一種大功率電機控制器的功率模塊及大功率電機控制器的制造方法
【專利摘要】為了解決現(xiàn)有大功率電機控制器無法實現(xiàn)各并聯(lián)MOSFET的均流效果，而容易導(dǎo)致MOSFET損壞的問題，本實用新型提供了一種大功率電機控制器的功率模塊，功率模塊包括第一PCB板；第一PCB板上設(shè)置有U相MOSFET模塊、V相MOSFET模塊和W相MOSFET模塊，每相MOSFET模塊包括分別由多個MOSFET組成的MOSFET上橋和MOSFET下橋；第一PCB板上還設(shè)置有至少兩個正極接線柱和至少兩個負極接線柱，每相MOSFET模塊的一側(cè)設(shè)置有至少一個正極接線柱，另一側(cè)設(shè)置有至少一個負極接線柱；第一PCB板上還設(shè)置有三相輸出接線柱，三相輸出接線柱位于每相MOSFET模塊中MOSFET上、下橋之間。本實用新型還提供了一種大功率電機控制器。
【專利說明】一種大功率電機控制器的功率模塊及大功率電機控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電機控制器，尤其涉及一種大功率電機控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]MOSFET以其具有開關(guān)速度快、導(dǎo)通電阻低等優(yōu)點，在電機控制器中得到廣泛應(yīng)用。大功率電機控制器往往需要多個MOSFET進行并聯(lián)，現(xiàn)有大功率電機控制器僅僅是把多個MOSFET簡單的平鋪放在一起或采用集成MOSFET模塊，這樣由于驅(qū)動電路、器件參數(shù)、電路布局的不一致，很容易引起各并聯(lián)MOSFET電流不均衡，使部分MOSFET漏極承受過電壓或過電流導(dǎo)致?lián)p壞，甚至?xí)?dǎo)致功率模塊短路，引發(fā)爆炸。傳統(tǒng)大功率電機控制器的驅(qū)動模塊和功率模塊一般采用較長的銅條導(dǎo)線連接，而要滿足導(dǎo)電電流、安全因素等安裝要求，造成銅條導(dǎo)線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝也有一定難度。因此現(xiàn)有的電機控制器不適用于低電壓、大電流的大功率應(yīng)用場合。
實用新型內(nèi)容
[0003]為了解決現(xiàn)有大功率電機控制器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電路布局不合理，工作時無法實現(xiàn)各并聯(lián)MOSFET的均流效果，而容易導(dǎo)致MOSFET損壞的問題，本實用新型提供了 一種大功率電機控制器的功率模塊。
[0004]本實用新型的大功率電機控制器的功率模塊，包括第一PCB板；所述第一PCB板上設(shè)置有U相MOSFET模塊、V相MOSFET模塊和W相MOSFET模塊，所述每相MOSFET模塊包括分別由多個MOSFET組成的MOSFET上橋和MOSFET下橋；所述第一 PCB板上還設(shè)置有至少兩個正極接線柱和至少兩個負極接線柱，所述每相MOSFET模塊的一側(cè)設(shè)置有至少一個正極接線柱，另一側(cè)設(shè)置有至少一個負極接線柱；所述第一 PCB板上還設(shè)置有三相輸出接線柱，所述三相輸出接線柱位于每相MOSFET模塊中MOSFET上、下橋之間。
[0005]本實用新型的功率模塊，多個MOSFET分三相控制模塊均勻布置在第一 PCB板上，每相MOSFET模塊分為MOSFET上橋和MOSFET下橋，布局合理，結(jié)構(gòu)緊湊；正負極電源接線柱采用分布式布置在所示第一 PCB板上，并在每相MOSFET模塊的兩側(cè)間隔式布置，使分布在每個正、負極接線柱周圍的MOSFET基本相同，每個MOSFET到正、負極電源接線柱的走線基本等長，從而保證了每個并聯(lián)MOSFET的均流特性，工作時不會因為個別MOSFET承受過流或過壓而損壞。本實用新型將U、V、W三相輸出接線柱設(shè)置在每相MOSFET模塊中MOSFET上、下橋之間，保證了信號走線最短及整個電路的對稱性，每個MOSFET到三相輸出接線柱的距離基本相等，有效提高了各個MOSFET的均流特性，提高了工作穩(wěn)定性和使用壽命。
[0006]優(yōu)選情況下，所述MOSFET上橋和MOSFET下橋中MOSFET的數(shù)量均為12個。
[0007]優(yōu)選情況下，所述正極和負極接線柱分別為4個，所述每相MOSFET模塊的一側(cè)設(shè)置有兩個正極接線柱，另一側(cè)設(shè)置有兩個負極接線柱。
[0008]本實用新型的另一個目的是提供一種大功率電機控制器，包括上述功率模塊，以及位于所述功率模塊上的驅(qū)動模塊；所述驅(qū)動模塊包括第二 PCB板，所述第二 PCB板上設(shè)置有與第一 PCB板上的正、負極接線柱相對應(yīng)的通孔，所述功率模塊上的正、負極接線柱通過第二 PCB板上的通孔穿設(shè)到所述第二 PCB板上方，所述第二 PCB板上還設(shè)置有多個電容，所述多個電容均勻分布在正、負極接線柱周圍并與所述正、負極接線柱連接；所述大功率電機控制器還包括用于產(chǎn)生PWM信號的驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路與功率模塊上的MOSFET電連接。
