高频高压整流模块的制作方法

本发明属于整流模块，具体涉及一种高频高压整流模块。

背景技术：

1、高压二极管模块也称高压硅堆，通常应用于特种高压电力设备中，属于一种特殊电力电子器件。当电压超过100kv以上，高压二极管一般需要至少百只以上的单个二极管串联组成。高压二极管电路完成串联连接以后，通常用环氧树脂将所有二极管全部封装在一个长方体内，长方体其中两个面引出二极管的正负两极，等效为一只高压特性的二级管使用。其电路原理图如图1所示。

2、随着电力电子器的普及，很多高压电源都朝着高频化发展，工作频率从50hz提高到1khz-100khz不等，高频化的高压电源体积小、重量轻应用中有很大的优势。但频率的提高，也导致高压二极模块的开关损耗急剧增加，导致密封于环氧树脂内部的二极管pn结温度过高，导致故障率上升可靠性变差。同时频率的提高，导致高压二极管模块单位时间内电压上升率过快，模块内部二极管单管承受不均匀电压，二极管单管击穿，连锁反应整个二极管模块损坏。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中高压二极管模块内的二极管单管容易被击穿的缺点，提出了一种高频高压整流模块。

2、本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的：一种高频高压整流模块，包括多组相互串联连接的二极管整流单元，所述二极管整流单元包括若干个首尾串联连接的整流二极管，在若干个整流二极管的首尾两端并联有均压电容，所述整流二极管和均压电容的管脚连接点均封装在封装外壳内，整流二极管的pn结外露于封装外壳的一端，均压电容均外露于封装外壳的另一端，整流二极管和均压电容的平面布置均采用非等距斜线布置。

3、上述方案中，每个二极管整流单元都并联有均压电容，整个二极管整流模块的二极管整流单元相对于整流二极管的数量明显减少，以二极管整流单元为单位其耐压值相较于整流二极管大大增加。且由于整流二极管单个个体自身的电气参数的差异化，如果以整流二极管为单位，在高频高压工作状态时，单个整流二极管的开关损耗会急剧增加，而以二极管整流单元为单元，单元内三只整流二极管由于数量较少，串联后的距离较短，高压分布参数相对于一个小单元内部二极管的影响相差不大，小单元内三只二极管接近在均压状态。其内部的整流二极管的电气参数差异可以被均压电容弥补，单个整流二极管的开关损耗会降低，从而提高了整体的二极管整流模块的工作寿命。

4、采用非等距斜线布置整流二极管和均压电容，可以让等电位的两个整流二极管和均压电容尽量靠近一些，让非等电位的两个整流二极管或均压电容尽量远离以增加绝缘距离有效避免放电提升可靠性。

5、作为优选，所述二极管整流单元中的整流二极管数量为三个。如果超过三只，二极管整流单元内的均压电压提高，会导致二极管整流单元内的每只整流二极管也会存在均压问题，二极管整流单元内整流二极管的数量越多，二极管整流单元内均压效果越差。如果一个均压电容并联的整流二极管数量减小，则均压电容的总体数量就会增加， 那么整个二极管整流模块的成本也随之增加，二极管整流单元中的整流二极管数量为三个是考虑经济性和均压性相互平衡的最佳选择。

6、作为优选，所述整流二极管和均压电容均布置在pcb板上，整流二极管和均压电容分别位于pcb板的两侧。

7、作为优选，所述整流二极管之间、整流二极管和均压电容之间通过各自的管脚直接电性连接，电性连接点都封装在封装外壳内。

8、作为优选，所述封装外壳内灌装有环氧树脂作为封装主体。

9、作为优选，所述非等距斜线布置为从封装外壳的长度方向一端向另一端来回等距折返形成等距三角波形状，在三角波形状的直线上的器件等距排列。

10、作为优选，排列在同一条直线上的整流二极管为同一个二极管整流单元的整流二极管，排列在同一直线上的整流二极管数量为二极管整流单元所包含的整流二极管的整数倍。

11、作为优选，单只整流二极管的耐压值为x，位于同侧的三角波形相邻端部的两个整流二极管之间的最小电气绝缘距离为l，这两个整流二极管之间串联的整流二极管数量为y，则三角波形相邻端部的两个整流二极管之间串联后的耐压值为(y+2)*x，l=,n为两个导电部件之间每1000v所需要的最小电气间隙值。

