直流-直流变换器的功率模组的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，具体为一种直流-直流变换器的功率模组。

背景技术：

直流-直流变换器(directcurrent-directcurrentconverter，dc/dc)为转变输入电压后有效输出可控固定或可变电压的电压变换器，是一种由多个电子器件组成的功率设备。随着对dc/dc变换器效率和功率密度要求的提高，dc/dc变换器的功率模组内，各电子器件开关频率和开关速度非常高，将在母线上叠加很高的尖峰电压，如果控制不好将造成电子器件的过压损坏。

现有的解决功率模组内尖峰电压的方法，一方面是增加尖峰吸收电路，使尖峰电压消耗在吸收电路中，但会增加功率模组的成本和功率损失；另一方面更有效的方法是通过优化功率模组内部的结构布局，尽可能的减少铜排的使用量，由铜排引起的杂散电感减小，进而减小了由杂散电感引起的尖峰电压。但是功率模组中依然存在使用铜排连接电子器件的结构，因此尖峰电压的问题依然存在，只是得到了缓解，并未从根本上解决问题。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种直流-直流变换器的功率模组，可以解决现有技术中由于采用铜排进行模块内外各电子器件连接，产生尖峰电压，导致电子器件过压损坏的问题。

为达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种直流-直流变换器的功率模组，包括：

散热冷板；

安装于所述散热冷板上的n个功率模块；

安装于所述散热冷板上的n个功率电感；

安装于所述散热冷板上的叠层母排；所述叠层母排上设置有输出端子和输入端子；

安装于所述叠层母排上的输出侧电容组和输入侧电容组；

其中，所述输入侧电容组与所述叠层母排上的输入端子相连，所述输出侧电容组与所述叠层母排上的输出端子相连；所述n个功率模块和所述n个功率电感通过所述叠层母排上的电气端子与所述叠层母排直接相连，n为大于或等于1的正整数。

可选的，所述功率模组，还包括：

安装于每个功率模块上的n个驱动板；

安装于所述n个驱动板上的接插件，所述接插件用于连接功率模组的控制单元和信号采集单元。

可选的，所述插接件包括：

低压供电电源插接端口、驱动信号插接端口、温度信号插接端口和故障反馈信号插接端口。

可选的，所述功率模块为绝缘栅双极型晶体管igbt、金属氧化物半导体场效应晶体管mosfet和/或二极管。

可选的，所述叠层母排包括：

依次叠放的输入正母线层、输入和输出负母线层、电感连接层、输出正母线层，其中，所述输入正母线层、所述输入和输出负母线层、所述电感连接层、所述输出正母线层通过电气端子与外部或者所述内部电子器件相连。

可选的，所述叠层母排通过安装支架安装在散热冷板上。

可选的，所述功率电感采用自身带有散热外壳的电感。

可选的，所述散热冷板上设置有安装槽，所述功率电感安装于所述安装槽内。

可选的，所述安装槽内填充有导热胶。

经由上述技术方案可知，在本实用新型公开的直流-直流变换器的功率模组中，叠层母排、功率模块和功率电感安装于散热冷板上，并且叠层母排上设置有输出端子和输入端子，用于与外部连接，功率模块和功率电感通过叠层母排上的电气端子与叠层母排直接相连。可见，本实用新型的功率模组中采用叠层母排技术，无论是内部电子器件连接还是与外部连接都是通过叠层母排的端子实现的，整个功率模组中不包含连接铜排，模组内的杂散电感非常小，因此各电子器件上不会产生很大的尖峰电压，避免了功率模组内电子器件的异常损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的一种直流-直流变换器的功率模组的结构示意图；

图2为本实用新型实施例公开的直流-直流变换器的功率模组的电路原理图；

图3为本实用新型实施例公开的直流-直流变换器的功率模组的3d布局示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了一种直流-直流变换器的功率模组，可以解决现有技术中由于采用铜排进行模块内外各电子器件连接，产生尖峰电压，导致电子器件过压损坏的问题。

如图1所示，本实用新型实施例公开了一种直流-直流变换器的功率模组，包括：

散热冷板1。

需要说明的是，散热冷板1具有稳定的机械结构，一般采用水冷的方式，以保证其散热效果。

安装于所述散热冷板1上的n个功率模块；图1中，21、22至2n为功率模块。

可选的，所述n个功率模块为绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，igbt)、金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，mosfet)和/或二极管。

需要说明的是，除上述举例的igbt、mosfet和二极管之外，也可以选择具有相同功能的硅基、碳化硅基、氮化镓基、或者复合型半导体材料制成的电子器件。

安装于所述散热冷板1上的n个功率电感；图1中，71、72至7n为功率电感。

可选的，所述功率电感采用自身带有散热外壳的电感。

需要说明的是，通过使用自身带有散热外壳的电感，进一步提高功率电感的散热效果，保证直流-直流变换器的功率模组的正常工作。

可选的，所述散热冷板1上设置有安装槽，所述功率电感安装于所述安装槽内。所述散热冷板1的安装槽数量与所述功率电感的数量相同，所述功率电感与散热冷板1接触，通过热传导将热量传导至散热冷板1，并通过散热冷板1将热量经水冷系统传导至直流-直流变换器的功率模组外。

