大功率逆变电路IGBT功率器件尖峰电压抑制线路板

摘要

本实用新型涉及大功率逆变电路IGBT功率器件尖峰电压抑制线路板，包括IGBT模块以及双面线路板，双面线路板设置在IGBT模块上，双面线路板的正反两面的电路对称设置，双面线路板的正反两面分别具有不同极性的电连接端，IGBT模块正极端与双面线路板一面的电连接端耦接、负极端与双面线路板另一面的电连接端耦接。采用本实用新型中的双面线路板，可以在控制寄生电感以及尖峰电压的同时预留更多空间以方便安装。

说明书

技术领域

本申请涉及大功率伺服驱动器的技术领域，尤其是涉及大功率逆变电路IGBT功率器件尖峰电压抑制线路板。

背景技术

大功率伺服驱动器逆变输出电路是将直流电压变换为驱动电机的交变电压，630kW伺服压力机控制器是大功率伺服驱动器的一种，630kW伺服压力机控制器内的电流转换由IGBT模块进行，因单体IGBT电流有限，逆变三相输出部分每相采用多只IGBT并联以达到足以驱动630kw电机的驱动电流。但是电流过大产生寄生电感大，将会带来耗散功率大、尖峰电压高、对外辐射强等一系例的问题，从而引发系统噪音、电磁干扰和射频干扰使得大功率伺服驱动系统不能安全稳定运行。

通常现有的大功率伺服驱动器逆变输出部分，多采用叠层母排供给直流电，提供大电流同时控制寄生电感过大，配用靠近IGBT电源端尖峰吸收电路，达到IGBT工作时不至于产生过高尖峰电压损坏IGBT本身。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：逆变电路功率增大是需要多只IGBT并联才能提高电流，目前现有技术所采用的叠层母排虽然也能起到控制寄生电感以及尖峰电压的效果，但是叠层母排的结构复杂，不能给功率吸收电路和输出连线预留更多空间，安装较为不便。

实用新型内容

为了降低供电回路寄生电感的同时预留更多空间以方便安装，本申请提供大功率逆变电路IGBT功率器件尖峰电压抑制线路板。

本申请提供的大功率逆变电路IGBT功率器件尖峰电压抑制线路板采用如下技术方案：

大功率逆变电路IGBT功率器件尖峰电压抑制线路板，包括IGBT模块以及双面线路板，所述双面线路板设置在所述IGBT模块上，所述双面线路板的正反两面的电路对称设置，所述双面线路板的正反两面分别具有不同极性的电连接端，所述IGBT模块正极端与双面线路板一面的电连接端耦接、负极端与双面线路板另一面的电连接端耦接。

通过采用上述技术方案，双面线路板的正反两面的电路对称设置，可以使电路中产生的磁场相互抵消，有效降低供电回路寄生电感，起到控制尖峰电压作用，而IGBT模块正极端与双面线路板一面的电连接端耦接、负极端与双面线路板另一面的电连接端耦接，相当于把IGBT正极端和负极端分别再连接到一起，起到了预留更多空间以方便安装的效果。

可选的，所述IGBT模块设有用于对自身进行散热的散热器。

通过采用上述技术方案，当IGBT模块运行过程中产生热量时，可以通过散热器吸收热量并及时的转移以避免影响IGBT模块正常运行。

可选的，所述散热器采用铝散热器。

通过采用上述技术方案，铝散热器具有外型美观、重量轻、散热性能好，节能效果好等特点，可以使其散热的效果更好。

可选的，所述双面线路板上焊接有无感吸收电容，所述无感吸收电容与双面线路板上的电路耦接。

通过采用上述技术方案，无感吸收电容具有自感小、等效串联电阻低、损耗小、绝缘电阻高、频率特性好和能经受高电压、大电流冲击等特性，适合高电压、大电流和高脉冲电路中使用，可以进行一步的起到控制尖峰电压的效果。

