放电电路以及功率模块的制作方法

本技术涉及电力电子设备，具体而言，涉及一种放电电路以及功率模块。

背景技术：

1、功率电力电子设备中为了满足电磁兼容(electro magnetic compatibility，emc)和开关变换的设计要求存在大量的储能电容，储能电容包括端口电容和内部母线电容。

2、在实际应用中，由于功率电力电子设备常用于高压输入供电场合，当断开高压输入电源连接时，端口电容和内部母线电容储存有能量，会有非常大的电压，有电击风险。特别是可在线更换功率模块单元的中压固态变压器(solid state transformer，sst)系统中，输入电压和内部母线电容电压更高，安全性更为重要。

3、为了将电容上的残留电压放电至安全电压，相关技术中的方式是：给电容并联固定的放电电阻，图1是相关技术中的放电电路的示意图，如图1所示，为端口电容c1和内部母线电容c2分别并联有固定的放电电阻，此种方式虽然可以通过放电电阻将电容上的残留电压放电至安全电压，但是，在电力电子设备的主电路正常的情况下，放电电阻将会引入固定损耗，从而降低开关电源的转换效率。如果增大阻值，虽然电阻损耗下降，但是放电时间延长，而目前的安全设计标准对于放电时间有规定，例如信息技术类设备要求端口2s放电到安全电压，工业级设备端口5s放电到安全电压，也即，一味的增大电阻阻值的设计会跟安全标准抵触。

4、针对相关技术中电力电子设备的储能电容并联的放电电阻会引入较大固定损耗或延长放电时长的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种放电电路以及功率模块，以解决相关技术中在电力电子设备的储能电容并联固定电阻，在电力电子设备断电后通过固定电阻为储能电容放电，存在引入固定损耗较大或延长放电时长的问题。

2、根据本实用新型的一个方面，提供了一种放电电路。该放电电路包括：信号隔离器，包括信号输入部件和信号输出部件；第一放电电路，用于与电力电子设备的输入端的端口电容并联，其中，第一放电电路包括信号输入部件以及与信号输入部件串联的第一电阻；第二放电电路，用于与电力电子设备的母线电容并联，其中，第二放电电路包括开关电路，开关电路包括信号输出部件，开关电路与第二电阻串联形成第一支路，开关电路与第三电阻串联形成第二支路，其中，第一支路和第二支路均用于与母线电容并联，第三电阻的阻值小于第二电阻的阻值，在电力电子设备的输入端接入交流电的情况下第一支路导通，在电力电子设备的输入端断开交流电的情况下第一支路和第二支路均导通。

3、可选的，信号隔离器为变压器，变压器的初级线圈为信号输入部件，变压器的次级线圈为信号输出部件。

4、可选的，开关电路还包括：三极管，三极管的基极和发射极并联在信号输出部件的两端，三极管的集电极与第二电阻的第一端连接，其中，发射极和第二电阻的第二端形成第一支路的两端；稳压二极管，并联在三极管的集电极和发射极的两端；场效应管，场效应管的源极与稳压二极管的正极连接，场效应管的栅极与稳压二极管的负极连接，场效应管的漏极与第三电阻的第一端连接，其中，源极和第三电阻的第二端形成第二支路的两端。

5、可选的，放电电路还包括：滤波电路，设置在次级线圈和三极管之间。可选的，放电电路还包括：第四电阻，连接在次级线圈和三极管之间。

6、可选的，信号隔离器为光电隔离器，光电隔离器的发光二极管为信号输入部件，光电隔离器的光晶体管为信号输出部件。

7、可选的，光晶体管的集电极与第二电阻的第一端连接，光晶体管的发射极和第二电阻的第二端形成第一支路的两端，开关电路还包括：稳压二极管，并联在光晶体管的集电极和发射极的两端；场效应管，场效应管的源极与稳压二极管的正极连接，场效应管的栅极与稳压二极管的负极连接，场效应管的漏极与第三电阻的第一端连接，其中，源极和第三电阻的第二端形成第二支路的两端。

