本实用新型涉及电子电路
技术领域：
，特别涉及一种智能功率模块及电器设备。
背景技术：
：智能功率模块一般由金属基板、栅极驱动集成芯片及功率器件组成，栅极驱动集成芯片的六个驱动输出端均经过栅极驱动集成芯片与金属基板之间的邦定线、金属基板栅极驱动线路，以及金属基板与功率器件的栅极之间的邦定线与对应的功率器件的栅极连接，通过一块栅极驱动集成芯片来驱动六个功率器件工作。但是，由于各功率器件的面积较大，且功率器件工作时的发热量也较大，因此在组装智能功率模块时，往往要求上述各个功率器件之间的间距要大，又由于上述栅极驱动集成芯片的面积比功率器件的面积要小得多，使得栅极驱动集成芯片至各功率器件的金属基板栅极驱动线路过长，产生大量的寄生电感，这些寄生电感将产生信号干扰，而导致智能功率模块的可靠性降低。技术实现要素：本实用新型的主要目的是提出一种智能功率模块及电器设备，旨在解决驱动芯片与功率器件相距较远时，绑定线和焊线引入的寄生电感对驱动芯片输出的驱动信号产生信号干扰，导致智能功率管无法正常工作的问题。为实现上述目的，本实用新型提出一种智能功率模块，所述智能功率模块包括：安装基板；多个功率器件，设置于所述安装基板上；以及多个所述驱动芯片，设置于所述安装基板上，多个所述驱动芯片与多个所述功率器件一一对应连接，各所述驱动芯片与其相互连接的功率器件的位置相互靠近。优选地，多个所述驱动芯片和多个所述功率器件在所述安装基板上沿第一方向至少组成一排。优选地，多个所述驱动芯片和多个所述功率器件在所述安装基板上沿所述第一方向组成两排，且分别为第一排和第二排，多个所述功率器件设置在所述第一排；多个所述驱动芯片设置在第二排；相互连接的所述驱动芯片与功率器件在所述第一方向上位置对应。优选地，多个所述驱动芯片和多个所述功率器件在所述安装基板上沿所述第一方向组成两排，且分别为第一排和第二排，多个所述功率器件和多个所述驱动芯片交替设置在所述第一排和第二排中，相互连接的所述驱动芯片与功率器件在所述上位置对应。优选地，所述安装基板包括第一安装区、第二安装区、第三安装区和第四安装区；所述功率器件包括上桥臂功率器件和下桥臂功率器件；所述驱动芯片包括驱动所述上桥臂功率器件的上桥臂驱动芯片和驱动所述下桥臂驱动器件的下桥臂驱动芯片；所述上桥臂功率器件设置在所述第一安装区，所述下桥臂驱动芯片设置在所述第二安装区，所述上桥臂驱动芯片设于所述第三安装区，所述下桥臂功率器件设于所述第四安装区；或者，所述上桥臂功率器件设置在所述第一安装区，所述上桥臂驱动芯片设置在所述第二安装区，所述下桥臂驱动芯片设于所述第三安装区，所述下桥臂功率器件设于所述第四安装区。优选地，所述安装基板包括低导热基板及低热阻基板，多个所述功率器件设置在所述低热阻基板上；多个所述驱动芯片设置在所述低导热基板上。优选地，所述低导热基板为玻纤板；所述低热阻基板为金属基板。优选地，所述功率器件为氮化镓功率器件。优选地，所述智能功率模块还包括多个引脚，所述安装基板具有相对的两侧，多个所述引脚分设于所述安装基板的两侧。本实用新型还一种电器设备，包括如上所述的智能功率模块；所述智能功率模块包括：安装基板；多个功率器件，设置于所述安装基板上；以及多个所述功率器件，设置于所述安装基板上，多个所述驱动芯片与多个所述功率器件一一对应连接，且相互连接的驱动芯片与功率器件的位置相互靠近。本实施例通过设置多个所述功率器件，使得多个功率器件间，每一功率器件都对应设置有一驱动芯片，且各功率器件的受控端与各自对应的驱动芯片的控制端连接，从而实现各驱动芯片驱动各自对应连接的功率器件，且相互连接的驱动芯片与功率器件的位置相互靠近，从而保证功率器件产生的热量不会影响驱动芯片正常的同时，缩短驱动芯片驱动芯片连接各自功率器件受控端的绑定线和布线电路层线路的空间距离，进而减少由绑定线和焊线引入的寄生电感。本实用新型解决了绑定线和焊线引入的寄生电感对驱动芯片输出的驱动信号产生信号干扰，导致智能功率管无法正常工作的问题。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一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本实用新型智能功率模块第一实施例的结构示意图；图2为本实用新型智能功率模块第二实施例的结构示意图；图3为本实用新型智能功率模块第三实施例的结构示意图；图4为本实用新型智能功率模块第四实施例的结构示意图；图5为本实用新型智能功率模块第五实施例的结构示意图；图6为本实用新型智能功率模块第六实施例的结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称10安装基板50绑定线20功率器件11低热阻基板30驱动芯片12低导热基板40引脚本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。