三相超快恢復(fù)二極管FRED整流橋開(kāi)關(guān)模塊

　　(3)用三相FRED整流橋開(kāi)關(guān)模塊替代分立的SR三相整流橋模塊和機(jī)械接觸器，非但能減少和縮短它們間的相互聯(lián)線，而且大大縮小了體積，這十分有利于空間要求十分嚴(yán)格，可靠性要求很高的軍事、航天、航空領(lǐng)域以及艇、船等特殊應(yīng)用領(lǐng)域，達(dá)到簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，提高裝置模塊化程度。

　　3.3主要技術(shù)參數(shù)

　　4 模塊的制作工藝技術(shù)

　　4.1簡(jiǎn)化的焊接工藝

　　模塊制作技術(shù)的核心技術(shù)是焊接工藝，目前存在著熱板焊接工藝、回流(隧道爐)焊接工藝、真空焊接工藝以及真空加氣體保護(hù)焊接工藝等。本公司從2004年開(kāi)始研發(fā)和小批量生產(chǎn)FRED模塊時(shí)，采用了適合規(guī)模生產(chǎn)的氫(H2)、氮(N2)混合氣體保護(hù)、鋁絲健合、高低溫二次隧道爐和熱板爐焊接工藝，并取得了一定的成果。但考慮到FRED高頻芯片結(jié)構(gòu)不同于IGBT和功率MOSFET結(jié)構(gòu)的現(xiàn)實(shí)，在解決了一次焊接工裝模具的設(shè)計(jì)和制造后，找出了隧道爐各區(qū)的分布溫度、焊接溫度、焊接時(shí)間和傳送帶速度之間的最佳匹配關(guān)系，達(dá)到了精確控制升溫速度，恒溫時(shí)間和冷卻速度等關(guān)鍵焊接工藝參數(shù)后，本項(xiàng)目采用了氫(H2)、氮(N2)混合氣體保護(hù)的隧道爐一次焊接工藝。由二次焊接加鋁絲鍵合工藝改為一次焊成工藝后，使生產(chǎn)周期幾乎縮短(5—8)%，成本降低約6%，還可不用購(gòu)置價(jià)格昂貴的鋁絲鍵合設(shè)備和熱板爐，大大節(jié)約了投資。同時(shí)還可減少一些不必要的、且預(yù)留隱患的鋁絲鍵合工藝，因?yàn)閷?shí)踐表明，鋁絲鍵合點(diǎn)的脫落和虛焊以及因鋁絲的長(zhǎng)短、數(shù)量、鍵合點(diǎn)位置等因高頻趨膚效應(yīng)和互感效應(yīng)使鋁絲過(guò)熱而損壞，是模塊損壞的主要因素。目前本公司正在開(kāi)發(fā)“真空+氣體保護(hù)”焊接工藝，增加焊層厚度，這將大大提高焊接質(zhì)量，達(dá)到無(wú)空洞的100%有效焊層。

　　2)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　圖6和圖7分別示出了“三相FRED整流橋模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)聯(lián)線示意圖”和“DBC板上FRED芯片、SCR

　　芯片及電極引出線示意圖”，根據(jù)三相整流橋共陽(yáng)和共陰的聯(lián)結(jié)特點(diǎn)，F(xiàn)D1、FD2和FD3采用反燒結(jié)構(gòu)(陽(yáng)極在上、陰極在下)的FRED芯片，而FD4、FD5和FD6采用正燒結(jié)構(gòu)(陰極在上，陽(yáng)極在下)的FRED芯片，并利用DBC板的刻蝕圖形形成三相整流橋的共陽(yáng)和共陰公共聯(lián)線，如圖7所示，因而模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化，聯(lián)線數(shù)減少、工藝簡(jiǎn)化、使進(jìn)出電極并行，有利于降低寄生電感，使模塊工作穩(wěn)定可靠。

　　5.結(jié)束語(yǔ)

　　2006年常州瑞華電力電子器件有限公司研發(fā)成功的“變頻器專(zhuān)用多功能集成模塊”(型號(hào)為MDST)是由六個(gè)普通整流二極管(SR)和一個(gè)晶閘管(SCR)組成，其內(nèi)部電聯(lián)接原理圖如圖1所示，它已廣泛用于VVVF變頻器、大功率SMPS、UPS、高頻逆變焊機(jī)以及伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)放大器等具有直流環(huán)節(jié)的變頻裝置，現(xiàn)已批量供用戶(hù)使用，并有部分產(chǎn)品出口，已取得很大成效。用FRED替代SR所構(gòu)成的“三相FRED整流橋開(kāi)關(guān)模塊”(型號(hào)為MFST)亦可用于上述各種變頻裝置內(nèi)，由于FRED具有極好的關(guān)斷特性，可大幅度降低變頻裝置EMI噪聲電平達(dá)15db，若用快恢復(fù)二極管(FRD)替代SR，亦可降低EMI噪聲電平達(dá)10db，這一效應(yīng)將直接影響到變頻裝置內(nèi)抑制或消除EMI干擾的濾波電路內(nèi)電容和電感的設(shè)計(jì)，并使它們的尺寸大大縮小，從而降低裝置的成本和縮小裝置的體積，使變頻裝置的性能提高，工作穩(wěn)定可靠，使變頻裝置更能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)外EMI標(biāo)準(zhǔn)要求。而以晶閘管替代用以短路充電電阻的機(jī)械接觸器，將使變頻裝置的工作壽命延長(zhǎng)，工作更穩(wěn)定更可靠。當(dāng)前，雖然FRED要比SR更貴，而且模塊制作工藝亦將更復(fù)雜，但綜合考慮分析上述優(yōu)點(diǎn)，隨著FRED芯片價(jià)格的進(jìn)一步下降和模塊制造工藝的進(jìn)一步成熟和規(guī)模化生產(chǎn)，這種“三相FRED整流橋開(kāi)關(guān)模塊”將獲得非快發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。本項(xiàng)目已獲國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)列入新型電力電子器件產(chǎn)業(yè)化專(zhuān)項(xiàng)。