缠绕成线圈绕组，所述第一导线(1)另一端和所述第二导线(9)一端连接，所述第二导线(9)另一端和所述积分电路第二输入连接，所述积分电路根据第一输入端和第二输入端的电压信号确定所述电流测量线圈中的电流。


2.根据权利要求1所述的压接型IGBT器件芯片电流在线测量系统，其特征在于，所述电流测量线圈的布线方式采用鱼骨形布线。

【专利技术属性】
技术研发人员：邓二平，傅实，张一鸣，任斌，赵志斌，崔翔，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：新型
国别省市：北京;11