一种功率元件制造技术

本发明专利技术涉及电气技术领域，尤其涉及一种功率元件，包括：上桥臂开关器件、下桥臂开关器件、尖峰吸收电容和元件基板；其中，上桥臂开关器件、下桥臂开关器件和尖峰吸收电容安装在元件基板上，上桥臂开关器件与下桥臂开关器件串联；上桥臂开关器件由2个上桥臂开关管芯片并联构成，2个上桥臂开关管芯片之间在元件基板上存在包络区域；下桥臂开关器件由2个下桥臂开关管芯片并联构成；尖峰吸收电容位于上桥臂开关器件和下桥臂开关器件之间，且尖峰吸收电容在元件基板上的安装位置在水平面上与包络区域部分重叠。可以降低功率元件的电压尖峰，可以提高功率元件在系统应用的工作效率。可以提高功率元件在系统应用的工作效率。可以提高功率元件在系统应用的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种功率元件


[0001]本专利技术涉及电气
，尤其涉及一种功率元件。

技术介绍

[0002]功率元件(power components)是装置中反映或检测某一设备、线路的电功率的器件。一般用于电力电气系统中，组成不同的电路拓扑，是实现电能变换的核心部件。为了实现电力电子系统更高的功率等级，也会通过并联更多的开关器件实现更大的输出电流和功率等级。以电路拓扑的基本单元，半桥拓扑为例，其中每个功率器件包含两颗芯片。为了减小功率元件的主回路，一般会在元件基板上引入尖峰吸收电容，及两个开关器件进行串联形成半桥电路，以及与两个开关器件形成半桥电路进行并联的电容。
[0003]一般的功率元件形成的半桥电路中，其功率回路由半桥电路以及尖峰吸收电容组成，将尖峰吸收电容放置于上下两个开关器件的中间(如图2所示)，导致功率回路较长，对应的回路电感大，在两个开关器件作为半桥电路工作时，当功率器件开关时产生的尖峰电压较高，降低芯片工作的长期可靠性。为了降低尖峰电压，一般需要降低功率器件的电流变化速率。
[0004]然而，降低电流变化速率就意味着开关器件的开关速度变慢，导致开关损耗增加，引起功率元件在电力电子系统中的效率降低。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种功率元件，可以解决功率元件在电力电子系统中效率较低的问题。本申请提供如下技术方案：
[0006]第一方面，本申请提供了一种功率元件，包括：上桥臂开关器件、下桥臂开关器件、尖峰吸收电容和元件基板；其中，所述上桥臂开关器件、所述下桥臂开关器件和所述尖峰吸收电容安装在所述元件基板上，所述上桥臂开关器件与所述下桥臂开关器件串联；
[0007]所述上桥臂开关器件由2个上桥臂开关管芯片并联构成，所述2个上桥臂开关管芯片之间在所述元件基板上存在包络区域；
[0008]所述下桥臂开关器件由2个下桥臂开关管芯片并联构成；
[0009]所述尖峰吸收电容位于所述上桥臂开关管和所述下桥臂开关管之间，且所述尖峰吸收电容在所述元件基板上的安装位置在水平面上与所述包络区域部分重叠。
[0010]可选地，在所述上桥臂开关器件或所述下桥臂开关器件开关的情况下，会在开关器件的正负极两端产生尖峰电压；
[0011]相应地，所述尖峰吸收电容，用于：在所述上桥臂开关器件或所述下桥臂开关器件开关的情况下，吸收尖峰电压。
[0012]可选地，所述上桥臂开关管芯片包括第一芯片和第二芯片；所述下桥臂开关管芯片包括第三芯片和第四芯片；
[0013]所述第一芯片、所述第三芯片与所述尖峰吸收电容构成第一回路；
[0014]所述第二芯片、所述第四芯片与所述尖峰吸收电容构成第二回路。
[0015]可选地，所述第一回路与所述第二回路并联。
[0016]可选地，所述第一回路与所述第二回路对称。
[0017]可选地，所述尖峰吸收电容与所述第一芯片和所述第二芯片之间设置有隔热隔断。
[0018]可选地，所述隔热隔断是指部分隔断。
[0019]可选地，所述2个上桥臂开关管芯片的芯片阻抗与所述2个下桥臂开关管芯片的芯片阻抗相同。
[0020]可选地，所述尖峰吸收电容的电容容值与所述芯片阻抗之间的阻抗比介于5nF/20mΩ和100nF/20mΩ之间。
[0021]可选地，所述2个上桥臂开关管芯片和所述2个下桥臂开关管芯片包括以下几种中的至少一种：绝缘栅双极型晶体管和金氧半场效晶体管