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的一部分实施例，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作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。需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。本实用新型提出一种智能功率模块。参照图1至图5，在本实用新型一实施例中，该智能功率模块包括：安装基板10；多个功率器件20，设置于所述安装基板10上；以及多个驱动芯片30，设置于所述安装基板10上，多个所述驱动芯片30与多个所述功率器件20一一对应连接，各所述驱动芯片30与其相互连接的所述功率器件20的位置相互靠近。本实施例中，安装基板10为驱动芯片30和功率器件20的载体，安装基板10由高导热材料制成，可以采用引线框架或者布线基板来实现，布线基板包括绝缘导热基板及形成于所述绝缘导热基板上的电路布线层。安装基板10的形状可以根据驱动芯片30和功率器件20的大小确定，可以为方形，但不限于方形。功率器件20的数量可以为一个，也可以为多个，当设置为多个时，可以包括四个所述功率器件20，也可以包括六个所述功率器件20，六个功率器件20组成逆变电路，从而应用在逆变电源、变频器、制冷设备、冶金机械设备、电力牵引设备等电器设备中，特别是变频家用电器中。每一功率器件20都对应设置有一驱动芯片30，各功率器件20的受控端与各自对应的驱动芯片30的控制端连接，以实现在智能功率模块工作时，驱动芯片30在接收到外部输入的控制信号后，输出相应的PWM信号以驱动功率器件20导通/截止，从而输出驱动电能，以驱动电机等负载工作。驱动芯片30用于在驱动功率器件20导通时，给功率器件20提供充电电流，以使功率器件20的栅源极间电圧迅速上升至所需值，保证功率器件20开关能快速导通。并在功率器件20导通期间保证功率器件20的栅源极间电圧维持稳定，以使功率器件20可靠导通。各功率器件20和各自对应的驱动芯片30之间可以通过及安装基板10上的电路布线层和绑定线50连接，以及焊接材料实现电气连接。需要说明的是，功率器件20的面积通常较大，且功率器件20工作时功耗较大，因而其发热量也较大，因此在对智能功率模块进行封装时，必须保证各个功率器件20之间的间距较大。另外，智能功率模块中，一般仅集成一块驱动芯片30来同时驱动多个功率器件20工作，而驱动芯片30相较于功率器件20的面积要小很多，这样，驱动芯片30连接各功率器件20栅极的绑定线50以及电路布线层线路会很长，随着焊线和绑定线50引入的寄生电感也会较多，这些寄生电感会带来开关损耗、振铃的问题。更重要的是，寄生电感还会对驱动芯片30输出的驱动信号产生信号干扰，导致智能功率管无法正常工作。为了减少驱动芯片30与各功率器件20经安装基板10上的电路布线层和绑定线50实现电气连接时，引入的寄生电感，本实施例通过设置多个驱动芯片30，使得多个功率器件20间，每一功率器件20都对应设置有一驱动芯片30，且各功率器件20的受控端与各自对应的驱动芯片30的控制端连接，从而实现各驱动芯片30驱动各自对应连接的功率器件20，且相互连接的驱动芯片30与功率器件20的位置相互靠近，从而保证功率器件20产生的热量不会影响驱动芯片30正常的同时，缩短驱动芯片30驱动芯片30连接各自功率器件20受控端的绑定线50和布线电路层线路的空间距离，进而减少由绑定线50和焊线引入的寄生电感。本实用新型解决了驱动芯片30与功率器件20相距较远时，绑定线50和焊线引入的寄生电感对驱动芯片30输出的驱动信号产生信号干扰，导致智能功率管无法正常工作的问题。参照图1至图6，在一优选实施例中，多个所述功率器件20和多个驱动芯片30在所述安装基板10上沿第一方向A至少组成一排。