[0009]本實用新型的大功率電機控制器，采用功率模塊和驅(qū)動模塊的分離式設(shè)計，功率模塊上設(shè)置有多個M0SFET，驅(qū)動模塊上設(shè)置有多個電容驅(qū)動模塊設(shè)置在功率模塊上方。同時，正負極接線柱穿設(shè)到驅(qū)動模塊上，實現(xiàn)了電容和MOSFET以及電源之間的連接，電容分布式布置在各個接線柱周圍，每個電容到正負極接線柱之間距離基本相等且走線最短，使各個電容能夠快速充放電，及時給功率模塊補充所需電能。整個控制器結(jié)構(gòu)緊湊，占用體積較小。
[0010]優(yōu)選情況下，所述第一 PCB板上的MOSFET通過正、負極接線柱與所述第二 PCB板上的電容連接。
[0011]優(yōu)選情況下，所述驅(qū)動電路設(shè)置在驅(qū)動模塊上，所述大功率電機控制器還包括連接器，所述驅(qū)動電路通過連接器與功率模塊上的MOSFET電連接。
[0012]優(yōu)選情況下，所述連接器包括連接器公端和連接器母端，所述第一 PCB板上設(shè)置有連接器公端，所述第二 PCB板上設(shè)置有連接器母端，所述連接器公端和連接器母端插接后實現(xiàn)第一 PCB板和第二 PCB板的電信號傳遞。
[0013]優(yōu)選情況下，所述連接器的個數(shù)為三個，且每個連接器公端設(shè)置在第一 PCB板上每相MOSFET上橋和MOSFET下橋之間。
[0014]優(yōu)選情況下，所述第二 PCB板的通孔周圍設(shè)置有銅墊圈。
[0015]優(yōu)選情況下，所述大功率電機控制器還包括散熱片，所述散熱片位于第一 PCB板底部。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型功率模塊的俯視圖；
[0017]圖2為本實用新型功率模塊的側(cè)視圖；
[0018]圖3為本實用新型功率模塊的立體圖；
[0019]圖4為本實用新型驅(qū)動模塊的俯視圖；
[0020]圖5為本實用新型驅(qū)動模塊的側(cè)視圖；
[0021]圖6為本實用新型驅(qū)動模塊的立體圖；
[0022]圖7為本實用新型電機控制器的立體圖；
[0023]圖8為本實用新型電機控制器的側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0024]為了使本實用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型作進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0025]在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”、“連接”、“固定”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。
[0026]本實用新型提供了一種大功率電機控制器的功率模塊，如圖1、圖2和圖3所示，所述功率模塊100包括第一 PCB板101，第一 PCB板101上設(shè)置有U相MOSFET模塊110、V相MOSFET模塊120和W相MOSFET模塊130，所述每相MOSFET模塊包括MOSFET上橋和MOSFET下橋，如U相MOSFET模塊110包括MOSFET上橋111和MOSFET下橋112，MOSFET上橋或MOSFET下橋中多個M0SFET113互相并聯(lián)。容易理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況選擇每相MOSFET模塊中MOSFET的個數(shù)，如本實用新型的實施例中適用于大功率控制場合的驅(qū)動模塊，采用12只MOSFET并聯(lián)，整個功率模塊共含有72只M0SFET。
[0027]本實用新型功率模塊的第一 PCB板101上還設(shè)置有正、負極接線柱，所述正、負極接線柱間隔分布在每相MOSFET模塊周圍。為保證每只MOSFET到正、負極接線柱的距離相等，正、負極接線柱的數(shù)量應(yīng)根據(jù)MOSFET的數(shù)量進行選擇，當(dāng)MOSFET的數(shù)量較多時，相應(yīng)地，正、負極接線柱的數(shù)量也應(yīng)增多，并且每相MOSFET模塊的一側(cè)設(shè)置有至少一個正極接線柱，另一側(cè)設(shè)置有至少一個負極接線柱，如本實用新型的一個實施例，當(dāng)功率模塊100上設(shè)置有72只MOSFET時，采用四個正極接線柱141、142、143和144，以及四個負極接線柱151、152、153和154。