接地系统和设备技术方案

一种用于变速驱动器的半导体模块的接地系统包括：第一导电层；第二导电层；衬底，其布置在第一导电层和第二导电层之间；以及基座，其附接至第二导电层，该基座经由接地线连接至地。第一导电层与半导体模块和衬底电接触，并通过衬底与第二导电层电绝缘。第二导电层与衬底电接触，并布置在衬底和与地电连通的基座之间。第一导电层、衬底和第二导电层形成了半导体模块和基座之间以及导体和基座之间的电容通路，以降低半导体模块内的循环电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请总体涉及接地系统。本申请更具体而言涉及用于具有不导电散热片(heat sink)的半导体功率元件(semiconductor power components)的接地系统。
技术介绍
用于供热、通风、空气调节和制冷(HVAC&R)应用的变速驱动器(VSD)可以使用散 热片或冷却块，以用于安装半导体器件——例如绝缘栅双极晶体管半导体开关——以及对 其进行热量管理。所述散热片可以由具有高的热传导系数的金属例如铜构成。但是，由于 与散热片制造相关的材料和人力成本，金属散热片是昂贵的。VSD也可以使用由非金属材料 例如塑料构成的散热片，这降低了材料的成本。但是，使用塑料散热片可能仍旧需要昂贵的 加工过程，因为，由于塑料散热片的大尺寸和低使用量，它们通常并不适合注塑制造。特定 散热片的尺寸通常由要安装在该散热片上的半导体元件的数量而定。一类可以安装在散热片上的半导体元件是半导体模块。半导体模块可以包括基 座，一个或多个半导体器件安装在该基座上。半导体模块的基座和半导体模块的上导电层 可以由布置在个体半导体器件和所述基座之间的衬底层分隔。在半导体模块中使用的半导 体器件或芯片可以包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)、双极结型晶体管(BJT)、金属氧化物半 导体场效应晶体管(MOSFET)、半导体控制整流器(SCR)，以及其他适合的三端子半导体器 件。所述衬底可能导致在半导体器件和基座之间以及在上导电层和基座之间出现寄生电 容。将塑料散热片与半导体模块一起使用可能导致寄生电流和电荷聚集在半导体模 块的基座和半导体模块内的电流导体之间。所述寄生电流和电荷可能干扰用于半导体模块 的控制信号，从而导致该模块内的一些半导体器件在本应被该控制信号要求处于“OFF”或 不导电状态时进入“0N”或导电状态。塑料或不导电散热片使得半导体模块的基座与该系 统的其他部分电绝缘；因此，由施于该模块的电压的变化率引起的任何寄生电流可能在该 模块中循环，由此潜在地会干扰低电平控制信号，并导致该模块发生故障。因此需要一种使 得安装在不导电散热片上的半导体模块能够安全和可靠地运行的方法和系统。
技术实现思路
所公开的接地系统消除了可能聚集在上导电层和基座之间的电荷，以及可能聚集 在半导体模块内的其他导体之间的电荷。所述接地系统降低了聚集在半导体模块上的电 荷、降低了寄生电流以及半导体器件的不正常运行，这些本可能导致半导体模块的破坏，以 及导致对包含有所述半导体模块的其他电子元件例如VSD的损坏。一个实施方案涉及一种用于半导体模块的接地系统。所述系统包括第一导电层， 其能够电连接至半导体模块；第二导电层；衬底，其布置在第一导电层和第二导电层之间， 并电连接至第一导电层和第二导电层；以及基座，其连接至第二导电层。所述基座电连接至 地，且所述基座电连接至第二导电层。第一导电层通过所述衬底与第二导电层电绝缘。所 述第一导电层、衬底和第二导电层形成了半导体模块和基座之间的电容通路(capacitance path)，从而降低了半导体模块中产生的寄生电流。另一实施方案涉及一种功率半导体设备。所述设备包括安装在基座上的半导体模 块和关联控制电路。不导电的散热片与基座热连通，且与液体源流体连通。所述设备还包括 接地组件，该接地组件包括第一导电层；第二导电层；衬底，其布置在第一导电层和第二导 电层之间；以及基座，其附接至第二导电层，并通过接地线(grounding harness)连接至地 或该VSD系统中的其他适合的电压参考点。所述第一导电层与半导体模块和衬底电接触， 并通过衬底与第二导电层电绝缘。第二导电层与衬底电接触，并布置在衬底和基座之间，所 述基座与地电连通。