门驱动器模块制造技术

本实用新型专利技术涉及门驱动器模块（１），其包括印刷电路板（２），印刷电路板具有其中布置了供电单元（６）和核心逻辑单元（７）的第一区域和其中布置了一个或多个门驱动器（３）的第二区域（Ｒ１，Ｒ２），其中第一区域和第二区域（Ｒ１，Ｒ２）借助于一个或多个平面变压器（４）电隔离，每个平面变压器（４）与门驱动器（３）之一相关联。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及包括用于驱动功率逆变器中的半导体开关的门驱动器 (gatedriver)的模块。特别地，该本技术涉及这种门驱动器模块的板设计。
技术介绍
可以用来驱动多相用电机的功率逆变器通常由门驱动器控制和驱动。门驱动器提 供用于诸如MOSFET、IGBT、晶闸管等的半导体开关元件的门信号(gatesignal)。取决于应 用，门驱动器实现在带有或多或少的智能以产生施加到半导体开关元件的门信号的印刷电 路板上。本技术的目的是提供紧凑的门驱动器模块用于驱动三相的功率逆变器。
技术实现思路
上述目标由根据权利要求1的门驱动模块实现。优选实施方式在从属权利要求中限定。根据一方面提供门驱动器模块。该门驱动器模块包括印刷电路板，该印刷电路板 具有其中布置了供电单元(supply unit)和核心逻辑单元的第一区域和其中布置了一个 或多个门驱动器的第二区域，其中第一区域和第二区域借助于一个或多个平面变压器电隔 离，每个平面变压器与该门驱动器之一相关联。此外，该门驱动器可以布置成一行，其中该平面变压器平行于该门驱动器布置成 一行，从而使得该平面变压器定位在邻近该门驱动器。该门驱动器可适用于接收控制数据和根据该控制数据产生门信号。根据实施例，可以为每个平面变压器提供变压器驱动单元，以供应初级电压到该 平面变压器和振幅调制该施加到该平面变压器的初级电压，其中该振幅调制代表该控制数 据，并且其中相应的门驱动器适用于通过解调从自相应的平面变压器接收的次级电压提取 控制数据。可以提供的是，变压器驱动单元提供在邻近该平面变压器。此外，可以在该门驱动器之一和该印刷电路板的外边缘之间提供直流链路电压测量单元。可以在印刷电路板的被供电电路围绕的一个角提供光连接器。根据实施例，可以在定位于该印刷电路板外边缘的通信接口和供电单元之间布置 该核心逻辑单元。在该磁心逻辑单元和该印刷电路板的外边缘之间可以布置电流测量输入端，其与 电流测量单元耦合，该电流测量单元包括用于接收到的信号的模拟数字转换器。附图说明图1为门驱动器模块的顶视图。具体实施方式仅有的图示出门驱动器模块1的顶视图，示出了印刷电路板2，在其上布置有实现 门驱动器功能的部件。图1示意地示出在印刷电路板2上的哪个位置实现哪些功能，以提 供最优操作和紧凑的和高效散热的设计。门驱动器模块1的印刷电路板2在两面配有电路。在图中实线画出的区域图示出 在印刷电路板2的两面都具有部件的电路，而虚线表示仅布置在印刷电路板2的与图1描 绘的正视图相对的背面上的电路。该印刷电路板2基本上被分成两个区域。在下文中称为下区域R1的第一区域中 提供了门电路电路3。门电路3的数目为六个，以提供门信号到三个功率逆变器，每个功率 逆变器都具有例如两个IGBT，这三个功率逆变器构成(没有示出)三相功率逆变器单元。 这样的功率逆变器单元能够例如用于驱动三相电机。六个门电路3布置在印刷电路板2的 下区域R1。门电路3邻近于印刷电路板2的下边缘E1布置成一行。每个门电路3具有门 信号信号连接器31和辅助发射极连接器32，该门信号连接器31用于提供门信号到功率逆 变器单元的IGBT之一，该辅助发射极连接器32用于与相应IGBT的辅助发射极端口耦合以 接收参考电位，门信号将与其有关地产生。在印刷电路板2的与门信号连接器31和辅助发 射极连接器32相对的背面，提供了门接口连接器33以允许用便利的方式将该印刷电路板 2连接到功率逆变器模块对应的连接器。对于门电路3的电力供应，提供一行六个平面变压器4，使得每个平面变压器4与 一个相应的门电路3相关联。每个平面变压器4提供绝缘隔障用于将下区域R1中的电路 与布置在印刷电路板2的第二区域(在下文中被称为上区域R2)中的电子电路电隔离。该 平面变压器4和相关门电路3基本上对于垂直于印刷电路板2的下边缘E1的方向布置成 一行。所以，在每个平面变压器和相应的门电路3之间的互连的长度可以达到最小。平面 变压器4平行于印刷电路板2的下边缘E1布置成一行。在下区域R1的右侧，邻近门电路3 (顶视图)，布置了电压测量电路5以便经由直 流链路电压测量连接器51测量直流链路电压。该电压测量电路5具有电阻级联电路52，包 括多个用于电阻级联的串联连接的低容差电阻器。实际的测量由电压测量单元53执行，其 布置在印刷电路板2的背面并邻近该电阻梯形电路。测得的直流链路电压可以经由至少一 个平面变压器4传递到上区域R2中的电路。 在上区域R2 (被限定为在平面变压器4和上边缘E2之间的区域)中，布置有多个 连接器、供电电路(supply circuit)6、核心逻辑单元7和接口。在印刷电路板2的顶视图 中，供电电路6定位于左侧，从而提供受控的供电电压到在上区域R2中的部件并且提供电 能到变压器驱动单元9，其产生交流初级电压到该平面变压器4以便传送电能到门电路3。 变压器驱动单元9定位于邻近平面变压器排成一行与下边缘E1平行，从而使得平面变压器 4定位于门驱动器单元3和变压器驱动单元9之间。 为了提供控制信号到用于根据据特定的定时等产生门信号的门电路3，提供平面 变压器4以接收携带控制数据的初级电压。该控制数据被变换，其中该调制的交流初级电 压被幅度调制，从而使得在该平面变压器4的辅面(secondaryside)上能够接收控制数据。 如此，该变压器驱动单元9适用于根据被传输到门电路3的控制数据来振幅调制该提供给该平面变压器4的交流初级电压。该控制数据由布置在供电电路6的右侧的核心逻辑单元 7提供。由核心逻辑单元7提供的控制数据被传输到该门电路3，从而使得该门电路能够提 供具有相应定时的门信号。在该门电路3中，接收来自相应的平面变压器4的经过变换的次级电压并且被整 流以产生相应的门信号。此外，在调幅的初级电压中编码的控制数据能够借助集成在每个 门电路3中的解调单元(没有示出)从次级电压中提取。在与下边缘E1相对的上边缘E2的左边角，布置了光连接器8来接收来自主控制 器(没有示出)的外部光控制信号。可替换的，类似的外部控制信号能够由布置在上区域 R2右侧的通信接口 10接收。通信接口 10可以为SemikronSkiip类型或为用于替换功率逆 变器中的旧的半导体模块(Semikron Skiip类型)的情况下的不同类型。提供该核心逻辑单元7做为可以重编程的FPGA电路。因此，在邻近右角的上边缘 E2提供了编程接口(JTAG)12。由于在电机工作的情况下，实现功率逆变器模块的控制取决 于相电流，电流测量输入端13提供在供电单元6和编程接口 12之间并位于印刷电路板2 的上边缘E2。由于在电流测量接口 13接收的测量信号是当做模拟电压信号提供的，作为电 流测量单元的模拟数字转换器14提供在印刷电路板2的背面，这是由虚线表示的。经过数 字转换的测量信号提供给核心逻辑单元7并在那里进行处理。为了在外部提供模拟测量信 号，在Semikron Skiip兼容接口 10和核心逻辑单元7之间提供数字模拟转换器。核心逻 辑单元7和数字模拟转换器允许电流测量输入端的一定范围的变化。在供电单元6和电流测量输入端13之间并位于上边缘E2处，提供了另一个接 口 15用于从温度传感器接收温度信号，温度传感器可以附接到本文档来自技高网...

