Силовой беспотенциальный модуль
Область применения: преобразователи частоты железнодорожного транспорта. Техническим результатом полезной модели являются изменения конструкции модуля для повышения технических параметров: максимально допустимого тока и напряжения. Это достигается за счет использования в конструкции модуля металлокерамических плат с большей площадью металлизации для пайки кристаллов и увеличения площади сечения токовыводов. Предлагаемая полезная модель позволяет увеличить значение максимального допустимого тока до 600 А и максимально допустимого напряжения до 3300 В по сравнению с аналогами.
Полезная модель относится к конструкции силовых транзисторных беспотенциальных модулей и может быть использована в преобразователях частоты железнодорожного транспорта и в других схемах силовой электроники, где требуются приборы с повышенными значениями максимально допустимого тока в корпусе 62×106 мм и напряжением изоляции между силовыми выводами и основанием модуля до 13 кВ.
Известна конструкция модуля типа М2ТКИ-100-12В [1], рассчитанные на максимально допустимый средний ток 100 А, с напряжением до 1200 В.
Недостатком конструкции является использование 4 металлокерамических плат различных исполнений и силовых выводов с меньшей площадью сечения и контактной поверхностью под пайку.
Задача полезной модели состоит в том, чтобы с помощью новой конструкции увеличить максимально допустимый средний ток в 2 раза.
Поставленная задача достигается с помощью увеличения полезной площади металлокерамических плат под пайку полупроводниковых кристаллов и увеличения площади сечения силовых выводов. В новой конструкции модулей каждая пара плат заменена на одну большей площади (фиг.2 поз.2), в результате чего в 2 раза увеличена полезная площадь для размещения кристаллов, так как исключаются изоляционные промежутки между платами по одной оси модуля. Новая конструкция металлокерамических плат позволяет увеличить максимально допустимый средний ток в 2 раза (до 200 А по схеме полумоста).
Также в новой конструкции модуля применены унифицированные силовые выводы, которые имеют различную конфигурацию контактов для пайки, но все три модификации выводов изготавливаются из одной заготовки. Силовые выводы имеют увеличенную площадь сечения внутри модуля при сохраненных размерах внешних контактных площадок. Увеличенная суммарная площадь паяных контактов и большее внутреннее сечение силовых выводов позволяют увеличить максимально допустимый средний рабочий ток в 2 раза.
На Фиг.2 показан чертеж силового модуля. Полупроводниковые элементы (1) соединены с металлокерамической платой (2), которая закреплена на основании (3). Модуль собран в пластмассовом корпусе (4), и залит гелеобразным кремнийорганическим компаундом (5).
Напряжение изоляции силового модуля между выводами и основанием определяется внутренним изоляционным промежутком между краем верхней металлизации платы и ближайшей точкой на поверхности основания. На Фиг.1 представлена конструкция силового модуля с повышенным напряжением изоляции. Отличие от прототипа заключается в том, что полезная площадь металлизации металлокерамических плат (2) для пайки кристаллов увеличена в 2 раза без изменения габаритов корпуса. Так же для повышения рабочего тока модуля увеличена площадь сечения токовыводов (6) на 6 мм2 универсальной конструкции. Для равномерного деления напряжения на металлокерамических платах емкости каждой платы должны быть одинаковы, поэтому использованы МКП одинаковые по толщине и площади металлизации.
Увеличение среднего тока достигается конструкцией универсальных токовыводов (Фиг.2 поз.2) с большей площадью сечения, чем у модуля типа М2ТКИ-100-12В [1].
Техническим результатом полезной модели является модуль М2ТКИ-200-17В, рассчитанного на средний ток 200 А и напряжением 1700 В (Фото 1).
Источник информации
1. «IGBT и SFRD модули ОАО «Электровыпрямитель», краткий каталог 2009, М2ТКИ-100-12В
2. Infineon, Short Form Catalogue 2006
3. Semikron, Catalogue 2008/2009
1. Силовой беспотенциальный модуль, состоящий из полупроводниковых элементов, соединенных с металлокерамической платой, которая закреплена на основании, отличающийся тем, что за счет замены пары металлокерамических плат на одну большей площади в связи с исключением изоляционных промежутков между платами по одной оси модуля, в результате чего в 2 раза увеличена полезная площадь для пайки кристаллов, без изменения габаритов корпуса.
2. Силовой беспотенциальный модуль по п.1, отличающийся тем, что увеличена суммарная площадь паянных контактов и сечение силовых выводов, что позволяет увеличить максимально допустимый средний рабочий ток в 2 раза.
