一种高性能GaN控制器及驱动总成安装结构的制作方法

本发明涉及电驱动领域，尤其是涉及一种高性能gan控制器及驱动总成安装结构。

背景技术：

1、随着新能汽车技术的不断发展，电动汽车的市场需求量愈来愈多，其动力系统的驱动性能需求也越来越显著。电机控制器作为驱动电机的电流逆变单元，对整车动力输出性能起着至关重要的作用。早期的电机控制器普遍采用igbt模块进行驱动，igbt模块因为工作电压小、开关频率低、电流损耗大等问题，导致了控制器普遍效率较低，输出功率能力受限。相比于igbt模块，现在市场也有部分整车厂企业着力于碳化硅功率模块的推广和使用。碳化硅模块，其开关频率可达30khz，工作电压高、损耗小、功率密度高，可以一定程度上提高电机控制器的效率和功率密度，但这种碳化硅系统的成本较为昂贵，是igbt模块的8-10倍，其经济成本不佳，而且碳化硅模块更适合应用在大功率和高压电驱动系统当中，性价比会更高，对于一些中低压系统和成本经济性更好、效率更高、功率密度要求更高的场合则更适合选用gan器件模块。

2、gan半导体，相对于碳化硅模块，具备开关频率高、开关损耗低、功率密度大的特点，且其成本相对于igbt和碳化硅模块更加经济，是替代igbt和碳化硅模块的不错选择。然而，gan半导体存在着发热和电磁干扰的问题，在应用与高压的新能源汽车环境中时，由于面临的电磁热环境更加复杂，其存在着不可控性，导致故障率高，为了解决该问题，现有技术通常是通过设计更大的间距，设置更加独立的模块，但是这无疑又导致了整个控制器的体积较大，不利于小型化。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了提供一种高性能gan控制器及驱动总成安装结构，通过将高开关频率、低开关损耗的gan半导体集成到一张载流pcb板上，且针对gan半导体高功率密度和高开关频率的特点，设计匹配的gan半导体的gan冷却盖板和gan辐射隔离板，实现了对gan半导体的热管控和电磁辐射抑制，达成了gan大功率输出性能的使用需求，从而实现小型化。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种高性能gan控制器，包括：

4、安装载体组件、密封盖、gan载流板组件、gan信号解码板和三相动力组件，

5、所述安装载体组件包含安装载体和设于安装载体上的dc动力插件，所述gan载流板组件包括gan载流板、gan辐射隔离板和gan冷却盖板，所述gan载流板包括载流pcb板，以及设于pcb板上的gan半导体和ac载流端子，

6、所述gan辐射隔离板固定在gan载流板上方，所述gan冷却盖板固定在gan载流板下方，所述gan载流板组件位于安装载体组件的底部，所述gan信号解码板位于gan载流板组件的上方，所述三相动力组件位于安装载体组件的一侧，所述gan载流板组件与安装载体组件的dc动力插件电气连接，所述三相动力组件与gan载流板组件的ac载流端子电气连接。

7、所述安装载体组件还包括入水管和滤噪磁圈，所述安装载体内部设有矩形的电容槽，所述电容槽的一侧平行设有储液池，所述储液池与入水管相贯通，所述储液池的一端连接所述滤噪磁圈，所述dc动力插件从滤噪磁圈中穿过。

8、所述dc动力插件位于安装载体组件的一侧下方，呈倾斜式姿态。

9、所述gan载流板还包括、gan驱动针脚、稳流电容单元、橡胶圈和滤噪电容，所述ac载流端子共设有多个，

10、gan驱动针脚为两个圆形pin针，所述圆形pin针之间套有用于绝缘隔离的橡胶块，多个ac载流端子并排布置在载流pcb板的一侧边缘处，

11、所述载流pcb板另一个边缘处设有用于与dc动力插件电气连接的dc输入孔，所述gan驱动针脚连接gan半导体，所述载流pcb板底部围绕gan半导体设有一矩形橡胶圈，所述稳流电容单元和滤噪电容设于橡胶圈侧边处。

12、所述gan半导体为一方形结构电子器件，包括gan半导体基体和设于gan半导体基体上表面的gan半导体散热铜片，所述gan半导体散热铜片与gan冷却盖板接触。