12、作为优选，整流二极管和均压电容均竖向设置在封装外壳上。单位空间内能够分布更多的整流二极管和均压电容，使整个整流模块的体积更小。

13、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

14、每个二极管整流单元都并联有均压电容，整个二极管整流模块的二极管整流单元相对于整流二极管的数量明显减少，以二极管整流单元为单位其耐压值相较于整流二极管大大增加。且由于整流二极管单个个体自身的电气参数的差异化，如果以整流二极管为单位，在高频高压工作状态时，单个整流二极管的开关损耗会急剧增加，而以二极管整流单元为单位，其内部的整流二极管的电气参数差异可以被均压电容弥补，单个整流二极管的开关损耗会降低，从而提高了整体的二极管整流模块的工作寿命；

15、采用非等距斜线布置整流二极管和均压电容，可以让等电位的两个整流二极管和均压电容尽量靠近一些，让非等电位的两个整流二极管或均压电容尽量远离以增加绝缘距离有效避免放电提升可靠性。

技术特征：

1.一种高频高压整流模块，其特征在于，包括多组相互串联连接的二极管整流单元，所述二极管整流单元包括若干个首尾串联连接的整流二极管（3），在若干个整流二极管（3）的首尾两端并联有均压电容（2），所述整流二极管（3）和均压电容（2）的管脚连接点均封装在封装外壳（1）内，整流二极管（3）的pn结（31）外露于封装外壳（1）的一端，均压电容（2）均外露于封装外壳（1）的另一端，整流二极管（3）和均压电容（2）的平面布置均采用非等距斜线布置。

2.根据权利要求1所述的高频高压整流模块，其特征在于，所述二极管整流单元中的整流二极管（3）数量为三个。

3.根据权利要求1所述的高频高压整流模块，其特征在于，所述整流二极管（3）和均压电容（2）均布置在pcb板上，整流二极管（3）和均压电容（2）分别位于pcb板的两侧。

4.根据权利要求3所述的高频高压整流模块，其特征在于，整流二极管（3）和均压电容（2）均竖向设置在封装外壳（1）上。

5.根据权利要求1所述的高频高压整流模块，其特征在于，所述整流二极管（3）之间、整流二极管（3）和均压电容（2）之间通过各自的管脚直接电性连接，电性连接点都封装在封装外壳（1）内。

6.根据权利要求5所述的高频高压整流模块，其特征在于，所述封装外壳（1）内灌装有环氧树脂作为封装主体。

7.根据权利要求1所述的高频高压整流模块，其特征在于，所述非等距斜线布置为从封装外壳（1）的长度方向一端向另一端来回等距折返形成等距三角波形状，在三角波形状的直线上的器件等距排列。

8.根据权利要求7所述的高频高压整流模块，其特征在于，排列在同一条直线上的整流二极管（3）为同一个二极管整流单元的整流二极管（3），排列在同一直线上的整流二极管（3）数量为二极管整流单元所包含的整流二极管（3）的整数倍。

9.根据权利要求7所述的高频高压整流模块，其特征在于，单只整流二极管的耐压值为x，位于同侧的三角波形相邻端部的两个整流二极管之间的最小电气绝缘距离为l，这两个整流二极管之间串联的整流二极管数量为y，则三角波形相邻端部的两个整流二极管之间串联后的耐压值为(y+2)*x，l=,n为两个导电部件之间每1000v所需要的最小电气间隙值。

技术总结
本发明针对现有技术中高压二极管模块内的二极管单管容易被击穿的缺点，提出了一种高频高压整流模块，属于整流模块技术领域，包括多组相互串联连接的二极管整流单元，所述二极管整流单元包括若干个首尾串联连接的整流二极管，在若干个整流二极管的首尾两端并联有均压电容，所述整流二极管和均压电容的管脚连接点均封装在封装外壳内，整流二极管的PN结外露于封装外壳的一端，均压电容均外露于封装外壳的另一端，整流二极管和均压电容的平面布置均采用非等距斜线布置。本发明可以单个整流二极管的开关损耗，从而提高了整体的二极管整流模块的工作寿命；采用非等距斜线布置整流二极管和均压电容，可以有效避免放电提升可靠性。

技术研发人员：祝建军,冯超,郑立成,舒贝利,杨浩明,王施之,何鑫源,张佳,徐长青
受保护的技术使用者：浙江大维高新技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15