一种高压大功率电机驱动器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及半导体混合集成电路，具体设及用于飞机冷却系统的一种高压大 功率电机驱动器。
【背景技术】
[0002] 高压大功率电机驱动器可非常广泛应用到民用和军事各个领域。通常由驱动器、 桥路开关、保护电路等功能模块电路组成，主要用于驱动高压无刷直流电动机。
[0003] 现有工业级驱动器已经非常成熟。例如：IR、英飞凌、=菱公司有各个功率等级及 电压梯度的IPM模块，已在电力、汽车领域广泛应用。但民用高压大功率驱动器，一般采用 塑封形式，难W满足军用领域的高可靠性要求，及在恶劣环境下的使用要求。
[0004] 传统的军用高压大功率电机驱动器一般采用分立器件技术进行布版，元器件采用 塑封表贴器件组装，所W体积、重量较大，且发热量较大。例如：一个采用PCB技术进行布版 的高压电机驱动器尺寸大约为25cmX16cm，要背负约化g的散热片，近年来随着航天航空 事业的高速发展，对电机驱动器提出了越来越高的要求。系统迫切需要体积小、可靠性好的 器件。
【发明内容】
阳0化]为了解决现有技术中的问题，本实用新型提出一种能够满足用户对驱动器功率的 要求，能够实时监测电路壳溫，避免过溫损伤问题的高压大功率电机驱动器。
[0006] 为了实现W上目的，本实用新型所采用的技术方案为：包括=路上桥臂驱动电路、 =路下桥臂驱动电路和溫度传感器，上桥臂驱动电路和下桥臂驱动电路均包括顺次连接的 桥路驱动器、=相功率桥和功率管，所述的桥路驱动器为隔离型驱动电路，工作时需提供四 路隔离电源，信号通过光禪隔离输入；所述的=相功率桥包括一个VDMOS管，VDMOS管的栅 极均设置有栅极驱动电阻，VDMOS管连接至功率管。
[0007] 所述的每路桥路驱动器上均设置有RC滤波网络，且电源与地之间设置有电源滤 波电容。
[0008] 所述的栅极驱动电阻上均并联有二极管和电阻网络。
[0009] 所述的溫度传感器采用IOk薄膜采样电阻，精度小于0. 1%，溫度系数小于50ppm。
[0010] 所述的高压大功率电机驱动器集成设置在DBC基板上。
[0011] 所述的上桥臂驱动电路中均设置有限流电阻。
[0012] 所述的VDMOS管采用耐压为600V的高电压功率管。
[0013] 所述的高压大功率电机驱动器设置有材质为弥散侣铜的外壳底板，外壳底板的功 率部分引脚为直径2mm的圆柱，峰值过电流能力为80A，绝缘子采用陶瓷绝缘子。
[0014] 与现有技术相比，本实用新型的内置溫度传感器，能够真实的反映电路真实的结 溫，实时监测电路壳溫，避免过溫损伤，同时采用高密度混合集成版图设计，可将同等级的 高压大功率驱动器体积缩小为现有PCB技术的1/10,重量减小2/3,可靠性等级达到H级， 具有体积小、可靠性高的特点，在航空用高母线电压机电系统中具有广阔的应用前景；并能 满足航空机电系统对驱动器的小体积、可靠性和稳定性的要求。
[0015] 更进一步，每路桥路驱动器均设置RC滤波网络，电源与地之间设置电源滤波电 容，防止外界干扰使桥路产生误动作，进一步保证了电路的稳定性。
[0016] 更进一步，栅极驱动电阻上均并接有二极管和电阻网络，能够加快VDMOS管的关 断速度，减少开关损耗。
[0017] 更进一步，通过设置溫度传感器能够反映电路的溫度，并采用专用溫度测量忍片， 具有精度高，稳定性好的特点，溫度传感器采用薄膜采样电阻，相比于厚膜电阻，薄膜电阻 溫度系数小、性能稳定、可靠性高，且溫度传感器忍片直接粘接在DBC基板上，更能真实的 反映忍片真实的结溫。