[0022]本申请的有益效果在于：上桥臂开关器件、下桥臂开关器件、尖峰吸收电容和元件基板；其中，上桥臂开关器件、下桥臂开关器件和尖峰吸收电容安装在元件基板上，上桥臂开关器件与下桥臂开关器件串联；上桥臂开关器件由2个上桥臂开关管芯片并联构成，2个上桥臂开关管芯片之间在元件基板上存在包络区域；下桥臂开关器件由2个下桥臂开关管芯片并联构成；尖峰吸收电容位于上桥臂开关器件和下桥臂开关器件之间，且尖峰吸收电容在元件基板上的安装位置在水平面上与包络区域部分重叠。可以解决功率元件在电力电子系统中效率较低的问题。通过将尖峰吸收电容的安装位置设置在2个上桥臂开关管芯片之间，以减小功率元件中的回路，进而降低电感，无需降低回路中的电流速率，可以提高开关器件的开关速度，进而可以降低功率元件的开关损耗，提高功率元件用于电力电子系统的工作效率。同时，将尖峰吸收电容的安装位置设置在2个上桥臂开关管芯片之间，可以增加2个上桥臂开关管芯片之间的距离，降低2个上桥臂开关管芯片工作时的热耦合效应，从而降低开关管芯片的工作温度，从而提高功率元件的机械可靠性。
[0023]另外，通过第一芯片、第三芯片与尖峰吸收电容构成第一回路；通过第二芯片、第四芯片与尖峰吸收电容构成第二回路，第一回路与第二回路并联，一方面，可以降低回路长度，从而降低电感，另一方面，将第一回路与第二回路并联，可以进一步降低电感，进而降低尖峰电压。
[0024]另外，在元件基板上，尖峰吸收电容与第一芯片和第二芯片之间设置有隔热隔断，可以降低第一芯片和第二芯片工作时发热对尖峰吸收电容造成的影响，可以提高尖峰吸收电容的可靠性。
[0025]另外，将尖峰吸收电容的电容容值与芯片阻抗之间的阻抗比设置为介于5nF/20mΩ与100nF/20mΩ之间，可以有效抑制电压尖峰，提高功率元件的可靠性。
附图说明
[0026]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，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。
[0027]图1是本申请的一个实施例提供的传统功率元件的电路图；
[0028]图2是本申请的一个实施例提供的传统功率元件的结构示意图；
[0029]图3是本申请的一个实施例提供的功率元件的电路图；
[0030]图4是本申请的一个实施例提供的功率元件的结构示意图。
具体实施方式
[0031]下面将结合附图对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0032]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0033]在申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本申请。
[0034]首先，对本申请涉及的若干名词进行介绍。
[0035]尖峰电压：尖峰电压是电力电子拓扑电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率元件，其特征在于，所述功率元件包括：上桥臂开关器件、下桥臂开关器件、尖峰吸收电容和元件基板；其中，所述上桥臂开关器件、所述下桥臂开关器件和所述尖峰吸收电容安装在所述元件基板上，所述上桥臂开关器件与所述下桥臂开关器件串联；所述上桥臂开关器件由2个上桥臂开关管芯片并联构成，所述2个上桥臂开关管芯片之间在所述元件基板上存在包络区域；所述下桥臂开关器件由2个下桥臂开关管芯片并联构成；所述尖峰吸收电容位于所述上桥臂开关器件和所述下桥臂开关器件之间，且所述尖峰吸收电容在所述元件基板上的安装位置在水平面上与所述包络区域部分重叠。2.根据权利要求1所述的功率元件，其特征在于，在所述上桥臂开关器件或所述下桥臂开关器件开关的情况下，会在开关器件的正负极两端产生尖峰电压；相应地，所述尖峰吸收电容，用于：在所述上桥臂开关器件或所述下桥臂开关器件开关的情况下，吸收尖峰电压。3.根据权利要求1所述的功率元件，其特征在于，所述上桥臂开关管芯片包括第一芯片和第二芯片；所述下桥臂开关管芯片包括第三芯片和第四芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，
申请(专利权)人：苏州悉智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：