[發(fā)明專利]帶有集成控制電路的功率電子設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810215455.X
• 申請(qǐng)日: 2008-07-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101404280A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·F·內(nèi)爾森;G·約翰;G·S·史密斯;D·唐;J·M·納加斯馬;G·加爾戈斯－洛佩茨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司
• 主分類號(hào): H01L25/00
• 分類號(hào): H01L25/00;H01L25/16;H02M1/00;B60L15/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 徐丁峰;曹 若

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求了序列號(hào)60/952778的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)?jiān)? 2007年7月30日提出，其全部?jī)?nèi)容作為參考結(jié)合在此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及功率電子設(shè)備，尤其是涉及帶有集成控制電路的功率電子 設(shè)備。

背景技術(shù)

近年來(lái)，技術(shù)的進(jìn)步，以及風(fēng)格的品位發(fā)展，已經(jīng)導(dǎo)致了在汽車設(shè)計(jì)中本 質(zhì)上的變革。這些改變之一包括汽車內(nèi)電氣系統(tǒng)的復(fù)雜化，尤其是可替代燃料 車輛，例如混合動(dòng)力，電動(dòng)和燃料電池車輛。典型的，這種可替代燃料的車輛 使用一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)馬達(dá)，也可能結(jié)合另一個(gè)致動(dòng)器，以驅(qū)動(dòng)車輪。另外，這 種汽車可能還包括其它馬達(dá)，以及其它的高壓元件，從而操縱車內(nèi)其它各種系 統(tǒng)，例如空調(diào)。

由于可替代燃料汽車典型的僅僅包括直流(DC)電源的事實(shí)，因此直流到 交流(DC/AC)逆變器(或功率逆變器)被提供用來(lái)將直流功率轉(zhuǎn)換為馬達(dá)通 常所需要的交流功率。這種車輛，尤其是燃料電池車輛，也經(jīng)常使用兩個(gè)獨(dú)立 的電壓源，例如蓄電池和燃料電池，給驅(qū)動(dòng)車輪的電動(dòng)馬達(dá)供電。因此，功率 變換器，例如直流到直流(DC/DC)變換器，典型的也被提供用來(lái)管理和轉(zhuǎn)換 來(lái)自兩個(gè)電壓源的功率。

隨著可替代燃料車輛上的電氣系統(tǒng)的功率需求持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)于這種系統(tǒng)的 效率和可靠性最大化的需求也不斷增長(zhǎng)。此外，為了最小化車輛的總體成本和 重量，減少電氣系統(tǒng)內(nèi)元件所需的成本和空間需求的要求也長(zhǎng)期存在。成本增 加的一個(gè)特定根源在于許多功率逆變器傳統(tǒng)所需的直接敷銅基板。

因此，需要提供一種功率電子設(shè)備，尤其是具有低成本，大電流以及緊湊 設(shè)計(jì)特性的逆變器。更進(jìn)一步的，結(jié)合附圖，前述技術(shù)領(lǐng)域以及背景技術(shù)，本 發(fā)明其它所需的特征與特點(diǎn)都將通過(guò)接下來(lái)的詳細(xì)說(shuō)明和所附的權(quán)利要求書(shū)而 變得顯而易見(jiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)典型實(shí)施例，功率轉(zhuǎn)換設(shè)備包括基板；安裝在基板上并且包括用于高 功率交流馬達(dá)應(yīng)用的功率電子電路的半導(dǎo)體芯片；安裝在基板上并且與半導(dǎo)體 芯片上的功率電子電路電氣耦合的柵極驅(qū)動(dòng)電路；以及安裝在基板上并且與所 述柵極驅(qū)動(dòng)電路電氣耦合的控制電路。

根據(jù)另一個(gè)典型實(shí)施例，汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括電動(dòng)馬達(dá)；與該電動(dòng)馬達(dá)耦合 的直流(DC)電源；與該電動(dòng)馬達(dá)和直流電源耦合的功率逆變器組件，其接收 來(lái)自直流電源的直流功率，且為所述電動(dòng)馬達(dá)提供交流(AC)功率；該功率逆 變器組件包括基板；安裝在基板上并且包括用于將直流功率轉(zhuǎn)換為交流功率的 功率電子電路的半導(dǎo)體芯片；安裝在基板上并且與半導(dǎo)體芯片上的功率電子電 路電氣耦合的柵極驅(qū)動(dòng)電路；以及安裝在基板上并且與所述柵極驅(qū)動(dòng)電路電氣 耦合的控制電路。

根據(jù)另一個(gè)典型實(shí)施例，功率轉(zhuǎn)換設(shè)備包括帶有第一面和第二面的印刷電 路板(PCB)基板；安裝在基板第一面上的多個(gè)半導(dǎo)體芯片，該半導(dǎo)體芯片包 括用于高功率交流馬達(dá)應(yīng)用的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)；安裝在所述基板第 一面并且與所述半導(dǎo)體芯片的IGBT電氣耦合的柵極驅(qū)動(dòng)電路；安裝在所述基 板的第二面并且通過(guò)形成于基板過(guò)孔內(nèi)的互相連接件與所述柵極驅(qū)動(dòng)電路電氣 耦合的控制電路；以及形成于基板內(nèi)以將控制電路從所述半導(dǎo)體芯片隔離開(kāi)來(lái) 的電磁干擾屏蔽件。

附圖說(shuō)明

接下來(lái)將結(jié)合以下附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中同樣的元件采用同樣的標(biāo) 號(hào)，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的典型汽車的示意圖；

圖2是圖1的汽車的逆變器組件的功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的典型布局。

具體實(shí)施方式

以下詳細(xì)敘述本質(zhì)上僅僅是示例，并不旨在限制本發(fā)明或本申請(qǐng)以及本發(fā) 明的應(yīng)用。更進(jìn)一步的，其不通過(guò)在前的技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容或以 下的詳細(xì)說(shuō)明中提出的明示或暗示的理論來(lái)限制。

概括的說(shuō)，這里描述的典型實(shí)施例提供了更為緊湊和更低成本的功率電子 設(shè)備。更為特別的是，典型實(shí)施例提供了具有安裝在相對(duì)低成本基板上的半導(dǎo) 體芯片，柵極驅(qū)動(dòng)電路以及控制電路的逆變器組件。