[发明专利]一种MOSFET并联电路布局

说明书

技术领域

本发明涉及一种MOSFET并联电路布局，主要用于电机驱动系统。

背景技术

随着化石能源的减少及人类对环境污染的日益关注，以电机为动力的驱动系统得以广泛的应用，尤其在移动交通工具领域得以高速发展，如电动汽车及混合动力汽车动力驱动系统，高速铁路机车动力驱动系统，军用舰船驱动系统，无人机无人车驱动系统等。移动交通工具驱动系统目前主要有两个方向，一类是低压系统，电池电压一般在100V以下，主要应用于低速移动交通工具，如低速电动车、无人侦察车等；另一类则是高压系统，电池电压一般在200V以上，主要应用于高速移动交通工具，如高度电动车辆、高速铁路机车等。在驱动系统的功率器件中，MOSFET以其开关速度快，易于并联，成本相对较低等特点，非常适合低压系统。低压MOSFET的R_DS(ON)目前可以做到十几毫欧甚至几毫欧，这样使得其导通损耗很低，另外其R_DS(ON)具有正温度系数，使得MOSFET适合于并联使用，理想状况下并联后的电流能力位各单个器件电流之和，因而可以根据系统功率要求，决定并联MOSFET的个数。但使用多个并联MOSFET带来的问题是增加了器件连接、散热、电流均衡和热均衡问题。

目前针对多个MOSFET并联使用，其电路布局主要有三种：（1）基于复杂直流母线的并联，这种结构基本采用直插式的MOSFET，的具体实施方法是：先规划好元件的分布及直流母线的连接方式，然后将固定在直流母线上的MOSFET焊接在设计好的PCB板上，这种结构安装工艺复杂，实际生产效率低下，而且维修及调试都非常不便；（2）基于单层铝基板的并联，这种方法一般采用的是表面贴装式MOSFET，用单层铜箔连接，其安装工艺大大简化，导热系数高非常利于MOSFET的热均衡，但是其缺点是电流回路面积大，造成杂散电感大；（3）基于双层基板的并联，这种方法一般也采用的是表面贴装式MOSFET，用双层铜箔连接，其电流回路小，利于减小杂散电感，安装工艺和单层铝基板相当，但是其缺点是铝基板的生产工艺复杂，成本大大提高，而且因为加入了一层FR-4，导致铝基板的导热系数下降，并且不利于MOSFET的热均衡。当然除了以上方法以外还有其他的一些方法，但都有一定的缺点。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种MOSFET并联电路布局：基于单层铝基板，在减少电流回路面积的同时，保持单层铝基板导热率高、热均衡性好的优点，以较小的面积提供较大的功率密度和良好的热均衡性。

本发明的技术解决方案：一种MOSFET并联电路布局，其特征在于：基于单层铝基板的三相MOSFET并联电路。

所述的基于单层铝基板的三相MOSFET并联电路包括：在单层铝基板上，由下至上分成3个区域1、2、3（如图1所示），分别是U、V、W相区域，每个区域由上管并联MOSFET模组和下管并联MOSFET模组构成，整个三相并联电路共有6排平行的并联MOSFET模组，每一排模组中包括n个MOSFET，其中n≥1；6排并联MOSFET模组将单层铝基板分成7个电流汇流区，从下至上分别为U相下管源极汇流区37、U相上管源极与U相下管漏极汇流区36、U相和V相上管漏极汇流区35、V相上管源极与下管漏极汇流区34、W相与V相下管源极汇流区33、W相上管源极与下管漏极汇流区32、W相上管漏极汇流区31；在W相上管漏极汇流区31、U相和V相上管漏极汇流区35分别布置有正极电流输入接口39，在U相下管漏极汇流区37、V相上管源极与下管漏极汇流区33分别布置有负极电流输出接口38；在U相上管源极与U相下管漏极汇流区36、V相上管源极与下管漏极汇流区34、W相上管源极与下管漏极汇流区32分别布置有交流输出接口310。

由于此三相并联电路时对称的，所以以W相的电流走向为例进行电路动态的描述。电流由正极电流输入接口流入W相上管漏极汇流区，从W相上管并联MOSFET模组流至W相上管源极与下管漏极汇流区，在W相上管源极与下管漏极汇流区有交流输出接口，用于输出电流，电流经W相下管并联MOSFET模组至W相与V相下管源极汇流区，经负极电流输出接口流出，完成电流由电源正极输入至电源负极输出的电流回路。

本发明与现有技术相比，其有益效果表现如下：

（1）本发明在减少电流回路面积的同时，保持单层铝基板导热率高、热均衡性好的优点，这样可以以较小的面积提供较大的功率密度和良好的热均衡性。