专利名称：一种to220封装mosfet多管并联的安装连接方法
技术领域：
本发明属于永磁无刷直流电机驱动装置领域，尤其是一种T0220封装MOSFET多管并联的安装连接方法。
背景技术：
举例说明永磁无刷直流电机驱动器的现有技术，永磁无刷直流电机的控制原理线路如图1所示；功率管Ql Q6组成永磁无刷直流电机的驱动主回路，其中Q1、Q2、Q3为上桥臂，也叫上管；Q4、Q5、Q6为下桥臂，也叫下管。永磁无刷直流电机运行时，同时只有一组上桥臂和一组下桥臂导通，即永磁无刷直流电机同时只有两个绕组通电，我们叫做两相通电， 通过电机绕组的电流叫做相电流。其功率管导通顺序如图2所示；功率管是采用T0220封装的MOSFET。T0220封装的MOSFET的外形如图3所示；(以下所用到的MOSFET即指T0220 封装的MOSFET。)MOSFET的3个管脚1、2、3分别为G (栅极)、D (源极)、S (漏极)。三个上管的D (源极)与电源正连接在一起，上管的S (漏极)分别与下管的D (源极)相连，并与电机相连，下管的S(漏极)与电源的负连接在一起。G(栅极)为MOSFET控制端，控制 MOSFET的导通和关断。MOSFET背面有一块用于散热的镀锡铜板，镀锡铜板与管脚2即D (源极)是相连的，我们把它叫MOSFET的管脚4。在永磁无刷直流电机驱动器中，六个MOSFET —排焊接在电子线路板上，排列顺序为Ql Q4Q2 Q5 Q3 Q6，按图1的连接将MOSFET的管脚连接起来。永磁无刷直流电机驱动器在驱动电机运行时，MOSFET会发热，为加快MOSFET的散热，要把MOSFET的镀锡铜板固定在一块铝板上，但为了上管和下管间的绝缘和MOSFET与外壳的绝缘，须在MOSFET与散热铝板间加导热绝缘材料。在永磁无刷直流电机驱动器中，六个MOSFET—排焊接在电子线路板上，而电子线路板的敷铜钼一般都比较薄，敷铜钼的一般厚度只有0. 035毫米，最厚的敷铜钼也只有 0. 075毫米，在电机相电流较小时，单用较宽的敷铜钼就行，当电流稍大时，可采用在敷铜钼上镀锡的方法，加大导电面积。当电机电流很大，每组功率管需要多个MOSFET并联时，比如每一个桥臂需要5个甚至更多个MOSFET并联时，上述方法就难以解决，即使采用在敷铜钼上镀锡加大导电面积的方法，要达到需要的导电面积也很难，而且由于MOSFET各管脚间的距离较近，镀锡极容易造成管脚短接，镀锡也很难做到均勻平整，制作工艺难以保证一致，如镀锡不均勻，当大电流流过时，在镀锡较薄的地方容易发热而使镀锡融化脱落，烧断敷铜钼，从而使无刷直流电机驱动器损坏。现有技术为了加快MOSFET的散热，将MOSFET安装在一块铝板上，MOSFET与铝板之间须加导热绝缘材料。在多个MOSFET并联的大电流驱动器中，因电流大，MOSFET发热更为严重，而MOSFET和散热铝板间的导热绝缘材料有热阻，即热传导速度较慢，极容易造成 MOSFET过热损坏，就是没损坏，也会因MOSFET内部温度高而使内阻增大，损耗加大，造成驱动器效率降低。
发明内容
本发明为了解决T0-220封装的MOSFET器件在连接时，存在的上述问题，特别是因散热速度慢引起的驱动器效率降低问题，在经过对现有方式和应用做过详细分析，实验，验证并考虑道成本、性能等综合因素后，对现有技术中MOSFET管的安装连接方式做出重大改进，具体技术方案如下在大电流尤其是需要多个MOSFET并联的大电流无刷直流电机驱动器中，将 MOSFET垂直焊接在线路板(PCB)的两边，线路板设计时让上管的S(漏极)靠近下管的D(源极)。利用MOSFET的散热镀锡铜板(即管脚4)与管脚D (源极)即管脚2相连的特性，从无刷电机驱动的原理如图1所示，三组上管的D(源极)是连在一起的，故用一块铝板把三组上管用螺丝固定在这块铝板上，且这块铝板作为电源的正，如图4的上管散热铝板5所示。上管的S(漏极)即管脚3与下管的D(源极)即管脚2通过电子线路板7焊接在一起；而下管的散热镀锡铜板(即管脚4)和下管的D(源极)即管脚2是相连的，所以，把同组下管用螺丝固定在另一块铝板上，这块铝板就是下管散热铝板6，它用导线与电机绕组相连，三组下管分别固定在不相接的三块铝板上。下管的S(漏极)即管脚3焊接在电子线路板7上，且在线路板7上留5-15毫米宽度的敷铜钼，再用一个5-10毫米宽铝条通过螺丝固定在敷铜钼的表面，作为电源的负连接铝板9，它通过导线与电源负相连。与现有技术相比，本发明通过上述方法，解决了无刷直流电机驱动器大电流应用尤其是多个MOSFET并联时的安装工艺，通过把铝板作为MOSFET管脚的导电连接器件，使大电流多个MOSFET并联时管脚间连接变得容易、可靠，而且批量生产的一致性得到保证这种方法使每个MOSFET的散热镀锡铜板与铝板直接接触，减小了热阻，在无刷直流电机驱动器驱动电机运行时，MOSFET所产生的热量可直接传导到铝板，提高了 MOSFET的散热性能，MOSFET的温升低了，损耗就小，驱动器效率就高。