本实施例中，第一方向A可以为水平方向或竖直方向，多个所述功率器件20和多个驱动芯片30在所述安装基板10上沿第一方向A可以组成一排，也可以组成两排，或者组成四排，为了更好的说明本实施例，本实施例中，以功率器件20的数量为六个(Q1～Q6)、对应的驱动芯片30的数量为六个(U1～U2)为例进行说明。具体参照图1，当功率器件20和驱动器件在所述安装基板10上沿第一方向A组成一排时，具体组成六组功率器件-驱动芯片Q1-U1、Q2-U2、Q3-U3、Q4-U4、Q5-U5、Q6-U6。的驱动组件，其中，功率器件Q1～Q6之间分为三个上桥臂驱动器件和三个下桥臂驱动器件，在对智能功率模块进行封装时，各上桥臂功率器件20和下桥臂功率器件20在沿第一方向A组成一排的顺序可调，此处不做限制。具体参照图2，当多个所述功率器件20和多个驱动芯片30在所述安装基板10上沿所述第一方向A组成两排时，分别为第一排H1和第二排H2，多个所述功率器件20设置在所述第一排H1；多个所述驱动芯片30设置在第二排H2；相互连接的多个所述驱动芯片30与功率器件20在所述第一方向A上位置对应。本实施例中，功率器件Q1～Q6设置在第一排H1，驱动芯片U1～U6设置在第二排H2，其中，功率器件Q1、Q3、Q5可以为上桥臂功率器件20，功率器件Q2、Q4、Q6为下桥臂功率器件20，对应的，驱动芯片U1、U3、U5可以设置为上桥臂驱动芯片30，驱动芯片U2、U4、U6设置为下桥臂驱动芯片30。或者，功率器件Q1、Q2、Q3可以设置为上桥臂功率器件20，功率器件Q4、Q5、Q6设置为下桥臂功率器件20，对应的，驱动芯片U1、U2、U3可以设置为上桥臂驱动芯片30，驱动芯片U4、U5、U6设置为下桥臂驱动芯片30。当然，在其他实施例中，功率器件20和各自对应的驱动芯片30之间的顺序还可以是其他形式，在此不做限制。具体参照图3，当多个所述功率器件20和多个驱动芯片30在所述安装基板10上沿第一方向A组成四排时，且分别为第一排H1、第二排H2、第三排H3和第四排H4，在一实施例中，功率器件20的上桥臂功率器件Q1、Q2、Q3可以设置在第一排H1，对应的，上桥臂驱动芯片U1、U2、U3设置在第二排H2，下桥臂功率器件Q4、Q5、Q6设置设置在第三排H3，对应的，下桥臂驱动芯片U4、U5、U6设置在第四排H4，或者桥臂功率器件Q4、Q5、Q6设置设置在第四排H4，对应的，下桥臂驱动芯片U4、U5、U6设置在第三排H3。当然在其他实施例中，功率器件20设置在第一排H1和第三排H3时，上桥臂功率器件20和下桥臂功率器件20的位置任意可调，相应的，对应设置在第二排H2和第四排H4的驱动芯片30也随之调整。可以理解的是，上述实施例中，每一驱动组件的功率器件20的受控端与驱动芯片30控制端通过绑定线50连接，且位置相互靠近，空间距离适当，在保证功率器件20产生的热量不会影响驱动芯片30以及功率器件20正常工作的同时，可以减少由绑定线50和焊线引入的寄生电感。参照图1至图6，在一优选实施例中，多个所述功率器件20和多个驱动芯片30在所述安装基板10上沿所述第一方向A组成两排，且分别为第一排H1和第二排H2，多个所述功率器件20和多个所述驱动芯片30交替设置在所述第一排H1和第二排H2中，相互连接的多个所述驱动芯片30与功率器件20在所述第一方向A上位置对应。具体参照图4，在本实施例中，功率器件Q1～Q6和驱动芯片U1～U6交替设置在第一排H1和第二排H2，具体可以是，功率器件Q1、驱动芯片U2、功率器件Q3、驱动芯片U4、功率器件Q5、驱动芯片U6设置在第一排H1，驱动芯片U1、功率器件Q2、驱动芯片U3、功率器件Q4、驱动芯片U5、功率器件Q6设置在第二排H2。其中，功率器件Q1、Q3、Q5以及功率器件Q2、Q4、Q6可以分别是上桥臂功率器件20和下桥臂功率器件20，对应的，驱动芯片U1、U3、U5以及驱动芯片U2、U4、U6分别为上桥臂驱动芯片30、下桥臂驱动芯片30。当然，功率器件Q1、Q3、Q5和功率器件Q2、Q4、Q6，以及驱动芯片U1、U3、U5和驱动芯片U2、U4、U6类型也可以任意设置，在此不做限制。