一种开关磁阻电机控制器的主功率电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种开关磁阻电机控制器的主功率电路，包括散热器（2）和K块安装到散热器（2）的功率模块（1），K为开关磁阻电机相数；功率模块（1）由直插封装的MOSFET（8）焊接在PCB板（7）组成，功率模块（1）包括：两组MOSFET（8）实现的上开关器件组和下开关器件组，以及两组MOSFET（8）实现的上续流二极管组和下续流二极管组；上开关器件组和下开关器件组分别由N个MOSFET（8）并联实现，上续流二极管组和下续流二极管组分别由M个MOSFET（8）源极、漏极引脚短接后并联实现。本实用新型专利技术提供的主功率电路，采用多个MOSFET实现,充分利用PCB板的成熟工艺，散热性能良好，满足所需功率器件多的要求，适用于开关磁阻电机控制器的不对称半桥型主功率电路。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种开关磁阻电机控制器的主功率电路，尤其是涉及一种适用于开关磁阻电机控制器的不对称半桥型主功率电路。
技术介绍
开关磁阻电机为双凸极结构，根据“磁阻最小原理”运行。开关磁阻电机控制器用于驱动开关磁阻电机运转，其主功率电路型式之一为不对称半桥型式，各相之间可以独立控制，方便实现斩波和零压续流，使用灵活方便。三相不对称半桥型主功率电路如图1所示。开关磁阻电机每相包括上下两个开关器件VT1、VT2和两个续流二极管VD1、VD2。当一相上两个开关器件打开时，由电源Us向电机绕组供电；当两个开关器件关断时，相电流通过两个续流二极管反压续流，将电机绕组磁场储能迅速回馈到Us，实现快速换相。而当关闭一相上一个开关器件，电机绕组电流在另一组开关器件和续流二极管间零压续流。可见，开关磁阻电机控制器主功率电路需开关器件和续流二极管单独布置，所需功率器件较多。在大功率和高电压的开关磁阻电机控制器中，GTO (通常采用门极关断晶闸管)、GTR (功率晶体管或达林顿晶体管)IGBT (和绝缘栅双极晶体管)作为开关器件。GTO耐压等级高、过流强、控制复杂，用于大容量高电压场合。GTR控制方便，但控制功率较高。IGBT是由BJT (双极型三极管)和MOSFET (绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，开通和关断控制方便，驱动功率小且饱和压降低，在高压开关磁阻电机控制器广泛使用。在低电压、小功率、低成本开关磁阻电机控制器中经常采用的MOSFET (金属-氧化层-半导体-场效晶体管)构成主功率电路。MOSFET驱动电流小、开关速度快，广泛应用于低压场合，但承载电流较低，在较大功率场合需并联使用。通用MOSFET电路结构如图2所示，M0SFET3个引脚1、2、3分别为G (栅极)、D (源极)、S (漏极)。MOSFET封装方式分为贴片封装和直插封装两种。贴片MOSFET器件，如图3(a)所示的D2PAK形式，需表贴焊接在铜基板上，制作成本高，焊接工艺复杂，且因铜基板和MOSFET间需增加绝缘材料，散热性能较差。直插MOSFET器件，如图3 (b)所示的T0-247形式，一般采用铜排安装，制作成本高，定位精度差，焊接困难，安装复杂；也可以采用PCB板焊接的方式，但不适合较大功率控制器需求，且普通PCB板布线覆铜薄，难以承载较大电流。现有的MOSFET封装方式存在以下缺点:(I)贴片MOSFET采用铜基板型式主功率电路散热能力较差，焊接工艺复杂。(2)直插MOSFET采用铜排型式安装焊接困难，对焊接孔位加工要求较高。(3)直插MOSFET采用铜排型式安装时，绝缘不容易处理。(4)铜排和铜基板的制造成本均较高。(5)普通PCB板型式安装，难以满足较大电流要求。(6)现有技术难以满足开关磁阻电机控制器主功率电路需开关器件和续流二极管单独布置，所需功率器件较多的要求。
技术实现思路