图1是永磁无刷直流电机的控制原理线路2是功率管导通顺序3是T0220封装的MOSFET的外形4是采用本发明方法制成的直流无刷电机驱动器MOSFET的安装示意5是本发明采用电源负连接铝板的安装结构示意图1是MOSFET管脚G (栅极)；2是D (源极)；3是S (漏极)；4是镀锡铜板；5是上管散热铝板；6是下管散热铝板；7是线路板；8是MOSFET ；9是电源负连接铝板
具体实施例方式下面结合附图和实例对本发明进一步说明。在大电流尤其是需要多个MOSFET并联的大电流无刷直流电机驱动器中，将 MOSFET垂直焊接在线路板(PCB)的两边，线路板设计时让上管的S(漏极)靠近下管的D(源极)。利用MOSFET的散热镀锡铜板(即管脚4)与管脚D (源极)即管脚2相连的特性，从无刷电机驱动的原理如图1所示，三组上管的D(源极)是连在一起的，故用一块铝板把3组上管用螺丝固定在这块铝板上，且这块铝板作为电源的正，如图4的5所示。上管的S(漏极)即管脚3与下管的D(源极)即管脚2通过电子线路板焊接在一起，如图4的7所示； 而下管的散热镀锡铜板(即管脚4)和下管的D(源极)即管脚2是相连的，所以，把同组下管用螺丝固定在另一块铝板上，如图4的6所示，再用导线与电机绕组相连，这样三组下管就用三块铝板。下管的S(漏极)即管脚3焊接在电子线路板上，且在线路板上留5-15 毫米宽度的敷铜钼，再用一个5-15毫米宽铝条通过螺丝固定在敷铜钼的表面，作为电源的负，通过导线与电源负相连，如图5的9。实施例是直流48V3000W直流无刷电机驱动器MOSFET的安装图可以采用图4，每组为五个MOSFET并联。5是三组上管安装铝板，用于上管散热和电源的正连接线的引出端 6是三组下管安装铝板，用于下管散热和电机绕组连接线的引出端，7是线路板(PCB)，用于焊接MOSFET和其他电子元器件8是MOSFET电源负连接铝板的安装效果图如图5，5是三组上管安装铝板，用于上管散热和电源的正连接线的引出端，6是三组下管安装铝板，用于下管散热和电机绕组连接线的引出端，7是线路板(PCB)，8是M0SFET，9是电源负连接铝板， 电源负连接线的引出端。
权利要求
1.一种T0220封装MOSFET多管并联的安装连接方法，其步骤是将MOSFET垂直焊接在线路板(7)的两边，上管的S (漏极)靠近下管的D (源极)； 把各组上管MOSFET的散热镀锡铜板(4)通过螺丝固定在一块上管散热铝板(5)上，这块铝板作为电源的正极接入端与电源正极接入导线相接；上管的管脚(3)与下管的管脚(2)通过电子线路板(7)焊接在一起； 把各组下管的散热镀锡铜板(4)用螺丝固定在独立的下管散热铝板(6)上，下管散热铝板(6)用导线与电机绕组相连；下管的管脚⑶焊接在电子线路板(7)上，且在线路板(7)与下管的管脚(3)的焊点连线上留5-15毫米宽度的敷铜钼，再用一个5-15毫米宽电源的负连接铝板(9)通过螺丝固定在敷铜钼的表面，电源的负连接铝板(9)通过导线与电源负极相连。
2.如权利要求1所述的一种T0220封装MOSFET多管并联的安装连接方法，其中每组上管MOSFET或下管MOSFET所并联的MOSFET的个数为正整数。
全文摘要
本发明一种TO220封装MOSFET多管并联的安装连接方法为了解决TO-220封装的MOSFET器件在连接时，存在的因散热速度慢引起的驱动器效率降低问题，通过把铝板作为MOSFET管脚的导电连接器件，使大电流多个MOSFET并联时管脚间连接变得容易、可靠，使每个MOSFET的散热镀锡铜板与铝板直接接触，减小了热阻，提高了MOSFET的散热性能，MOSFET的温升低了，损耗就小，驱动器效率就高。
文档编号H05K7/20GK102315808SQ201010217118
公开日2012年1月11日 申请日期2010年7月2日 优先权日2010年7月2日
发明者李桃峰 申请人:西安新大良电子科技有限公司