一种采用多管并联式桥臂的功率器件全桥制造技术

本实用新型专利技术公开了一种采用多管并联式桥臂的功率器件全桥,包括多个桥臂，所述每个桥臂包括并联的小功率器件，所述小功率器件均为独立驱动控制，其中，在要求输出较大电力的阶段，小功率器件同时导通或者关断，其效果等效于一个大功率的单个器件进行工作；在要求输出中、小电力的阶段，小功率器件，仅其中的一个或者数个进行工作。本实用新型专利技术可以有效解决不同阶段对器件功能需求差异化的问题，增强在开关速度和开关消耗功率等关键电特性上的优势，并提高功率器件的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种采用多管并联式桥臂的功率器件全桥
本技术涉及电子器件领域，具体涉及一种采用多管并联式桥臂的功率器件全桥。
技术介绍
由功率器件组成的全桥，是智能功率模块(英文简称为IPM，IntelligentPowerModule)的核心，其广泛应用于大量的电力电子系统之中，特别应用于大量的逆变场合。如图1所示，现有技术中，用于三相电机驱动的传统形式的全桥由三个上桥臂和三个下桥臂构成，每个桥臂由一个功率器件承担，因此总共是六个管子，即六路独立的开/关控制。实践中，大功率电机、压缩机等机电设备在启动阶段需要很大功率，这就要求各功率器件能够控制输出非常大的电流；与之对应的，上述机电设备在常规工作阶段仅需要中小量级的输出电流。因此，为了照顾不同的工作阶段需求，必然要选取满足最大电流输出需求的大功率的器件，以承担全桥电路中每个桥臂的开通和关断控制。综上，如何解决不同阶段对于功率器件性能有不同需求的问题，以增强在开关速度和开关消耗功率等关键电特性上的优势，同时以提高功率器件的使用寿命，已经成为亟需解决的问题。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本技术的目的在于针对上述问题，提供一种采用多管并联式桥臂的功率器件全桥,包括多个桥臂，其特征在于，每个所述桥臂包括并联的小功率器件5，所述小功率器件5均为独立驱动控制，其中，在要求输出较大电力的阶段，小功率器件5同时导通或者关断，其效果等效于一个大功率的单个器件进行工作；在要求输出中、小电力的阶段，小功率器件5，仅其中的一个或者数个进行工作。优选的，所述每个桥臂均包括上桥臂3和下桥臂4，所述上桥臂3组成上桥臂模组9，所述下桥臂4组成下桥臂模组10，所述上桥臂模组9和下桥臂模组10均由并联的小功率器件5来共同承担开通/关断，其中，所述小功率器件5分别与下引线6、上引线7以及独立控制的引线8相连。优选的，在要求输出中、小电力的阶段，一个或者数个小功率器件5轮换交替地进行导通或者关断。优选的，所述每个桥臂均采用三个IGBT器件相并联而成，通过多个桥臂的组合形成单相全桥或者三相全桥或者六相全桥。优选的，所述三相全桥包括六个桥臂，每个桥臂均作为三相全桥的一个分支，且每个IGBT器件均设置驱动控制芯片，驱动控制芯对IGBT器件的每一路输出均进行独立控制，其中，驱动控制芯片、三相全桥以及其他辅助电路为独立封装或集成封装形式。优选的，所述驱动控制芯片具有监视和反馈控制功能，用于监视功率器件的关态漏电流和/或实时温度，通过比较测量值和报警阈值以判定潜在的失效风险。优选的，所述三相全桥并联构成智能功率模块，每个三相全桥的分支器件均设置温度传感器，用于探测三相全桥各器件工作时的实时温度。优选的，当所述温度传感器探测到其对应的三相全桥某个分支器件的温度与其他器件的温度差异≥30％时，则关闭该分支器件，由同分支的其他器件担负中小电流工作模式下的轮换导通工作。优选的，同分支其他器件的轮换工作是临时和短期的；虽然该时间是临时和短期的，然而足够维持该状态至维护人员响应，更换掉工作状态不正常的分支器件。与现有技术相比，本技术具备以下有益效果：1)本技术的一种采用多管并联式桥臂的功率器件全桥，可以有效解决不同阶段对器件功率需求差异化的问题，本方案采取若干较小功率器件相组合的方式，其合起来的芯片面积与单个大器件芯片面积差异不大，因此本方案功率器件部分的成本并无实质性的增加；2)本技术的一种采用多管并联式桥臂的功率器件全桥，在开关速度、开关消耗功率等关键电特性上更具优势，因为与开关一个大管子相比，开关一个中小功率的管子要容易得多，也快速得多，且本方案的大功率器件由若干小功率器件代替，提供同样的电流时小管子更为适配，电特性更好；3)本技术的一种采用多管并联式桥臂的功率器件全桥，实际使用寿命将会成倍增加，若以开关次数以标志功率器件的寿命，在开关次数相同情况下，本方案的功率器件模块多数时间内由多个管子轮换工作，例如3个管子轮换工作，则使用寿命增加为传统方案的3倍。