可选的，所述双面线路板两面上导电铜层的履盖率均大于90%。

通过采用上述技术方案，双面线路板的两面导电铜层具有屏蔽作用，可以降低系统噪音、电磁干扰和射频干扰使得电路能够安全稳定运行。

可选的，所述双面线路板下安装有金属螺柱，所述双面线路板和所述IGBT模块通过金属螺柱耦接，所述金属螺柱还用于连接双面线路板和IGBT模块。

通过采用上述技术方案，金属螺柱可以起到固定连接双面线路板和IGBT模块的作用,同时在电路中充当导体。

可选的，所述金属螺柱直径为20mm-60mm。

通过采用上述技术方案，选用直径为20mm-60mm的金属螺柱，具有电阻小的优点，可以为多只IGBT并联产生的大电流提供比较耐电流的导体。

可选的，所述金属螺柱采用铜螺柱。

通过采用上述技术方案，铜螺柱具有不易生锈、防腐蚀、易导热及导电性强等优点。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.双面线路板的正反两面的电路对称设置，可以使电路中产生的磁场相互抵消，有效降低供电回路寄生电感，起到控制尖峰电压作用，而IGBT模块正极端与双面线路板一面的电连接端耦接、负极端与双面线路板另一面的电连接端耦接，相当于把IGBT正极端和负极端分别再连接到一起，起到了预留更多空间以方便安装的效果；

2.无感吸收电容的设置可以进行一步的起到降低尖峰电压的效果；

3.双面线路板的两面导电铜层具有屏蔽作用，可以降低系统噪音、电磁干扰和射频干扰使得电路能够安全稳定运行。

附图说明

图1是本申请实施例的机械安装图；

图2是本申请实施例的电原理图。

附图标记说明：1、IGBT模块；2、双面线路板；3、无感吸收电容；4、金属螺柱；5、散热器；6、第一IGBT逆变电路；7、第二IGBT逆变电路；8、第三IGBT逆变电路。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开大功率逆变电路IGBT功率器件尖峰电压抑制线路板。

参考图1，在大功率逆变电路IGBT功率器件尖峰电压抑制线路板中包括IGBT模块1以及双面线路板2，IGBT模块1为IGBT逆变集成电路模块，在电路中双面线路板2位于IGBT模块1的正上方，双面线路板2采用正反两面电路相互对称的设计，双面线路板2的正反两面分别具有正极和负极的电连接端，其中IGBT模块1正极端与双面线路板2一面的负极电连接端耦接、负极端与双面线路板2另一面的正极电连接端耦接，IGBT模块1的三相输出U、V、W以及电源输入都采用直铜排连接到输出端子。

具体的，在电路中导线上流过电流就会在导线周围产生磁场，这些磁场会影响自己形成自感，也会影响其他导线形成互感，从而产生寄生电感，而当多个IGBT模块1并联产生大电流时，电流过大反过来产生的寄生电感就大，会导致产生过高的尖峰电压损坏IGBT模块1本身，例如，在电源系统PCB布线中，每一条布线都会携带一定的寄生电感，一般要尽量减小关键换流回路的寄生电感，这是因为，当换流回路发生电流变化时，寄生电感上产生的尖峰电压容易损坏元器件。本申请采用的双面线路板2可通过自身的正反两面电路相互对称的结构，可以使得电路中产生的磁场相互抵消，有效降低了供电回路中产生的寄生电感，从而起到控制尖峰电压作用。

通常现有技术中多采用叠层母排控制寄生电感以及尖峰电压，叠层母排的结构是将两层或多层铜排叠在一起，这样的结构较为复杂不便于安装，且叠层母排为单面电路，只能在一面上连接电路，需要多个叠层母排与多个IGBT模块1相连才能达到控制寄生电感以及尖峰电压目的，不能将底面空间利用起来给功率吸收电路和输出连线预留更多的空间。而本申请采用的双面线路板2为正反两面电路，双面线路板2的正反两面电路相互对称，可以将IGBT模块1正极端与双面线路板2一面的负极电连接端耦接，IGBT模块1负极端与双面线路板2另一面的正极电连接端耦接，双面线路板2可以将底面空间利用起来，这样只需要用到一个双面线路板2与多个IGBT模块1相连就能达到控制寄生电感以及尖峰电压目的，起到了预留更多空间以方便安装的作用。

参考图1，IGBT模块1下方固定连接有用于对自身进行散热的散热器5，散热器5采用铝散热器。

具体的，多个IGBT模块1并联产生大电流时，会伴随着产生热量，热量会影响到IGBT模块1的正常运行，本申请实施例中630kW伺服压力机控制器内的电流转换是需要由IGBT模块1进行，因此需要固定连接散热器5来吸收热量并及时的转移以避免影响IGBT模块1正常运行，而采用铝散热器，具有外型美观、重量轻、散热性能好，节能效果好等特点，可以更好的达到散热的效果。

