用于功率模块的带有内置隔离变压器的供应电路和相关功率模块制造技术

用于功率模块(1)的电供应电路(4)，其包括：电变压器(41)、具有包括散热器(7)的第一表面(450)和第二表面(455)的第一基底(45)、具有包括散热器(7)的第一表面(460)和第二表面(465)的第二基底(46)、布置在第一基底(45)的第二表面(455)上的第一金属轨道(47)、布置在第二基底(46)的第二表面(465)上的第二金属轨道(48)、布置在第一基底和第二基底(45、46)之间以将第一金属轨道(47)电连接到第二金属轨道(45)的电连接器(49)，电变压器(41)的初级电路(42)，包括第一金属轨道(47)的第一部分和第二金属轨道(48)的第一部分，以及电变压器(41)的次级电路(43)，包括第一金属轨道(47)的第二部分和第二金属轨道(48)的第二部分。部分和第二金属轨道(48)的第二部分。部分和第二金属轨道(48)的第二部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于功率模块的带有内置隔离变压器的供应电路和相关功率模块


[0001]本专利技术涉及功率半导体模块的供应，更具体地，涉及隔离式功率供应件。

技术介绍

[0002]功率模块是使用称为功率晶体管的晶体管的电路，例如采用IGBT、MOSFET、SiC或GaN HEMT技术生产。
[0003]控制这些晶体管需要电子电路来控制它们的栅极，该电子电路称为“栅极驱动器”，其从集成式电子电路的逻辑电源电压提供必要的栅极控制信号。因此，它是电气接口电路。在实践中，有必要隔离信号部分和功率部分，其中一个解决方案包括为此使用变压器。
[0004]用于控制功率模块的常规电路是由电子印刷电路板(PCB)生产的，并且直接使用市售隔离式功率供应件(集成变压器)。但这些功率供应件具有若干缺点：它们的操作温度范围有限(<150℃)；它们具有高杂散电容(＞10pF)；它们太笨重以至于不允许它们集成到功率模块中。
[0005]也已知生产其变压器在PCB内的功率供应电路。但操作温度范围仍然有限(<150℃)。此外，将变压器的磁芯集成到PCB中会削弱该解决方案，因为在温度变化期间所施加的机械应力会导致“断裂”，不同材料的热膨胀系数是不同的。
[0006]替代解决方案是集成到PCB中的不包括磁芯(无芯)的变压器。该解决方案的优点是允许在150℃以上的温度下操作，但其集成在模块内需要额外的热接口来冷却PCB。
[0007]基于在功率模块的两个臂之间使用滤波电感的解决方案也是已知的。通过在功率模块的单面基底上沉积铜来制成电感。但使用单面基底限制了模块的散热能力，也不允许具有变压器所提供的隔离功能。
[0008]此外，众所周知，功率模块中存在的杂散元件(电容、电感)会影响其性能。具体地，在对隔离式功率供应件进行集成的可能性中需要考虑的一个元素是其等效杂散电容，该等效杂散电容必须受控。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供小型功率模块的电功率供应电路的隔离，而不会过度加热，并控制杂散电容值，从而允许其集成到功率模块中。
[0010]根据本专利技术的一个目标，提出了一种用于功率模块的电功率供应电路，该电功率供应电路包括电变压器，该电变压器包括初级电路(圈)和次级电路(圈)。
[0011]根据本专利技术的一个总体特征，该电功率供应电路包括：
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第一基底，其具有包括散热器的第一侧和与第一侧相反的第二侧，
[0013]‑
第二基底，其具有包括散热器的第一侧和与第一侧相反的第二侧，
[0014]‑
第一金属轨道，其设置在第一基底的第二侧上，第二金属轨道，其设置在第二基
底的第二侧上，
[0015]‑
电连接器，其设置在第一基底和第二基底之间，以将第一金属轨道与第二金属轨道电连接，从而形成匝，
[0016]电变压器的初级电路包括第一金属轨道的第一部分和第二金属轨道的第一部分，并且电变压器的次级电路包括第一金属轨道的第二部分和第二金属轨道的第二部分。
[0017]因此，第一基底的第二侧设置为面向第二基底的第二侧。
[0018]根据本专利技术的架构允许具有非常紧凑且小的电功率供应电路。它还允许限制杂散元件。更具体地，通过调整各匝之间的距离以及因此调整磁路的宽度，尤其可以减少或监测初级电路和次级电路的各匝之间的杂散电容。
[0019]电路的架构还允许提高其耐高温性，即通常耐150℃以上的温度。实际上，双面金属基底允许更好的冷却，功率供应电路的操作温度范围得以扩展。实际上，上限温度取决于所选择的磁性材料、隔离器和电连接元件的紧固件。
[0020]电功率供应电路的可靠性也得以提高。与插入到功率模块中或通过焊接连接到模块的绕组变压器(具有细线)相比，尤其获得了更好的力阻(机械阻力)(在振动和热循环方面)。
[0021]根据电功率供应电路的第一方面，该电路可以包括由聚合物材料制成的电隔离器，其中封装了布置在第一基底和第二基底之间的电元件。
