[發(fā)明專利]一種IGBT集成器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710790797.3
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107768364B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發(fā)明（設計）人: 張朋;韓榮剛;張喆;武偉;林仲康;石浩;田麗紛;王亮;唐新靈;李現(xiàn)兵
• 申請（專利權(quán)）人: 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司
• 主分類號: H01L25/16
• 分類號: H01L25/16;H01L23/538
• 代理公司: 11250 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李博洋<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發(fā)明公開了一種IGBT集成器件，包括：PCB電路板、開關(guān)速度調(diào)節(jié)電路、多個IGBT芯片，其中，多個IGBT芯片并聯(lián)組成多個子單元，各子單元中包含至少兩個IGBT芯片；多個子單元分別與PCB電路板并聯(lián)連接；開關(guān)速度調(diào)節(jié)電路設置于PCB電路板上，連接于子單元的柵極驅(qū)動電路輸入口或輸出口，通過開關(guān)速度調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)各子單元的IGBT開關(guān)速度。每個子單元對應一個開關(guān)速度調(diào)節(jié)電路，確保所有子單元的開關(guān)過程一致性，實現(xiàn)芯片的并聯(lián)均流，避免部分芯片因承受過大電流燒毀，從而使器件電流提升并提高器件可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大功率電力電子器件領(lǐng)域，具體涉及一種IGBT集成器件。

背景技術(shù)

IGBT廣泛應用于新能源、輸變電、軌道交通、冶金、化工等領(lǐng)域，是目前發(fā)展最為迅猛的電力電子器件。由于單片IGBT芯片電流能力有限，因此為實現(xiàn)單個器件的大電流，通常需要并聯(lián)一定數(shù)量的IGBT芯片來實現(xiàn)電流的提升，器件電流越大所需并聯(lián)的IGBT芯片數(shù)越多。

隨著器件電流的進一步增大，并聯(lián)芯片數(shù)必然增加，而并聯(lián)芯片或子單元之間的均流特性將隨著并聯(lián)芯片布局的增大將急劇惡化。這主要是因為并聯(lián)芯片數(shù)量的增加，要實現(xiàn)所有芯片之間的并聯(lián)均流必須使所有芯片的開關(guān)回路寄生電感參數(shù)盡量一致和柵極驅(qū)動信號路徑寄生電感參數(shù)盡量一致，要保持一致性應盡可能做到柵極驅(qū)動路徑到每一片芯片的距離一致，但芯片數(shù)量的增加急劇加大了一致性控制難度，當芯片并聯(lián)數(shù)達到百級時，這已經(jīng)不可能實現(xiàn)。而隨著器件電流的增大，尤其在開關(guān)過程中，IGBT芯片的開通或關(guān)斷不同步將導致電流的不均，因此器件很容易在開關(guān)過程由于部分芯片承受過大電流燒毀而導致整只器件失效，器件整體電流也就無法實現(xiàn)提升。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明提供一種IGBT集成器件，針對芯片數(shù)增加后并聯(lián)均流實現(xiàn)困難，進而影響器件電流提升的難題，在器件內(nèi)部每個子單元柵極輸入或輸出部分通過加入開關(guān)速率調(diào)節(jié)電路，實現(xiàn)開關(guān)過程的一致性控制，達到開關(guān)過程并聯(lián)芯片電流均勻分布。

本發(fā)明提供的一種IGBT集成器件，包括：多個IGBT芯片、PCB電路板、開關(guān)速度調(diào)節(jié)電路，其中，

所述多個IGBT芯片并聯(lián)組成多個子單元，各所述子單元中包含至少兩個所述IGBT芯片；

所述多個子單元分別與所述PCB電路板并聯(lián)連接；

所述開關(guān)速度調(diào)節(jié)電路設置于所述PCB電路板上，連接于所述子單元的柵極驅(qū)動電路輸入口或輸出口，通過所述開關(guān)速度調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)各所述子單元的IGBT開關(guān)速度。

優(yōu)選地，所述的IGBT集成器件，還包括：多個二極管芯片，所述多個二極管芯片設置在所述多個子單元上與所述多個IGBT芯片在電氣上反向并聯(lián)連接，用于實現(xiàn)反向的電流導通。

進一步地，所述開關(guān)速度調(diào)節(jié)電路，包括：微控制單元、柵極驅(qū)動放大電路、柵極驅(qū)動電阻、低壓側(cè)電容、高壓側(cè)電容，其中，

所述微控制單元接收外部控制電路的驅(qū)動控制信號，根據(jù)所述驅(qū)動控制信號輸出用于調(diào)節(jié)驅(qū)動所述多個子單元動作的時間的開關(guān)速度調(diào)節(jié)信號；

所述柵極驅(qū)動放大電路對微控制單元輸出的所述開關(guān)速度調(diào)節(jié)信號進行功率放大；

所述柵極驅(qū)動電阻連接于柵極驅(qū)動放大電路與所述子單元之間；

所述低壓側(cè)充電電容，用于給所述微控制單元供電；

所述高壓側(cè)充電電容，用于給所述IGBT集成器件供電。

進一步地，所述多個子單元與所述PCB電路板之間通過信號傳輸通道連接。

優(yōu)選地，所述開關(guān)速度調(diào)節(jié)電路的個數(shù)與所述多個子單元的個數(shù)相同。

優(yōu)選地，所述微控制單元還產(chǎn)生反饋信號給所述外部控制電路，所述外部控制電路根據(jù)所述反饋信號監(jiān)測所述微控制單元的工作狀態(tài)。