一种用于针状端子SiC功率模块的高功率密度对称分布式Buck-Boost功率测试样机的制作方法

本发明属于功率模块测试，具体涉及一种用于针状端子sic功率模块的高功率密度对称分布式buck-boost功率测试样机。

背景技术：

1、近年来，随着电力电子技术的发展，采用针状端子的sic功率模块以其灵活的端子位置调整的优势，在市面上获得广泛应用。在功率模块设计阶段，常常往低感、低热阻、高功率密度的方向去设计，其中低感是通过减小功率模块的换流回路长度，从而获得较低的寄生电感，以求获得较低的电压过冲；低热阻是为了使得功率模块在125℃以上的工作结温下产生较低的模块翘曲变形与应力累计，提高模块的可靠性。但在实际使用中，半桥功率模块或全桥功率模块需要进行功率测试，即采用两个半桥或一个全桥的功率模块，进行dc/dc、dc/ac或ac/dc等不同电压转换电路测试，并测量效率和功率密度。在对功率模块进行功率测试时，插针式sic模块需要在针状端子处连接一个pcb电路板，第一半桥的输入侧需要外接输入电容，第二半桥的输出侧需要外接输出电容，两个半桥的输出中点处需要外接负载电感。此外，还需要在输入和输出侧保留有测量电压的孔径便于实时捕获电压值。

2、sic功率模块的应用功率往往在几kw到几十kw，需要大容量的电容和电感，大容量负载电感的体积降低了搭建的电压转换电路的功率密度，同时驱动板和控制板常常以线缆连接的方式进行驱动和控制，导致整机的功率密度进一步减小。并且，传统功率测试连接的输入端子和输出端子之间的pcb铜层走线往往不对称，输入输出电容与大电感布局不对称，一是在高频开关下会引入额外的寄生电感路径，导致电压过冲增加；二是sic功率模块中传统的功率测试由于电压和电流较大，导致buck电路中高频开关中点电位带来较大的dv/dt，引起磁路的耦合干扰效应，影响驱动和控制的电压信号稳定性。因此传统的功率测试常采用走线式驱动和控制布局，但较长的走线会在驱动回路引入额外寄生电感，导致开关速度变慢，功率损耗变大；三是pcb电路板和大电容、大电感的引入会导致功率模块体积增大，降低功率密度。

技术实现思路

1、为解决传统功率模块功率测试样机在大电压、大电流和高开关速度下开关器件上过电压大，传统接线式驱动回路寄生电感较大且容易受干扰、降低了样机的效率，功率测试样机布局不对称而导致的功率模块芯片电流不均衡、降低功率模块可靠性的问题，同时进一步提高功率测试样机的功率密度和效率，本申请提供一种用于针状端子sic功率模块的高功率密度对称分布式buck-boost功率测试样机

2、为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

3、一种用于针状端子sic功率模块的高功率密度对称分布式buck-boost功率测试样机，包括：功率测试pcb板、功率模块、输入滤波电容组、输出滤波电容组、输入解耦电容组、输出解耦电容组、负载电感、第一半桥驱动控制板、第二半桥驱动控制板和翅片散热器；