参照图1至图6，在一优选实施例中，所述安装基板10包括第一安装区B1、第二安装区B2、第三安装区B3和第四安装区B4；所述功率器件20包括上桥臂功率器件20和下桥臂功率器件20；所述驱动芯片30包括驱动所述上桥臂功率器件20的上桥臂驱动芯片30和驱动所述下桥臂驱动器件20的下桥臂驱动芯片30；所述上桥臂功率器件20设置在所述第一安装区B1，所述下桥臂功率驱动芯片30设置在所述第二安装区B2，所述上桥臂驱动芯片30设置于所述第三安装区B3，所述下桥臂功率器件20设置于第四安装区B4；或者，所述上桥臂功率器件20设置在所述第一安装区B1，所述上桥臂驱动芯片30设置在所述第二安装区B2，所述下臂驱动芯片30设于所述第三安装区B3，所述下桥臂功率器件20设于所述第四安装区B4。具体参照图5，本实施例中，上桥臂功率器件Q1、Q2、Q3设置在第一安装区B1，下桥臂功率驱动器件Q4、Q5、Q6设置在第四安装区B4，上桥臂驱动芯片U1、U2、U3设置在第二安装区B2或者第三安装区B3，当上桥臂驱动芯片U1、U2、U3设置在第二安装区B2时，此时下桥臂驱动芯片U4、U5、U6设置在第三安装区B3。当上桥臂驱动芯片U1、U2、U3设置在第三安装区B3时，则下桥臂驱动芯片U4、U5、U6设置在第二安装区B2。可以理解的是，功率器件20与驱动芯片30的面积是不相同的，驱动芯片30的面积比功率器件30的面积要小得多，因此，安装基板10的形状根据驱动芯片30和功率器件20的大小所确定的形状而变化，可以为方形，但不限于方形。参照图1至图6，在一优选实施例中，所述安装基板10包括低导热基板12及低热阻基板11，多个所述功率器件20设置在所述低热阻基板11上；多个所述驱动芯片30设置在所述低导热基板12上。需要说明的是，对于GaN、SiC等功率器件20来说，其本身有相对于Si功率器件20更高的工作结温，但是由于其驱动芯片30大多为Si结构使其GaN、SiC智能功率模块受Si的工作温度限制，使得驱动芯片30的理想工作温度要低于功率器件20的工作温度。智能功率模块工作时，其功率器件20发热比较严重，为了加速散热，大多采用铝金属基板来进行散热，但是由于铝金属基板基材的高导热作用，功率元件产生的热量会通过安装基板10向驱动芯片30传导，使得功率元件与驱动芯片30几乎达到相同的温度，使得驱动芯片30工作在高温环境而控制信号紊乱等现象，严重时可能会烧毁智能功率模块，甚至烧毁整个电控板而引起火灾。具体参照图6，为了解决上述问题，本实施例将功率器件20设置在低热阻基板11上，将驱动芯片30设置在所述低导热基板12上，由于低导热基板12导热率较低，这就隔绝了功率器件20通过基板将热量传导至驱动芯片30上。其中，所述低导热基板12可以是纸板、半玻纤板、玻纤板等隔热效果较佳的材料所制成的基板，本实施例优选为玻纤板；所述低热阻基板11低热阻基板11可以采用氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)材质的金属基板，本实施例优选采用氮化铝(AlN)金属基板。参照图1至图6，在一优选实施例中，所述功率器件20为氮化镓功率器件20。在同等导通电阻的情况下，氮化镓(GaN)功率器件20，尤其是GaNHEMT(高电子迁移率晶体管)的终端电容较低，且没有体二极管所导致的反向恢复损耗，可以减小开关损耗。且氮化镓(GaN)功率器件20的开关速度比硅MOSFET快，因此的总体开关性能要优于硅MOSFET，可以实现更高的开关频率，从而在保持合理开关损耗的同时，提升功率密度和瞬态性能。参照图1至图6，在一优选实施例中，所述智能功率模块还包括多个引脚40，所述安装基板10具有相对的两侧，多个所述引脚40分设于所述安装基板10的两侧。本实施例中，所述引脚40可以采用鸥翼形或者直插型，引脚40焊接在低导热绝缘基板上，电路布线层对应的焊盘位置，并通过金属线与功率器件20、驱动芯片30实现电气连接。本实施例将引脚40分设在安装基板10的两侧，相对于引脚40从单侧引出的方式，有利于外围电路板的布线与布局。本实用新型还提出一种电器设备，所述电器设备包括如上所述的智能功率模块。该智能功率模块的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本实用新型电器设备中使用了上述智能功率模块，因此，本实用新型电器设备的实施例包括上述智能功率模块全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。本实施例中，该电器设备可以是逆变电源、变频器、制冷设备、冶金机械设备、电力牵引设备中的一种。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页1 2 3