[實(shí)用新型]集成電流傳感器磁芯的功率半導(dǎo)體模塊

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520908676.0
• 申請日: 2015-11-13
• 公開（公告）號: CN205139220U
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王玉林;滕鶴松
• 申請（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州國揚(yáng)電子有限公司
• 主分類號: G01R15/20
• 分類號: G01R15/20;G01R19/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 陳靜

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電力電子領(lǐng)域，具體涉及集成電流傳感器磁芯的功率半導(dǎo)體模塊。

背景技術(shù)

功率半導(dǎo)體模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為單管、兩單元、六單元等，可以根據(jù)需要組合成半橋、三相全橋等電路形式。在實(shí)際使用過程中，常常需要獲取輸出電流值。

傳統(tǒng)功率半導(dǎo)體模塊不具備電流采樣功能，因此，在需要測量輸出電流時(shí)，需要將功率半導(dǎo)體模塊的交流輸出電極與母排相連，并在母排上安裝電流傳感器，從而將采樣到的電信號傳輸給控制部分。

這種方案存在的缺陷是：在母排上安裝電流傳感器占用空間較大，有時(shí)甚至需要將母排折彎來配合電流傳感器的安裝，在不需要測量電流值的時(shí)候又需要繁瑣的拆除線路，這種方式不僅不利于系統(tǒng)小型化，而且安裝麻煩、成本較高，且響應(yīng)速度較慢。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對上述問題，本實(shí)用新型旨在提供一種集成電流傳感器磁芯的功率半導(dǎo)體模塊。

技術(shù)方案：一種集成電流傳感器磁芯的功率半導(dǎo)體模塊，包括輸出電極、采樣控制端子、底板、陶瓷基板、外殼，所述輸出電極連接有平行于底板方向設(shè)置的輸出電極臂，所述輸出電極臂與陶瓷基板相連，所述輸出電極臂上套有傳感器磁芯，所述傳感器磁芯具有一個(gè)朝上的磁芯開口，所述外殼在位于磁芯開口上方的對應(yīng)位置處設(shè)有插孔。

進(jìn)一步的，所述輸出電極臂與陶瓷基板通過超聲波焊接方式或者綁定鋁線方式相連。

進(jìn)一步的，所述插孔的尺寸不大于磁芯開口的尺寸。

進(jìn)一步的，所述傳感器磁芯為霍爾電流傳感器磁芯。

進(jìn)一步的，所述傳感器磁芯為開環(huán)霍爾電流傳感器磁芯。

有益效果：本實(shí)用新型將電流傳感器磁芯集成在功率半導(dǎo)體模塊的內(nèi)部，在需要進(jìn)行電流采樣時(shí)，僅需在磁芯開口處插入霍爾元件即可，省略了現(xiàn)有技術(shù)中在功率半導(dǎo)體模塊外部安裝電流傳感器的步驟，更有利于控制器的集成及功率半導(dǎo)體模塊的保護(hù)。同時(shí)，霍爾電流傳感器的測量精度較高、測量頻率范圍較廣并具有良好的隔離效果，開環(huán)霍爾電流傳感器能夠滿足較大電流的測量需求。在無需進(jìn)行電流采樣時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)功率半導(dǎo)體模塊的正常使用并且不影響外形美觀。本實(shí)用新型增加了控制系統(tǒng)的集成度、小型化程度以及穩(wěn)定性，且降低了后續(xù)使用成本。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的第一種連接方式的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的第二種連接方式的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的第一種連接方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型的第二種連接方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種集成電流傳感器磁芯的功率半導(dǎo)體模塊，包括輸出電極1、負(fù)電極2、正電極3、采樣控制端子4、底板5、陶瓷基板6、外殼7，所述輸出電極1連接有平行于底板5方向設(shè)置的輸出電極臂8，所述輸出電極臂8與陶瓷基板6相連，所述輸出電極臂8上套有傳感器磁芯9，所述傳感器磁芯9為開環(huán)霍爾電流傳感器磁芯。使每相交流輸出電極1通過一個(gè)傳感器磁芯9。所述傳感器磁芯9具有一個(gè)朝上的磁芯開口。

如圖5所示，當(dāng)需要進(jìn)行電流采樣時(shí)，在磁芯的開口處插入相匹配的霍爾元件11，霍爾元件11的引腳朝上。

如圖3所示，為了配合后續(xù)霍爾元件11的插入，所述外殼7在位于磁芯開口上方的對應(yīng)位置處設(shè)有插孔10，所述霍爾元件11的引腳從插孔10中穿出。插孔10的尺寸不大于磁芯開口的尺寸。使得整個(gè)霍爾元件11能從插孔10中穿過。

霍爾元件11可以在功率半導(dǎo)體模塊組裝時(shí)插入磁芯開口，再安裝外殼；也可以在功率半導(dǎo)體模塊組裝完成后，在外殼7的插孔10處插入，此時(shí)霍爾元件11與傳感器磁芯9便組成了霍爾電流傳感器；還可以先將霍爾元件11焊接在后續(xù)安裝的驅(qū)動PCB板上，然后在功率半導(dǎo)體模塊上安裝驅(qū)動PCB板時(shí)，使霍爾元件11插入到外殼7的插孔10處，與傳感器磁芯9組成霍爾電流傳感器。

為了防止霍爾元件11移位，霍爾元件11在磁芯開口處使用環(huán)氧膠或者粘結(jié)膠固定。環(huán)氧膠或者粘結(jié)膠可以在霍爾元件11插入插孔10后從插孔10注入外殼7凝固，也可以先向插孔10內(nèi)注入未固化的環(huán)氧膠或者粘結(jié)膠，再將霍爾元件11插入插孔10，凝固后即可保證霍爾元件11的位置固定及后續(xù)連接的可靠性。

電流流經(jīng)輸出電極1并在輸出電極1的周圍產(chǎn)生磁場，霍爾元件11通過檢測該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度得到對應(yīng)的電流值，并轉(zhuǎn)化為電壓信號傳輸給控制電路，在電流異常時(shí)，由控制電路通過采樣控制端子4關(guān)斷功率器件，從而保護(hù)功率器件。