附图说明图1为现有技术中三相全桥的电路结构示意图；图2为本技术一种采用多管并联式桥臂的功率器件全桥的三相全桥的电路结构示意图；图3为本技术一种采用多管并联式桥臂的功率器件全桥的单个桥臂的电路结构示意图。其中，图中附图标记为：3-上桥臂，4-下桥臂，5-小功率器件，6-下引线，7-上引线，8-独立控制的引线，9-上桥臂模组，10-下桥臂模组。具体实施方式为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例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。下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。本技术的一个宽泛实施例中，一种采用多管并联式桥臂的功率器件全桥,包括多个桥臂，其特征在于，每个桥臂所述包括并联的小功率器件5，所述小功率器件5均为独立驱动控制，其中，在要求输出较大电力的阶段，小功率器件5同时导通或者关断，其效果等效于一个大功率的单个器件进行工作；在要求输出中、小电力的阶段，小功率器件5，仅其中的一个或者数个进行工作。优选的，所述每个桥臂均包括上桥臂3和下桥臂4，所述上桥臂3组成上桥臂模组9，所述下桥臂4组成下桥臂模组10，所述上桥臂模组9和下桥臂模组10均由并联的小功率器件5来共同承担开通/关断，其中，所述小功率器件5分别与下引线6、上引线7以及独立控制的引线8相连。优选的，在要求输出中、小电力的阶段，一个或者数个小功率器件5轮换交替地进行导通或者关断。优选的，所述每个桥臂均采用三个IGBT器件相并联而成，通过多个桥臂的组合形成单相全桥或者三相全桥或者六相全桥。优选的，所述三相全桥包括六个桥臂，每个桥臂均作为三相全桥的一个分支，且每个IGBT器件均设置驱动控制芯片，驱动控制芯对IGBT器件的每一路输出均进行独立控制，其中，驱动控制芯片、三相全桥以及其他辅助电路为独立封装或集成封装形式。优选的，所述驱动控制芯片具有监视和反馈控制功能，用于监视功率器件的关态漏电流和/或实时温度，通过比较测量值和报警阈值以判定潜在的失效风险。优选的，所述三相全桥并联构成智能功率模块，每个三相全桥的分支器件均设置温度传感器，用于探测三相全桥各器件工作时的实时温度。优选的，当所述温度传感器探测到其对应的三相全桥某个分支器件的温度与其他器件的温度差异≥30％时，则关闭该分支器件，由同分支本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用多管并联式桥臂的功率器件全桥,包括多个桥臂，其特征在于，每个所述桥臂包括并联的小功率器件(5)，所述小功率器件(5)均为独立驱动控制，其中，/n在要求输出较大电力的阶段，小功率器件(5)同时导通或者关断，其效果等效于一个大功率的单个器件进行工作；/n在要求输出中、小电力的阶段，小功率器件(5)，仅其中的一个或者数个进行工作。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用多管并联式桥臂的功率器件全桥,包括多个桥臂，其特征在于，每个所述桥臂包括并联的小功率器件(5)，所述小功率器件(5)均为独立驱动控制，其中，
在要求输出较大电力的阶段，小功率器件(5)同时导通或者关断，其效果等效于一个大功率的单个器件进行工作；
在要求输出中、小电力的阶段，小功率器件(5)，仅其中的一个或者数个进行工作。


2.根据权利要求1所述的一种采用多管并联式桥臂的功率器件全桥,其特征在于，所述每个桥臂均包括上桥臂(3)和下桥臂(4)，所述上桥臂(3)组成上桥臂模组(9)，所述下桥臂(4)组成下桥臂模组(10)，所述上桥臂模组(9)和下桥臂模组(10)均由并联的小功率器件(5)来共同承担开通/关断，其中，所述小功率器件(5)分别与下引线(6)、上引线(7)以及独立控制的引线(8)相连。


3.根据权利要求2所述的一种采用多管并联式桥臂的功率器件全桥，其特征在于，在要求输出中、小电力的阶段，一个或者数个小功率器件(5)轮换交替地进行导通或者关断。


4.根据权利要求1-3任一项所述的一种采用多管并联式桥臂的功率器件全桥，其特征在于，所述每个桥臂均采用三个IGBT器件相并联而成，通过多个桥臂的组合形成单相全桥或者三相全桥或者六相全桥。
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【专利技术属性】
技术研发人员：严利人，刘志弘，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：北京;11