为克服上述缺陷，本技术提供了一种采用多个MOSFET实现的，适用于开关磁阻电机控制器的不对称半桥型主功率电路。本技术提供的开关磁阻电机控制器的主功率电路，包括散热器2和K块安装到散热器2的功率模块1，K为开关磁阻电机相数；功率模块I由直插封装的M0SFET8焊接在PCB板7组成，功率模块I包括:两组M0SFET8实现的上开关器件组和下开关器件组，以及两组M0SFET8实现的上续流二极管组和下续流二极管组；上开关器件组和下开关器件组分别由N个M0SFET8并联实现，上续流二极管组和下续流二极管组分别由M个M0SFET8源极、漏极引脚短接后并联实现；其中Ν、Μ为整数，NS 1、Μ> I。功率模块I中的M0SFET8置于PCB板7下方焊接，安装到散热器2。为增加承载电流量，PCB板7上的功率模块I电路布线采用镀锡方式。PCB板7上焊接四个以上铜螺柱9，用于直接安装电机绕组驱动线缆和正负电源线缆。为了增加安装强度，可以通过螺柱10将功率模块I固定到散热器2。所述功率模块I上还安装用以支持安装其它电路板的螺柱。本技术提供的开关磁阻电机控制器的主功率电路，具有以下优点:采用多个MOSFET并联焊接在PCB上组成功率模块，安装到散热器实现，易于安装和焊接，降低安装难度；每个功率模块实现一相所需开关器件和续流二极管，多个功率模块组合实现多相开关磁阻电机的主功率电路，满足开关磁阻电机控制器所需功率器件多的要求；功率模块安装到散热器，散热性能良好；PCB板制造工艺成熟，焊接方便，孔位精度高，易于安装，并且PCB板本身可满足绝缘要求；此外，功率模块通用，可以互换，适合于批量生产；进一步地，功率模块还可采用螺柱支撑方式安装其它电路板，便于和其它电路板组装。附图说明图1为三相不对称半桥型主功率电路；图2为MOSFET电路结构图；图3 (a)表示D2PAK封装形式；图3 (b)表示T0-247封装形式；图4为本技术提供的开关磁阻电机控制器的主功率电路的电路图；图5为图4中功率模块的电路图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术进行详细说明。如图4所示，本技术提供的开关磁阻电机控制器的主功率电路，包括散热器2和K块安装在散热器2上的功率模块1，K为开关磁阻电机相数。功率模块I由直插封装的M0SFET8焊接在PCB板7组成，可以选用Τ0-247、Τ0-220、Τ0-225等封装形式的MOSFET。如图5所示，图4中的功率模块I又包括:两组M0SFET8实现的上开关器件组3和下开关器件组4，以及两组M0SFET8实现的上续流二极管组5和下续流二极管组6 ;上开关器件组3和下开关器件组4分别由N个M0SFET8并联实现，上续流二极管组5和下续流二极管组6分别由M个M0SFET8源极G、漏极S引脚短接后并联实现；其中N、M为整数，N彡1、M彡I。具体安装过程中，上述功率模块I中的M0SFET8置于PCB板7下方焊接；M0SFET8安装到散热器上。M0SFET8可以通过至少以下方式焊接在PCB板7上:可以M0SFET8向上伸起引脚，穿过PCB板7中焊盘，通过电烙铁将M0SFET8焊接到PCB板7上；也可以M0SFET8向上伸起引脚，穿过PCB板7中焊盘，通过回流焊方式将M0SFET8自动焊接到PCB板7上。PCB板7上的功率模块I电路布线采用镀锡方式，用以增加承载电流量。PCB板7上焊接四个铜螺柱9，用于直接安装电机绕组驱动线缆和正负电源线缆。为了增加安装强度，可以通过螺柱10将功率模块I固定到散热器2。上述功率模块I上还可安装螺柱，用以支持安装其它电路板，方便组装。下面给出一具体实施例:在某额定电压为96VDC、额定功率为8KW的三相开关磁阻电机控制器中，采用T0-247封装MOSFET并联实现本专利所述功率模块，每套控制器用三块。在每个功率模块中分别并联5个MOSFET实现上开关器件和下开关器件，分别并联4个G、S引脚短接的MOSFET实现上续流二极管和下续流二极管，共18个MOSFET。在PCB板上镀锡2mm以满足所需承载电流要求。在PCB上截面积为16mm2的铜螺柱用以安装电机绕组驱动电缆和正负电源电缆。同时安装M4的螺柱用以支持其它控制电路板。综上所述，本技术提供的开关磁阻电机控制器的主功率电路，采用多个MO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关磁阻电机控制器的主功率电路，其特征在于，包括散热器（2）和K块安装到散热器（2）的功率模块（1），K为开关磁阻电机相数；功率模块（1）由直插封装的MOSFET（8）焊接在PCB板（7）组成，功率模块（1）包括：两组MOSFET（8）实现的上开关器件组和下开关器件组，以及两组MOSFET（8）实现的上续流二极管组和下续流二极管组；上开关器件组和下开关器件组分别由N个MOSFET（8）并联实现，上续流二极管组和下续流二极管组分别由M个MOSFET（8）源极、漏极引脚短接后并联实现；其中N、M为整数，N≥1、M≥1。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晓颖，马志国，张凯，刘德超，
申请(专利权)人：北京中纺锐力机电有限公司，
类型：实用新型
国别省市：