[實用新型]智能功率模塊和采用該智能功率模塊的PCB單面板

有效

• 申請號: 201521113538.X
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN205232014U
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 李祥;吳美飛;徐暉
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭微電子股份有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H05K1/02
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 余毅勤

技術領域

本實用新型涉及電子技術領域，特別涉及一種智能功率模塊和采用該 智能功率模塊的PCB單面板。

背景技術

智能功率模塊，即IPM(IntelligentPowerModule)是一種將電力電子 和集成電路技術結合的功率驅動類產品。智能功率模塊將功率開關器件和 高壓驅動電路集成在一起，與傳統分立器件相比，智能功率模塊以其高集 成度、高可靠性等優勢贏得越來越大的市場，尤其適用于驅動電機的變頻 器及各種逆變電源，是變頻調速、伺服驅動、電力牽引、冶金機械、變頻 家電的一種理想電力電子器件。

智能功率模塊(IPM)主要包括高壓驅動電路(HVIC)和功率開關管。 在使用過程中，智能功率模塊主要的功耗來源于內部的功率開關管，高壓 驅動電路的功耗則可忽略不計。而功率開關管的損耗包括導通損耗和開關 損耗，對于傳統的功率開關管，其開關損耗會非常大，特別是關斷的時候 電流拖尾時間長、電流大，比如第一代PT型工藝的IGBT，因此當功率開 關管應用在載波頻率大于12kHz的場合時，智能功率模塊的總功耗非常 大，其開關損耗大約占其總體功耗的50％以上，必須花費很大的成本來給 智能功率模塊散熱，在一定程度上限制了智能功率模塊的發展。

另一方面，智能功率模塊(IPM)中，IGBT過快的開關，會在系統上 產生很大的干擾信號，如極大的電壓變化率(dv/dt)、VS端負壓等，這些 干擾信號會使得高壓驅動電路發生閂鎖效應(latch-up)而失效。傳統的IPM 中，要么是在IPM內部直接將HVIC的VS端與上橋臂IGBT的發射極之 間直接用打線連接；要么是在IPM內部HVIC的VS端與上橋臂IGBT的 發射極并不相連，而是在PCB封裝時在IPM外圍電路進行連接。

圖1是傳統的IPM中直接將HVIC的VS端與上橋臂IGBT的發射極 用打線連接的示意圖。具體如圖1所示，IPM10內部的HVIC11包括W 相高壓半橋驅動電路11a、V相高壓半橋驅動電路11b、U相高壓半橋驅動 電路11c，其中，W相高壓半橋驅動電路11a的W相高壓驅動供電電源負 端(W相高側IGBT驅動懸浮供電電壓負端)VSW通過打線13a與W相 上橋臂IGBT12a的發射極連接，V相高壓半橋驅動電路11b的V相高壓驅 動供電電源負端VSV通過打線13b與V相上橋臂IGBT12b的發射極連接， U相高壓半橋驅動電路11c的U相高壓驅動供電電源負端VSU通過打線 13c與U相上橋臂IGBT12c的發射極連接。但是，由于HVIC11的VS端 (包括VSU、VSV、VSW)與上橋臂IGBT的發射極直接連接，這種IPM 結構沒有抗干擾的效果。

圖2是傳統的PCB單面板中IPM的底部設置有電阻的示意圖。此種情 況下，在IPM10內部，HVIC的VS端與上橋臂IGBT的發射極并不相連， 但需要在進行PCB封裝時通過PCB單面板的外圍電路進行連接。由于成 本及美觀的要求，傳統的PCB單面板通常為單面板(所有器件在同一面)， 具體如圖2所示，IPM10的底部設置有電阻20，IPM10中HVIC的VS端 (包括VSU、VSV、VSW)與IGBT發射極的連線和電阻20橫跨IPM10 底部進行連接。但是，由于IPM10的VS引腳與IGBT的發射極引腳(即 IPM輸出端U、V、W)的距離較遠(處于PCB單面板物理位置左右兩端)， 電阻20放置在IPM10的底部勢必會被IPM10擋住，當電阻20由于某些 原因損壞時，無法更換，不利于PCB單面板的維護。

圖3是傳統的PCB單面板中IPM的外圍設置有電阻的示意圖。如圖3 所示，若將電阻20布置在IPM10外圍，會使得IPM外圍走線非常的密集， VB連接走線41和VS連接走線42之間的距離非常的短，不符合國家標準 要求的電氣爬電間距，又由于VB信號和VS信號均是高壓信號，如VB連 接走線41和VS連接走線42相互短路會引起HVIC的損壞，因此這種走線 方式存在很大的隱患。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種智能功率模塊和采用該智能功率模塊 的PCB單面板，以解決現有的技術問題。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種智能功率模塊，包括高壓 驅動電路和功率開關器件，所述功率開關器件包括上橋臂IGBT和下橋臂 IGBT，還包括串聯于所述高壓驅動電路的高壓驅動供電電源負端與所述上 橋臂IGBT的發射極之間的電阻。