如圖1所示，正極接線柱141和142設(shè)置在U相MOSFET的一側(cè)，負極接線柱151和152設(shè)置在U相MOSFET的另一側(cè)，并且在U相MOSFET和V相MOSFET之間，正極接線柱143和144設(shè)置在V相MOSFET和W相MOSFET之間，負極接線柱153和154設(shè)置在W相接線柱的另一側(cè)。當(dāng)功率模塊上的MOSFET數(shù)量較少時，也可以采用較少的正、負極接線柱，如可采用兩個正極接線柱和兩個負極接線柱，同樣采用上述規(guī)律進行間隔式排布，每相MOSFET模塊的一側(cè)設(shè)有一個正極或負極接線柱。當(dāng)然，MOSFET數(shù)量較多時也可以采用較多的正、負極接線柱。本領(lǐng)域技術(shù)人員在設(shè)計時可根據(jù)實際情況進行選擇，在保證正負極接線柱間隔式分布，以及每個MOSFET到正負極接線柱的距離盡量相等及走線最短的前提下，某個接線柱的具體位置可以根據(jù)第一 PCB板的大小等因素靈活調(diào)整。本實用新型的功率模塊100，三相MOSFET模塊依次排列在第一 PCB板上，正、負極接線柱間隔式分布在每相MOSFET模塊的兩側(cè)，使每個MOSFET到正負極接線柱的距離基本相等，保證了每個并聯(lián)MOSFET的均流特性，工作時不會因為個別MOSFET承受過流或過壓而損壞。本實用新型的PCB板上還設(shè)置有三相輸出接線柱，所述三相輸出接線柱為3對，如圖中所示的接線柱161、162和163，分別設(shè)置在每相MOSFET模塊中MOSFET上橋和下橋之間，這樣可以使走線最短，同時保證了各MOSFET的均流效果，提高了電機控制的穩(wěn)定性。本實用新型中每個M0SFET113的漏極接正極接線柱，源極接負極接線柱，且MOSFET上橋或下橋中的各MOSFET并聯(lián)。
[0028]本實用新型還提供了一種包括上述功率模塊100的大功率電機控制器，所述控制器還包括驅(qū)動模塊，如圖4、圖5和圖6所示，所述驅(qū)動模塊200包括第二 PCB板201，所述第二 PCB板上設(shè)置有通孔202，所述通孔202的位置與第一 PCB板上的正負極接線柱相對應(yīng)，正負極接線柱可以通過所述通孔202穿設(shè)到第二 PCB板201的上方，這樣驅(qū)動模塊200設(shè)置在功率模塊100的上方。優(yōu)選情況下，第二 PCB板201上的通孔202的個數(shù)與正、負極接線柱以及三相輸出接線柱的數(shù)量相等，位置對應(yīng)，所述三相輸出接線柱161、162和163也從通孔穿設(shè)到第二 PCB板201上方，方便與電機的U、V、W三相連接。所述第二 PCB板上還設(shè)置有多個電容203，所述多個電容203分布在每個正負極接線柱的周圍，這樣可以保證每個電容203到正負極接線柱的走線最短，且距離基本相同，起到均流的作用，可以使電容迅速充放電。本實用新型的正負極接線柱與電源連接，所述電源可以為電池(圖中未示出)，電容203通過正負極接線柱與功率模塊100上的MOSFET連接，為MOSFET啟動時提供補充電流，當(dāng)MOSFET閉合后，電池可以通過正負極接線柱為電容203進行充電，為MOSFET的下一次啟動做準(zhǔn)備。由于電容203分布在正負極接線柱周圍，具有均流效果，充放電速度快，可以快速為MOSFET補充電能，在虧電的情況下所有電容又可以快速一致的進行充電。如圖4所示，所述每個通孔202的周圍設(shè)置有銅墊片，所述銅墊片202起到導(dǎo)電的作用，同時使導(dǎo)電介質(zhì)接觸均勻，防止接觸不均勻造成冒火花的現(xiàn)象。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況自行設(shè)計電容203在第二 PCB板201上的具體分布形狀，如考慮第二 PCB板201的大小等因素，只要滿足電容203平均分布在每個正負極接線柱周圍，使每個電容203到正負極接線柱的距離基本相等且走線最短即可。所述電容203為鋁電解電容。
[0029]本實用新型的大功率電機控制器，如圖7和圖8所示，驅(qū)動模塊的第二 PCB板201位于功率模塊的第一 PCB板101的上方,所述第二 PCB板201上還設(shè)置有驅(qū)動電路(圖中未示出)，所述驅(qū)動電路為功率模塊上的MOSFET提供PWM脈沖信號。所述第一 PCB板和第二PCB板通過連接器300連接，所述連接器300包括連接器公端301和連接器母端302，所述公端301設(shè)置在第一 PCB板101上，母端302設(shè)置在第二 PCB板201上。所述連接器300為三個，分別位于每相MOSFET模塊附近，優(yōu)選位于每相MOSFET上橋和下橋之間，這樣可以保證每路信號到每相MOSFET模塊中各MOSFET的走線最短，距離基本相同，實現(xiàn)均流效果，使MOSFET不易損壞，提高了電機控制的穩(wěn)定性。所述驅(qū)動電路輸出的PWM信號通過連接器300與功率模塊上的各MOSFET的柵極連接。采用連接器將驅(qū)動電路產(chǎn)生的PWM脈沖信號傳遞給功率模塊上的M0SFET，能夠保證驅(qū)動電路與功率模塊的緊密連接，大大減少了電路中廣生的寄生電感和寄生電容，從而減少了寄生振蕩的廣生，提聞了整個大功率電機控制器各元器件及信號傳遞的穩(wěn)定性。