4、功率模块和负载电感纵向设置在功率测试pcb板的第一面的中间区域；

5、第一半桥驱动控制板和第二半桥驱动控制板分别垂直连接于功率模块的两侧，使得驱动控制板电流方向与功率板电流方向相互垂直；

6、输入滤波电容组和输出滤波电容组对称设置在第一面的两侧区域；

7、输入解耦电容组和输出解耦电容组对称设置在功率测试pcb板的第二面上功率模块的针状端子的两侧区域，第一面和第二面为功率测试pcb板相对的两面；

8、翅片散热器设置在功率模块上。

9、进一步地，功率测试pcb板对应设置有：

10、功率模块连接区域，用于连接功率模块；

11、功率端子连接孔，用于与电源连接；

12、信号测试孔，用于与测量设备连接；

13、滤波电容连接区域，用于与输入滤波电容组和输出滤波电容组连接；

14、解耦电容连接区域，用于与输入滤波电容组和输出滤波电容组连接；

15、电感连接孔，用于与负载电感连接；

16、驱动板连接孔，用于与第一半桥驱动控制板和第二半桥驱动控制板垂直连接。

17、进一步地，功率模块连接区域包括：功率连接孔和信号连接孔；

18、功率连接孔用于建立功率测试pcb板与功率模块的第一半桥和第二半桥的正负电极以及输出电极之间的电连接；

19、信号连接孔用于建立功率测试pcb板与功率模块的第一半桥和第二半桥的驱动信号电连接。

20、进一步地，功率端子连接孔包括：功率模块的第一半桥正负电极功率端子连接孔和第二半桥正负电极功率端子连接孔。

21、进一步地，还包括：

22、第一电阻连接孔，用于建立功率测试pcb板与输入、输出滤波电容均压电阻之间的连接；

23、第二电阻连接孔，用于建立功率测试pcb板与输入、输出解耦电容均压电阻之间的连接。

24、进一步地，解耦电容和解耦电容均压电阻均放置在功率模块对应电极附近。

25、进一步地，直插式薄膜滤波电容均压电阻通过第一电阻连接孔连接至功率测试pcb板的第二面。

26、进一步地，功率测试pcb板通过导电金属弯针与驱动控制板垂直相连。

27、进一步地，翅片散热器与功率模块的堆叠高度与负载电感的高度一致。

28、进一步地，功率测试pcb板还设置有：固定孔；固定孔用于与塑料尼龙柱进行连接固定。

29、综上，本发明提供了一种用于针状端子sic功率模块的高功率密度对称分布式buck-boost功率测试样机，其中，功率模块和负载电感纵向设置在功率测试pcb板的第一面的中间区域；第一半桥驱动控制板和第二半桥驱动控制板分别垂直连接于功率模块的两侧，使得驱动控制板电流方向与功率板电流方向相互垂直；输入滤波电容组和输出滤波电容组对称设置在第一面的两侧区域；输入解耦电容组和输出解耦电容组对称设置在功率测试pcb板的第二面上功率模块的针状端子的两侧区域，第一面和第二面为功率测试pcb板相对的两面；翅片散热器设置在功率模块上。本发明将功率模块的两个半桥电路通过两组对称的滤波和解耦电容，以及对称分布式的大容量负载电感集中于一块pcb测试板上，同时将驱动控制板通过金属导电弯针垂直连接于针状端子sic功率模块的左右两侧，驱动控制板电流方向与功率板电流方向相互垂直，以最大程度地降低功率损耗和变化的电压电流产生的磁场带来的耦合干扰，同时在功率模块下方放置翅片散热器，其与功率模块的高度之和与电感高度相近，充分利用空间，提高buck-boost功率测试样机的功率密度。

技术特征：

1.一种用于针状端子sic功率模块的高功率密度对称分布式buck-boost功率测试样机，其特征在于，包括：功率测试pcb板、功率模块、输入滤波电容组、输出滤波电容组、输入解耦电容组、输出解耦电容组、负载电感、第一半桥驱动控制板、第二半桥驱动控制板和翅片散热器；

2.根据权利要求1所述的用于针状端子sic功率模块的高功率密度对称分布式buck-boost功率测试样机，其特征在于，所述功率测试pcb板对应设置有：

3.根据权利要求2所述的用于针状端子sic功率模块的高功率密度对称分布式buck-boost功率测试样机，其特征在于，所述功率模块连接区域包括：功率连接孔和信号连接孔；

4.根据权利要求2所述的用于针状端子sic功率模块的高功率密度对称分布式buck-boost功率测试样机，其特征在于，所述功率端子连接孔包括：所述功率模块的第一半桥正负电极功率端子连接孔和第二半桥正负电极功率端子连接孔。

5.根据权利要求2所述的用于针状端子sic功率模块的高功率密度对称分布式buck-boost功率测试样机，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的用于针状端子sic功率模块的高功率密度对称分布式buck-boost功率测试样机，其特征在于，解耦电容和解耦电容均压电阻均放置在所述功率模块对应电极附近。

7.根据权利要求5所述的用于针状端子sic功率模块的高功率密度对称分布式buck-boost功率测试样机，其特征在于，直插式薄膜滤波电容均压电阻通过所述第一电阻连接孔连接至所述功率测试pcb板的第二面。

8.根据权利要求1或2所述的用于针状端子sic功率模块的高功率密度对称分布式buck-boost功率测试样机，其特征在于，所述功率测试pcb板通过导电金属弯针与驱动控制板垂直相连。

9.根据权利要求1所述的用于针状端子sic功率模块的高功率密度对称分布式buck-boost功率测试样机，其特征在于，所述翅片散热器与所述功率模块的堆叠高度与所述负载电感的高度一致。

10.根据权利要求1所述的用于针状端子sic功率模块的高功率密度对称分布式buck-boost功率测试样机，其特征在于，所述功率测试pcb板还设置有：固定孔；所述固定孔用于与塑料尼龙柱进行连接固定。

技术总结本发明提供了一种用于针状端子SiC功率模块的高功率密度对称分布式Buck‑Boost功率测试样机，属于功率模块测试技术领域。包括功率测试PCB板、功率模块、输入和输出滤波电容组、输入和输出解耦电容组、负载电感、第一半桥驱动控制板、第二半桥驱动控制板和翅片散热器。本发明将功率模块的两个半桥电路通过两组对称的滤波和解耦电容，以及对称分布式的大容量负载电感集中于一块PCB测试板上，同时将驱动控制板垂直连接于功率模块的左右两侧，驱动控制板电流方向与功率板电流方向相互垂直，以最大程度地降低功率损耗和耦合干扰，同时在功率模块下方放置翅片散热器，以最大程度地降低功率损耗和高频电磁干扰，提高功率密度和效率。技术研发人员：何智鹏,吴越,陈材,周月宾,韦苏航,朱双喜,刘佳欣,袁智勇,李巍巍受保护的技术使用者：南方电网科学研究院有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10