13、所述gan冷却盖板为长方形散热针板结构，底部设有散热针柱，所述gan冷却盖板上表面设有三片导热陶瓷板，所述导热陶瓷板表面涂上导热硅脂并贴紧gan半导体。

14、所述gan信号解码板包含信号解码电路板和板载电流检测器，所述控制信号解码电路板上设有电流检测孔，所述电流检测孔底部集成有板载电流检测器。

15、所述三相动力组件包含三相动力包塑组件和三相铜管，所述三相铜管通过锡焊方式固定在三相动力包塑组件顶部铜排位置。

16、一种驱动总成安装结构，包括gan控制器、驱动电机和减速器，其特征在于，所述gan控制器采用如上述的gan控制器，

17、所述减速器固定在驱动电机前端面，并通过花键与驱动电机主轴机械连接；所述gan控制器位于驱动电机上方，固定在驱动电机的电机后端盖和电机机壳上，所述gan控制器的电控出水口和驱动电机的电机入水口相贯通。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

19、1、通过将高开关频率、低开关损耗的gan半导体集成到一张载流pcb板上，且针对gan半导体高功率密度和高开关频率的特点，设计匹配的gan半导体的gan冷却盖板和gan辐射隔离板，实现了对gan半导体的热管控和电磁辐射抑制，达成了gan大功率输出性能的使用需求，从而实现小型化。

20、2、通过将gan半导体集成在gan载流板上，并在载流板组件上集成了gan冷却盖板结构，同时配合安装载体内设置的储液池，实现了gan半导体的冷却。最终，在安装载体的gan载流板组件的上方，叠层式布置了gan信号解码板，实现驱动控制系统的结构布局，满足了高性能gan控制器的结构使用需求。

技术特征：

1.一种高性能gan控制器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种高性能gan控制器，其特征在于，所述安装载体组件(1)还包括入水管(13)和滤噪磁圈(14)，所述安装载体(11)内部设有矩形的电容槽(11a)，所述电容槽(11a)的一侧平行设有储液池(11b)，所述储液池(11b)与入水管(13)相贯通，所述储液池(11b)的一端连接所述滤噪磁圈(14)，所述dc动力插件(12)从滤噪磁圈(14)中穿过。

3.根据权利要求1所述的一种高性能gan控制器，其特征在于，所述dc动力插件(12)位于安装载体组件(1)的一侧下方，呈倾斜式姿态。

4.根据权利要求1所述的一种高性能gan控制器，其特征在于，所述gan载流板(31)还包括、gan驱动针脚(31b)、稳流电容单元(31e)、橡胶圈(31f)和滤噪电容(31g)，所述ac载流端子(31c)共设有多个，

5.根据权利要求1所述的一种高性能gan控制器，其特征在于，所述gan半导体(31d)为一方形结构电子器件，包括gan半导体基体(31d1)和设于gan半导体基体(31d1)上表面的gan半导体散热铜片(31d2)，所述gan半导体散热铜片(31d2)与gan冷却盖板(33)接触。

6.根据权利要求1所述的一种高性能gan控制器，其特征在于，所述gan冷却盖板(33)为长方形散热针板结构，底部设有散热针柱，所述gan冷却盖板(33)上表面设有三片导热陶瓷板(33b)，所述导热陶瓷板(33b)表面涂上导热硅脂并贴紧gan半导体(31d)。

7.根据权利要求1所述的一种高性能gan控制器，其特征在于，所述gan信号解码板(4)包含信号解码电路板(41)和板载电流检测器(42)，所述控制信号解码电路板(41)上设有电流检测孔(41a)，所述电流检测孔(41a)底部集成有板载电流检测器。

8.根据权利要求1所述的一种高性能gan控制器，其特征在于，所述三相动力组件(5)包含三相动力包塑组件(51)和三相铜管(52)，所述三相铜管(52)通过锡焊方式固定在三相动力包塑组件(51)顶部铜排位置。

9.一种驱动总成安装结构，包括gan控制器(a)、驱动电机(b)和减速器(c)，其特征在于，所述gan控制器(a)采用如权利要求1-8中任一所述的gan控制器(a)，

技术总结
本发明涉及一种高性能GaN控制器及驱动总成安装结构，包括：安装载体组件、密封盖、GaN载流板组件、GaN信号解码板和三相动力组件，安装载体组件包含安装载体和设于安装载体上的DC动力插件，GaN载流板组件包括GaN载流板、GaN辐射隔离板和GaN冷却盖板，GaN载流板包括载流PCB板，以及设于PCB板上的GaN半导体和AC载流端子，GaN辐射隔离板固定在GaN载流板上方，GaN冷却盖板固定在GaN载流板下方，GaN载流板组件位于安装载体组件的底部，GaN信号解码板位于GaN载流板组件的上方，三相动力组件位于安装载体组件的一侧，GaN载流板组件与安装载体组件的DC动力插件电气连接，三相动力组件与GaN载流板组件的AC载流端子电气连接。与现有技术相比，本发明具有散热架隔离性能好等优点。

技术研发人员：陈雷,陈登峰,谢鸣锋,张安冉,温小伟,叶茂
受保护的技术使用者：上海汽车电驱动有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4