三相超快恢復二極管FRED整流橋開關模塊

　　(3)用三相FRED整流橋開關模塊替代分立的SR三相整流橋模塊和機械接觸器，非但能減少和縮短它們間的相互聯線，而且大大縮小了體積，這十分有利于空間要求十分嚴格，可靠性要求很高的軍事、航天、航空領域以及艇、船等特殊應用領域，達到簡化設計，提高裝置模塊化程度。

　　3.3主要技術參數

　　4 模塊的制作工藝技術

　　4.1簡化的焊接工藝

　　模塊制作技術的核心技術是焊接工藝，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焊接工藝等。本公司從2004年開始研發(fā)和小批量生產FRED模塊時，采用了適合規(guī)模生產的氫(H2)、氮(N2)混合氣體保護、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高頻芯片結構不同于IGBT和功率MOSFET結構的現實，在解決了一次焊接工裝模具的設計和制造后，找出了隧道爐各區(qū)的分布溫度、焊接溫度、焊接時間和傳送帶速度之間的最佳匹配關系，達到了精確控制升溫速度，恒溫時間和冷卻速度等關鍵焊接工藝參數后，本項目采用了氫(H2)、氮(N2)混合氣體保護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，使生產周期幾乎縮短(5—8)%，成本降低約6%，還可不用購置價格昂貴的鋁絲鍵合設備和熱板爐，大大節(jié)約了投資。同時還可減少一些不必要的、且預留隱患的鋁絲鍵合工藝，因為實踐表明，鋁絲鍵合點的脫落和虛焊以及因鋁絲的長短、數量、鍵合點位置等因高頻趨膚效應和互感效應使鋁絲過熱而損壞，是模塊損壞的主要因素。目前本公司正在開發(fā)“真空+氣體保護”焊接工藝，增加焊層厚度，這將大大提高焊接質量，達到無空洞的100%有效焊層。

　　2)獨特的結構設計

　　圖6和圖7分別示出了“三相FRED整流橋模塊內部結構聯線示意圖”和“DBC板上FRED芯片、SCR

　　芯片及電極引出線示意圖”，根據三相整流橋共陽和共陰的聯結特點，FD1、FD2和FD3采用反燒結構(陽極在上、陰極在下)的FRED芯片，而FD4、FD5和FD6采用正燒結構(陰極在上，陽極在下)的FRED芯片，并利用DBC板的刻蝕圖形形成三相整流橋的共陽和共陰公共聯線，如圖7所示，因而模塊內部結構設計簡化，聯線數減少、工藝簡化、使進出電極并行，有利于降低寄生電感，使模塊工作穩(wěn)定可靠。

　　5.結束語

　　2006年常州瑞華電力電子器件有限公司研發(fā)成功的“變頻器專用多功能集成模塊”(型號為MDST)是由六個普通整流二極管(SR)和一個晶閘管(SCR)組成，其內部電聯接原理圖如圖1所示，它已廣泛用于VVVF變頻器、大功率SMPS、UPS、高頻逆變焊機以及伺服電機驅動放大器等具有直流環(huán)節(jié)的變頻裝置，現已批量供用戶使用，并有部分產品出口，已取得很大成效。用FRED替代SR所構成的“三相FRED整流橋開關模塊”(型號為MFST)亦可用于上述各種變頻裝置內，由于FRED具有極好的關斷特性，可大幅度降低變頻裝置EMI噪聲電平達15db，若用快恢復二極管(FRD)替代SR，亦可降低EMI噪聲電平達10db，這一效應將直接影響到變頻裝置內抑制或消除EMI干擾的濾波電路內電容和電感的設計，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，使變頻裝置更能滿足國內外EMI標準要求。而以晶閘管替代用以短路充電電阻的機械接觸器，將使變頻裝置的工作壽命延長，工作更穩(wěn)定更可靠。當前，雖然FRED要比SR更貴，而且模塊制作工藝亦將更復雜，但綜合考慮分析上述優(yōu)點，隨著FRED芯片價格的進一步下降和模塊制造工藝的進一步成熟和規(guī)模化生產，這種“三相FRED整流橋開關模塊”將獲得非快發(fā)展和廣泛的應用。本項目已獲國家發(fā)改委批準列入新型電力電子器件產業(yè)化專項。