参考图1，双面线路板2的两面上履盖有导电铜层，且履盖率均大于90%。

具体的，当多个IGBT模块1并联电流过大产生寄生电感大时，将会带来耗散功率大、尖峰电压高、对外辐射强等一系例的问题，从而引发系统噪音、电磁干扰和射频干扰使得大功率伺服驱动系统不能安全稳定运行。而双面线路板2两面履盖有导电铜层，导电铜层与被屏蔽的导体等电连接并与绝缘层良好接触，高履盖率的导电铜层起到了屏蔽电磁场的作用，从而降低系统噪音、电磁干扰和射频干扰使得系统能够安全稳定运行。

参考图1，双面线路板2靠近IGBT模块1的一面安装有多个金属螺柱4，每个IGBT模块1正极端或负极端通过一个金属螺柱4来电连接双面线路板2的正极电连接端或负极电连接端，金属螺柱4选用直径为20mm-60mm的铜螺柱。

具体的，在大功率逆变电路IGBT功率器件尖峰电压抑制线路板中，通过多个金属螺柱4把所有IGBT模块1与双面线路板2耦接，在本实施例中双面线路板2和IGBT模块1采用金属螺柱4螺纹连接，在其他实施例中双面线路板2和IGBT模块1也可以采用金属螺柱4可拆解连接，其中本实施例中：金属螺柱4采用直径为20mm-60mm的铜螺柱，其他实施例中，也可以采用银螺柱或者其他导电金属螺柱4，金属螺柱4的直径选择也可以是30mm-50mm、20mm-50mm等，能够起到相应作用即可，金属螺柱4可为多只IGBT模块1并联产生的大电流提供比较耐电流、电阻小的导体，铜螺柱具有不易生锈、防腐蚀、易导热及导电性强等优点，且材质较软容易拆卸。

参考图1和图2，双面线路板2远离IGBT模块1的一面均匀焊接有多个无感吸收电容3，无感吸收电容3与双面线路板2上的电路耦接。

具体的，当多个IGBT模块1并联产生大电流时，采用本申请的双面线路板2，可以起到控制寄生电感以及尖峰电压的效果，而在双面线路板2远离IGBT模块1的一面均匀焊接多个无感吸收电容3以吸收部分尖峰电压进行一步的起到控制尖峰电压的效果，因为无感吸收电容3具有自感小、等效串联电阻低、损耗小、绝缘电阻高、频率特性好和能经受高电压、大电流冲击等特性，主要用在高电压、大电流和高脉冲电路中使用。

参考图2，无感吸收电容3、IGBT模块1以及双面线路板2内的线路的电路连接如下：

IGBT模块1包括第一IGBT逆变电路6、第二IGBT逆变电路7和第三IGBT逆变电路8。第一IGBT逆变电路6的两个输入端由U相供电，第二IGBT逆变电路7的两个输入端由V相供电，第三IGBT逆变电路8的两个输入端由W相供电。

双面线路板2具有六个电连接端，分别为第一电连接端、第二电连接端、第三电连接端、第四电连接端、第五电连接端和第六电连接端。第一、三、五电连接端为正极连接端，第二、四、六电连接端为负极连接端，第二、四、六电连接端位于双面电路板上的背离第一、三、五电连接端的一面；第一电连接端和第二电连接端与第一IGBT逆变电路6耦接，第三电连接端和第四电连接端与第二IGBT逆变电路7耦接，第五电连接端和第六电连接端与第三IGBT逆变电路8耦接。无感吸收电容3耦接在双面线路板2内的电路中，多个无感吸收电容3并联设置。

本申请实施例大功率逆变电路IGBT功率器件尖峰电压抑制线路板的实施原理为：采用双面线路板2，双面线路板2的正反两面的电路对称设置，可以使电路中产生的磁场相互抵消，有效降低供电回路寄生电感，起到控制尖峰电压作用，且双面线路板2正反两面分别为正极和负极，IGBT模块1正极端与双面线路板2的正极电连接端相连、负极端与双面线路板2的正极电连接端相连，这样等于把每个IGBT支路的电源在空间又一次连接，起到了预留更多空间以方便安装的效果；同时双面线路板2上均匀焊接有无感吸收电容3，进一步降低尖峰电压；双面线路板2两面上导电铜层的履盖率均大于90%，起到了屏蔽的作用，可以降低系统噪音、电磁干扰和射频干扰使得系统能够安全稳定运行。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。