【技术保护点】
门驱动器模块（１）包括印刷电路板（２），所述印刷电路板具有其中布置了供电单元和核心逻辑单元的第一区域和其中布置了一个或多个门驱动器（３）的第二区域，其中第一区域和第二区域（Ｒ１，Ｒ２）借助于一个或多个平面变压器（４）电隔离，每个平面变压器（４）与门驱动器（３）之一相关联。

【技术特征摘要】
门驱动器模块(1)包括印刷电路板(2)，所述印刷电路板具有其中布置了供电单元和核心逻辑单元的第一区域和其中布置了一个或多个门驱动器(3)的第二区域，其中第一区域和第二区域(R1，R2)借助于一个或多个平面变压器(4)电隔离，每个平面变压器(4)与门驱动器(3)之一相关联。2.根据权利要求1的门驱动器模块(1)，其中该门驱动器⑶布置成一行，其中该平面 变压器(4)平行于该门驱动器(3)布置成一行，从而使得平面变压器(4)定位在邻近门驱 动器(3)。3.根据权利要求1或2的门驱动器模块(1)，其中该门驱动器(3)适用于接收控制数 据并根据该控制数据来产生门信号。4.根据权利要求3的门驱动器模块(1)，其中为每个平面变压器(4)提供变压器驱动 单元，以供应初级电压到该平面变压器⑷和振幅调制该施加到该平面变压器⑷的初级 电压，其中该振幅调制代表该控制数据，并且其中相应的门驱动器(3)适用于通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：A皮亚泽西，
申请(专利权)人：ABB瑞士有限公司，
类型：实用新型
国别省市：CH[瑞士]