[0018] 更进一步，电机驱动器在工作过程中要产生大量的热量，且由于输出电流大，工作 电压高，对外壳的绝缘性，引脚的过电流能力，外壳的热阻都有很高的要求，本实用新型所 用外壳底板材质为弥散侣铜，热阻低，导热性好，保证了模块能够承受高量级振动或冲击条 件。功率部分引脚为直径2mm的圆柱，峰值过电流能力高达80A，能够满足大部分电机的功 率驱动要求，绝缘子采用陶瓷绝缘子，强度、初性都比玻璃绝缘子好，绝缘强度高，外壳封装 形式采用平行封焊工艺，气密性好。
【附图说明】
[0019] 图1为本实用新型电路原理图；
[0020] 图2为本实用新型的电路引脚图。
【具体实施方式】
[0021] 参见图1，本实用新型包括=路上桥臂驱动电路、=路下桥臂驱动电路和溫度传感 器，上桥臂驱动电路和下桥臂驱动电路均包括顺次连接的桥路驱动器、=相功率桥和功率 管，所述的桥路驱动器为隔离型驱动电路，工作时需提供四路隔离电源，信号通过光禪隔离 输入，每路桥路驱动器上均设置有RC滤波网络，且电源与地之间设置有电源滤波电容；所 述的=相功率桥包括一个VDMOS管，VDMOS管的栅极均设置有栅极驱动电阻，VDMOS管连接 至功率管。栅极驱动电阻上均并联有二极管和电阻网络。溫度传感器采用IOk薄膜采样电 阻，精度小于0. 1 %，溫度系数小于50ppm。高压大功率电机驱动器集成设置在DBC基板上， 上桥臂驱动电路中均设置有限流电阻。VDMOS管采用耐压为600V的高电压功率管。高压大 功率电机驱动器设置有材质为弥散侣铜的外壳底板，外壳底板的功率部分引脚为直径2mm 的圆柱，峰值过电流能力为80A，绝缘子采用陶瓷绝缘子。
[0022] 本实用新型采用厚膜技术对电路进行高密度混合集成布版，根据实际需求设计了 大功率外壳，内置溫度传感器电路，可实时监测电路壳溫，避免过溫损伤。
[0023] 大功率外壳设计：电机驱动器在工作过程中要产生大量的热量，且由于输出电流 大，工作电压高，对外壳的绝缘性，引脚的过电流能力，外壳的热阻都有很高的要求。该模块 所用外壳底板材质为弥散侣铜，底板厚度为3mm，热阻低，导热性好，保证了模块能够承受高 量级振动或冲击条件。功率部分引脚为直径2mm的圆柱，峰值过电流能力高达80A，能够满 足大部分电机的功率驱动要求。绝缘子采用陶瓷绝缘子，强度、初性都比玻璃绝缘子好，绝 缘强度高，外壳封装形式采用平行封焊工艺，气密性好。
[0024] 高密度混合集成版图制造：采用厚膜技术进行版图设计，提高了布版密度，缩小了 电路体积，可将同等级的电机驱动器体积缩小为现有PCB技术的十分之一。
[00巧]在电路设计时，VDMOS驱动部分采用厚膜工艺采用混合集成工艺进行小型化设计 和生产；与传统的PCB技术相比，其突出特点是体积小、布线密度大；桥路驱动部分基板采 用DBC基板，采用真空针焊工艺将大功率VDMOS忍片焊接在DBC基板上，最大限度的减小焊 接的空桐率，降低了热阻。溫度传感器采用专用溫度测量忍片，具有精度高，稳定性好的特 点。溫度传感器用采样电阻，采用薄膜电阻，相比于厚膜电阻，薄膜电阻溫度系数小、性能 稳定、可靠性高，且溫度传感器忍片直接粘接在DBC基板上，更能真实的反映忍片真实的结 溫。在进行版图设计和引脚排布的过程中，充分考虑了桥路在开关过程中的相互干扰，对版 图进行合理布局，最大限度的减少干扰使电路产生的误动作，使模块工作稳定可靠。