8、可选的，放电电路还包括：滤波电路，设置在发光二极管和第一电阻之间。

9、根据本实用新型的另一方面，提供了一种功率模块。该功率模块包括：依次连接的输入电路、功率器件和输出电路，其中，输入电路用于连接交流电源，输入电路中设置有端口电容和母线电容，功率器件用于将交流电源的电能转换为输出电流，输出电路用于将输出电流输出至待供电的元器件；控制电路，分别与输入电路、功率器件和输出电路连接，用于控制输入电路、功率器件和输出电路的工作；上述任意一项的放电电路，与输入电路并联。

10、本实用新型的放电电路通过信号隔离器，包括信号输入部件和信号输出部件；第一放电电路，用于与电力电子设备的输入端的端口电容并联，其中，第一放电电路包括信号输入部件以及与信号输入部件串联的第一电阻；第二放电电路，用于与电力电子设备的母线电容并联，其中，第二放电电路包括开关电路，开关电路包括信号输出部件，开关电路与第二电阻串联形成第一支路，开关电路与第三电阻串联形成第二支路，其中，第一支路和第二支路均用于与母线电容并联，第三电阻的阻值小于第二电阻的阻值，在电力电子设备的输入端接入交流电的情况下第一支路导通，在电力电子设备的输入端断开交流电的情况下第一支路和第二支路均导通，解决了相关技术中电力电子设备的储能电容并联的放电电阻会引入较大固定损耗或延长放电时长的问题。在电力电子设备的输入端接入交流电的情况下，第一放电电路的第一电阻和第二放电电路的第二电阻接入电路，阻值较大的第一电阻和第二电阻引入的损耗较小，在电力电子设备的输入端断开交流电的情况下，第二放电电路中第三放电电路接入电路，通过阻值较小的第三电阻快速放电，进而达到了在电力电子设备正常工作的情况下不会引入较大的损耗，在断电后快速释放内部母线电容的效果。

技术特征：

1.一种放电电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的放电电路，其特征在于，所述信号隔离器(10)为变压器，所述变压器的初级线圈为所述信号输入部件，所述变压器的次级线圈为所述信号输出部件。

3.根据权利要求2所述的放电电路，其特征在于，所述开关电路(301)还包括：

4.根据权利要求3所述的放电电路，其特征在于，所述放电电路还包括：滤波电路，设置在所述次级线圈和所述三极管(d1)之间。

5.根据权利要求3所述的放电电路，其特征在于，所述放电电路还包括：第四电阻(r4)，连接在所述次级线圈和所述三极管(d1)之间。

6.根据权利要求1所述的放电电路，其特征在于，所述信号隔离器(10)为光电隔离器，所述光电隔离器的发光二极管为所述信号输入部件，所述光电隔离器的光晶体管为所述信号输出部件。

7.根据权利要求6所述的放电电路，其特征在于，所述光晶体管的集电极与所述第二电阻(r2)的第一端连接，所述光晶体管的发射极和所述第二电阻(r2)的第二端形成所述第一支路的两端，所述开关电路(301)还包括：

8.根据权利要求6所述的放电电路，其特征在于，所述放电电路还包括：滤波电路，设置在所述发光二极管和所述第一电阻(r1)之间。

9.一种功率模块，其特征在于，包括：

技术总结
本技术公开了一种放电电路以及功率模块。放电电路包括信号隔离器10；第一放电电路20，与电力电子设备的输入端的端口电容C1并联，包括信号隔离器输入部件以及串联的第一电阻R1；第二放电电路30，与设备母线电容C2并联，包括开关电路，开关电路包括信号隔离器输出部件，开关电路与第二电阻R2串联成第一支路，开关电路与第三电阻R3串联成第二支路，设备输入端接入交流电则第一支路导通，断开交流电则第一支路和第二支路导通。通过本技术，解决了电力电子设备的储能电容并联的放电电阻会引入较大固定损耗或延长放电时长的问题，达到了设备以低能耗正常工作，断电后可以通过放电电阻快速放电的效果。

技术研发人员：张光辉
受保护的技术使用者：维谛技术有限公司
技术研发日：20231130
技术公布日：2024/7/9