[0030]本實用新型的電機控制器還包括散熱片400，所述功率模塊100和驅(qū)動模塊200依次設(shè)置在散熱片400之上，由于控制器工作時會產(chǎn)生較大熱量，增加散熱片有利于熱量的傳導(dǎo)。本實用新型的功率模塊上，還可以設(shè)置溫度傳感器，用于檢測功率模塊的溫度。
[0031]本實用新型的大功率電機控制器，元器件采用分布式和間隔式設(shè)計，有效提高了整個系統(tǒng)的可靠性和驅(qū)動均衡作用，結(jié)構(gòu)緊湊，大大降低了制造成本。
[0032]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的特征和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種大功率電機控制器的功率模塊，其特征在于，包括第一 PCB板；所述第一 PCB板上設(shè)置有U相MOSFET模塊、V相MOSFET模塊和W相MOSFET模塊，所述每相MOSFET模塊包括分別由多個MOSFET組成的MOSFET上橋和MOSFET下橋；所述第一 PCB板上還設(shè)置有至少兩個正極接線柱和至少兩個負極接線柱，所述每相MOSFET模塊的一側(cè)設(shè)置有至少一個正極接線柱，另一側(cè)設(shè)置有至少一個負極接線柱；所述第一 PCB板上還設(shè)置有三相輸出接線柱，所述三相輸出接線柱位于每相MOSFET模塊中MOSFET上、下橋之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率電機控制器的功率模塊，其特征在于，所述MOSFET上橋和MOSFET下橋中MOSFET的數(shù)量均為12個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大功率電機控制器的功率模塊，其特征在于，所述正極和負極接線柱分別為4個，所述每相MOSFET模塊的一側(cè)設(shè)置有兩個正極接線柱，另一側(cè)設(shè)置有兩個負極接線柱。
4.一種大功率電機控制器，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-3中任意一項所述的功率模塊，以及位于所述功率模塊上的驅(qū)動模塊；所述驅(qū)動模塊包括第二 PCB板，所述第二 PCB板上設(shè)置有與第一 PCB板上的正、負極接線柱相對應(yīng)的通孔，所述功率模塊上的正、負極接線柱通過第二 PCB板上的通孔穿設(shè)到所述第二 PCB板上方，所述第二 PCB板上還設(shè)置有多個電容，所述多個電容均勻分布在正、負極接線柱周圍并與所述正、負極接線柱連接；所述大功率電機控制器還包括用于產(chǎn)生PWM信號的驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路與功率模塊上的MOSFET電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大功率電機控制器，其特征在于，所述第一PCB板上的MOSFET通過正、負極接線柱與所述第二 PCB板上的電容連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大功率電機控制器，其特征在于，所述驅(qū)動電路設(shè)置在驅(qū)動模塊上，所述大功率電機控制器還包括連接器，所述驅(qū)動電路通過連接器與功率模塊上的MOSFET電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大功率電機控制器，其特征在于，所述連接器包括連接器公端和連接器母端，所述第一 PCB板上設(shè)置有連接器公端，所述第二 PCB板上設(shè)置有連接器母端，所述連接器公端和連接器母端插接后實現(xiàn)第一 PCB板和第二 PCB板的電信號傳遞。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大功率電機控制器，其特征在于，所述連接器的個數(shù)為三個，且每個連接器公端設(shè)置在第一 PCB板上每相MOSFET上橋和MOSFET下橋之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大功率電機控制器，其特征在于，所述第二PCB板的通孔周圍設(shè)置有銅墊圈。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大功率電機控制器，其特征在于，所述大功率電機控制器還包括散熱片，所述散熱片位于第一 PCB板底部。
【文檔編號】H02M7/00GK203416175SQ201320462142
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】陶孝收, 范文華, 李文龍, 宋有龍 申請人:比亞迪股份有限公司