[00%] 图1是本实用新型的原理图，电路内部主要由桥路驱动器、=相功率桥和溫度传 感器忍片组成。每路驱动器都加有RC滤波网络，电源与地之间加有电源滤波电容，防止 外界干扰使桥路产生误动作。VDMOS的栅极驱动电阻上都并有二极管、电阻网络，来加快 VDMOS的关断速度，减少开关损耗。VDMOS采用耐压为600V的高电压功率管，可在航空用 270V母线电压下，可靠工作。溫度传感器采样电阻采用IOk薄膜电阻，精度小于0. 1 %，溫 度系数小于50ppm。溫度信号输出随溫度线性变化，斜率为10mV/°C.该驱动器为隔离型 驱动电路，工作时需提供四路隔离电源，信号通过光禪隔离输入。
[0027] 图2是本实用新型的外引脚功能图，电路的外形尺寸为66mmX58mm，其外形面积 仅为PCB技术的十分之一，重量只有分立器件的五分之一。各外引脚具体功能如下表所示：
[0029] 本实用新型采用高密度混合集成版图设计，可将同等级的高压大功率驱动器体积 缩小为现有PCB技术的1/10,重量减小2/3,可靠性等级达到H级，具有体积小、可靠性高的 特点，在航空用高母线电压机电系统中具有广阔的应用前景；并能满足航空机电系统对驱 动器的小体积、可靠性和稳定性的要求。
【主权项】
1. 一种高压大功率电机驱动器，其特征在于：包括三路上桥臂驱动电路、三路下桥臂 驱动电路和温度传感器，上桥臂驱动电路和下桥臂驱动电路均包括顺次连接的桥路驱动 器、三相功率桥和功率管，所述的桥路驱动器为隔离型驱动电路，工作时需提供四路隔离电 源，信号通过光耦隔离输入；所述的三相功率桥包括一个VDMOS管，VDMOS管的栅极均设置 有栅极驱动电阻，VDMOS管连接至功率管。2. 根据权利要求1所述的一种高压大功率电机驱动器，其特征在于：所述的每路桥路 驱动器上均设置有RC滤波网络，且电源与地之间设置有电源滤波电容。3. 根据权利要求2所述的一种高压大功率电机驱动器，其特征在于：所述的栅极驱动 电阻上均并联有二极管和电阻网络。4. 根据权利要求1所述的一种高压大功率电机驱动器，其特征在于：所述的温度传感 器采用IOk薄膜采样电阻，精度小于0. 1%，温度系数小于50ppm。5. 根据权利要求4所述的一种高压大功率电机驱动器，其特征在于：所述的高压大功 率电机驱动器集成设置在DBC基板上。6. 根据权利要求1-5任一项所述的一种高压大功率电机驱动器，其特征在于：所述的 上桥臂驱动电路中均设置有限流电阻。7. 根据权利要求1-5任一项所述的一种高压大功率电机驱动器，其特征在于：所述的 VDMOS管采用耐压为600V的高电压功率管。8. 根据权利要求1-5任一项所述的一种高压大功率电机驱动器，其特征在于：所述的 高压大功率电机驱动器设置有材质为弥散铝铜的外壳底板，外壳底板的功率部分引脚为直 径2_的圆柱，峰值过电流能力为80A，绝缘子采用陶瓷绝缘子。
【专利摘要】本实用新型公开了一种高压大功率电机驱动器，目的在于：能够满足用户对驱动器功率的要求，能够实时监测电路壳温，避免过温损伤问题，所采用的技术方案为：包括三路上桥臂驱动电路、三路下桥臂驱动电路和温度传感器，上桥臂驱动电路和下桥臂驱动电路均包括顺次连接的桥路驱动器、三相功率桥和功率管，所述的桥路驱动器为隔离型驱动电路，工作时需提供四路隔离电源，信号通过光耦隔离输入；所述的三相功率桥包括一个VDMOS管，VDMOS管的栅极均设置有栅极驱动电阻，VDMOS管连接至功率管。
【IPC分类】H02P6/08
【公开号】CN204906235
【申请号】CN201520619538
【发明人】梁磊
【申请人】中国航天科技集团公司第九研究院第七七一研究所
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年8月17日