可选的，所述安装槽内填充有导热胶。其中，通过导热胶增加功率电感散热系数，提升对功率电感的散热效果。其中，由于功率电感通过导热胶与散热冷板接触，此时选择的功率电感也可以为不带有散热外壳的普通电感。

安装于所述散热冷板1上的叠层母排4；所述叠层母排4上设置有输出端子和输入端子。

可选的，所述叠层母排通过安装支架安装在散热冷板上。

可选的，所述叠层母排4包括：

依次叠放的输入正母线层、输入和输出负母线层、电感连接层、输出正母线层，其中，所述输入正母线层、所述输入和输出负母线层、所述电感连接层、所述输出正母线层通过电气端子与外部或内部电子器件相连。

需要说明的是，上述输入正母线层、输入和输出负母线层、电感连接层、输出正母线层均可以是多个独立的电气平面，也可以是通过电气隔离手段分割的一个电气平面的多个独立区域，例如，功率模组中的n个功率模块与n个功率电感之间存在n个电气连接，所述n个电气连接可以在一个电气平面内，通过电气隔离手段分割成n个独立的区域。

安装于所述叠层母排4上的输出侧电容组5和输入侧电容组6。

其中，所述输入侧电容组6与所述叠层母排4上的输入端子相连，所述输出侧电容组5与所述叠层母排4上的输出端子相连；所述n个功率模块和所述n个功率电感通过所述叠层母排4上的电气端子与所述叠层母排4直接相连，n为大于或等于1的正整数。

需要说明的是，n的取值由直流-直流变换器的功率模组的功率需求决定，需求的功率越大，n值越大，需求的功率越小，n值越小。

进一步需要说明的是，考虑到安装在散热冷板1上的功率模块21、22至2n和功率电感71、72至7n相对于散热冷板高度不全相同，通过调整叠层母排4上与各功率模块和各功率电感相连的连接端子的高度或结构来实现两者方便整齐的连接，并且叠层母排4通过专用安装支架安装在散热冷板1上，因此在功率模块21、22至2n和功率电感71、72至7n与叠层母排4的各连接电气端子上不会产生很大的机械应力造成叠层母排4变形。

本实施例公开的直流-直流变换器的功率模组中，叠层母排、功率模块和功率电感安装于散热冷板上，并且叠层母排上设置有输出端子和输入端子，用于与外部连接，功率模块和功率电感通过叠层母排上的电气端子与叠层母排直接相连。可见，本实用新型的功率模组中采用叠层母排技术，无论是内部电子器件连接还是与外部连接都是通过叠层母排的端子实现的，整个功率模组中不包含连接铜排，模组内的杂散电感非常小，因此各电子器件上不会产生很大的尖峰电压，避免了功率模组内电子器件的异常损坏。

可选的，如图1所示，所述功率模组，还包括：

安装于每个功率模块上的n个驱动板。

安装于所述n个驱动板上的接插件，所述接插件用于连接功率模组的控制单元和信号采集单元。

需要说明的是，为每个功率模块安装驱动板，驱动板通过接插件与外部控制功率模组的控制单元和信号采集单元相连，在驱动板接收到控制信号，按照信号中的指令驱动功率模块进行相应的动作，以及在驱动板接收到信号采集信号时，采集相应的信号，并反馈给外部的信号采集单元，以便使用者对直流-直流变换器进行调整。

需要说明的是，当n个功率模块采用某一种电子器件或者多种电子器件组合时，安装于各功率模块上的驱动板也会采用相对应的电路结构和控制原理。

可选的，所述插接件包括：低压供电电源插接端口、驱动信号插接端口、温度信号插接端口和故障反馈信号插接端口。

需要说明的是，低压供电电源插接端口用于连接外部的低压电源给驱动板供电，保证驱动板正常工作，驱动信号插接端口用于与外部的控制单元连接，温度信号插接端口和故障反馈信号插接端口用于与外部的信号采集单元连接。

为方便理解，如图2所示，为本实用新型公开的直流-直流变换器的功率模组应用于燃料电池车辆上的电路原理图，其中，取n等于3，21、22、23为功率模块，71、72、73为功率电感，6为输入侧电容组与燃料电池的输出端相连，5为输出侧电容组与动力电池的正负电极相连。需要说明的是，点横交互的虚线表示虚线框框内所有连接点连接至叠层母排4上的同一个层。

为了更直观的理解直流-直流变换器的功率模组的结构，如图3所示，为本实用新型公开的直流-直流变换器的功率模组的3d布局示意图，其中，叠层母排上，与输出侧电容组标识指向的电容同行的电容，均属于输出侧电容组内的电容，与输入侧电容组标识指向的电容同行的电容，均属于输入侧电容组内的电容。

需要说明的是，虽然图中散热冷板上只安装了四个功率模块及相应的驱动板，以及四个功率电感，但在实际设计中并不局限于只采用四个功率模块、驱动板、功率电感的情况，可以根据功率需求按照布局方式继续添加或删减。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。