第一导电层、衬底和第二导电层形成了半导体模块和基座之间，以及导 体和基座之间的寄生电容通路，以降低半导体模块内的循环电流。另一实施方案涉及一种变速驱动器。该驱动器包括连接至交流电源(AC power source)的变换器级(converter stage)、连接至变换器级的直流链路(DC link)以及连 接至直流链路的逆变器级(inverter stage) 0所述逆变器级配置为将来自直流链路的直 流电压转换为具有可变电压和可变频率的输出交流电(output AC power) 0所述逆变器还 包括一个或多个半导体模块以及关联控制电路，每个半导体模块都被安装在基座上。不导 电的散热片被布置为与所述基座热连通，且与液体源流体连通。所述逆变器还包括接地组 件。该接地组件包括第一导电层，其能够电连接至半导体模块；第二导电层；衬底，其布置 在第一导电层和第二导电层之间，并电连接至第一导电层和第二导电层；以及基座，其连接 至第二导电层。所述基座电连接至地，且所述基座电连接至第二导电层。第一导电层通过 所述衬底与第二导电层电绝缘。第一导电层、衬底和第二导电层形成了半导体模块和基座 之间的电容通路，从而降低了半导体模块中产生的寄生电流。这里所描述的实施方案的一些优点是消除了穿过半导体模块的直通 (shoot-through)电流，该直通电流可能因在所述半导体模块的基座和导电的电通路之间 聚积的电荷而出现在变速驱动器中。附图说明图1示出了在商业环境中的供热、通风、空气调节和制冷(HVAC&R)系统的示例性实施方案。图2示意性地图示了可以用在图1的示例性实施方案中的HVAC&R系统的示例性实施方案。图3示出了安装在HVAC&R系统上的变速驱动器(VSD)的示例性实施方案。图4以局部分解图示出了带有散热片的变速驱动系统的示例性实施方案。图5示出了根据本申请的多个方面的散热片的示例性实施方案的顶部立体图。图6示出了根据本申请的多个方面的散热片的示例性实施方案的底部立体图。图7示出了包括印刷电路板、半导体模块和散热片的VSD的一部分的顶部立体图。图8示出了半导体模块的示意性截面图。 具体实施例方式图1示出了在商用场景的建筑12中的供热、通风、空气调节和制冷系统(HVAC&R 系统)10的示例性环境。系统10可以包括包含在气体压缩系统(vapor compression system) 14中的压缩机，所述气体压缩系统可以提供可以用于为建筑12制冷的冷却液体 (chilled liquid)。系统10也可以包括用于为建筑12供热的锅炉(boiler) 16，以及使 空气在建筑12中循环的空气分配系统。所述空气分配系统可以包括空气返回管18、空气 供应管20，以及空气处理器22。空气处理器22可以包括热交换器，该热交换器通过导管 (conduits) 24连接至锅炉16和气体压缩系统14。根据系统10的运行模式，空气处理器22 中的热交换器可以从锅炉16接收加热液体(heated liquid)或者从气体压缩系统14接收 冷却液体。系统10被示出为在建筑12的各个楼层上具有分立的空气处理器，但应认识到， 这些部件可以在两个或多个楼层之间共享。图2示意性地示出了可以用在图1中的建筑12中的、带有VSD 26的系统14的示 例性实施方案。系统10可以包括压缩机观、冷凝器30、液体冷却器或蒸发器32，以及控制 面板34。压缩机观由电机36驱动，电机36由VSD沈供电。VSD本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半导体模块的接地系统，包括：　　第一导电层，其能够电连接至所述半导体模块；　　第二导电层；　　衬底，其布置在所述第一导电层和所述第二导电层之间，所述衬底电连接至所述第一导电层和所述第二导电层；以及　　基座，其连接至所述第二导电层，所述基座电连接至地，且所述基座电连接至所述第二导电层；　　所述第一导电层通过所述衬底与所述第二导电层电绝缘；并且　　其中，所述第一导电层、所述衬底和所述第二导电层形成了所述半导体模块和所述基座之间的电容通路，以降低所述半导体模块中产生的寄生电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·波利索夫，
申请(专利权)人：江森自控科技公司，
类型：发明
国别省市：US