[0022]聚合物材料可以是例如环氧树脂聚合物、硅胶或弹性体。有利地，可以使用相同的制造方法和用于隔离功率半导体的相同聚合物材料。
[0023]根据电功率供应电路的第二方面，该电路还可以包括由插入在两个金属基底之间并由所述电连接器的至少一部分围绕的磁芯形成的磁路。
[0024]根据电功率供应电路的第三方面，可以通过粉末注射模制(PIM工艺)或通过称为“粘合剂喷射”的工艺生产磁芯。
[0025]根据电功率供应电路的第四方面，电变压器可以没有机械芯。
[0026]使用无磁芯的电变压器允许提高变压器对高温，即温度高于150℃的耐受性。
[0027]根据电功率供应电路的第五方面，可以通过增材制造来制造第一基底和第二基底以及连接两个基底的电连接器。
[0028]在本专利技术的另一方面中，提出了一种功率模块，其包括电功率部件、对于该模块的控制电路、对于如上限定的模块的供应电路以及第一模块基底和第二模块基底，每个模块基底具有包括散热器的第一侧和与第一侧相反的第二侧，第一基底和第二基底的第二侧设置成面向彼此，并且模块供应电路、模块控制电路和电功率部件设置在第一基底和第二基底之间，电功率供应电路的第一基底由模块的第一基底的一部分形成，而电功率供应电路的第二基底由模块的第二基底的一部分形成。
[0029]在本专利技术的另一方面中，提出了一种包括至少一个如上限定的功率模块的飞行器。
附图说明
[0030][图1]图1是根据本专利技术的一个实施例的功率模块的示意图。
[0031][图2]图2示意性地示出图1的功率模块的根据第一实施例的电功率供应电路。
[0032][图3]图3示意性地示出图1的功率模块的根据第二实施例的电功率供应电路。
具体实施方式
[0033]图1示意性地示出了根据本专利技术的一个实施例的功率模块。
[0034]功率模块1包括：电功率部件2，诸如功率晶体管或其他电子半导体部件；对功率模块1的控制电路3；以及对功率模块1的供应电路4。
[0035]功率模块1还包括具有第一侧50和第二侧55的第一基底5，以及具有第一侧60和第二侧65的第二基底6。第一基底5的第二侧55设置为面向第二基底6的第二侧65。电功率部件2、控制电路3和电功率供应电路4设置在第一基底5和第二基底6之间。更具体地，电功率部件2、控制电路3和电功率供应电路4均设置在第一基底5的第二侧55和第二基底6的第二侧65之间。
[0036]第一基底5的第一侧50和第二基底的第一侧60均包括散热器7。
[0037]图2示意性地示出了图1的功率模块1的根据第一实施例的电功率供应电路4。
[0038]电功率供应电路4包括电变压器41和磁芯44，电变压器41包括初级电路42和次级电路43。电功率供应电路4还包括由功率模块1的第一基底5的一部分形成的第一基底45、和由功率模块1的第二基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于功率模块(1)的电功率供应电路(4)，所述电功率供应电路(4)包括电变压器(41)，所述电变压器(41)包括初级电路(42)和次级电路(43)，其特征在于，它包括：
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第一基底(45)，所述第一基底具有包括散热器(7)的第一侧(450)和与所述第一侧(450)相反的第二侧(455)，
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第二基底(46)，所述第二基底具有包括散热器(7)的第一侧(460)和与所述第一侧(460)相反的第二侧(465)，
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第一金属轨道(47)，所述第一金属轨道设置在所述第一基底(45)的所述第二侧(455)上，第二金属轨道(48)，所述第二金属轨道设置在所述第二基底(46)的所述第二侧(465)上，
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电连接器(49)，所述电连接器设置在所述第一基底(45)的所述第二侧(455)和所述第二基底(46)的所述第二侧(465)之间，以将所述第一金属轨道(47)电连接到第二金属轨道(48)，所述电变压器(41)的所述初级电路(42)包括所述第一金属轨道(47)的第一部分和所述第二金属轨道(48)的第一部分，并且所述电变压器(41)的所述次级电路(43)包括所述第一金属轨道(47)的第二部分和所述第二金属轨道(48)的第二部分。2.根据权利要求1所述的电功率供应电路(4)，其特征在于，包括由聚合物材料制成的电隔离器，设置在所述第一基底和第二基底(45、46)之间的电元件(41)封装在所述电隔离器中。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：赛峰集团，
类型：发明
国别省市：