整流电路制造技术

本发明专利技术涉及一种整流电路。本发明专利技术涉及一种用于利用彼此平行地取向的板22、23a、b来提供电流的功率构件，所述板22、23a、b与被嵌入到构件载体21中的功率半导体25的电流输入端和电流输出端相连。因此，可以控制例如用于电阻焊接的高电流，而过多的损耗热量不导致整个装置的温度提高并且因此不导致预期使用寿命的减少。

【技术实现步骤摘要】
整流电路
本专利技术涉及一种用于提供强电流、尤其是如在工业过程中或者在有生产能力的机器中所需的电流的整流电路。
技术介绍
在EP1921908B1中示出了一种用于提供强电流的装置。这里，图1以侧视图示意性地阐明要将在这种装置中出现的热损耗排出花费有多高。在其中使用多个功率半导体的更复杂的电路的情况下，花费相应地提高。在此，除了材料花费之外，也还要注意针对安装、维护和修理的花费。这里所示出的装置的附加的缺点是：从功率模块的角度来看，散热仅仅向下进行。此外，该装置的结构高度被构建得对于热传输不利，因为层厚度越高，从功率模块的散热就表现得越难。因而，总体上，特别在使用高电流时不应推荐所示出的装置。压力接触的使用同样是不利的，因为所述压力接触在接合该装置时需要很高的机械拉力，这在该装置的环境下需要相应的花费高的机械设备而且需要结构空间。如下装置会是值得期望的，所述装置在可比较的功率的情况下总体上更紧凑地来构造，在没有外部的夹具的情况下也够用并且适合于强电流。
技术实现思路
按照本专利技术，提出了一种按照专利独立权利要求所述的整流电路装置。有利的构建方案是从属权利要求以及随后的说明书的主题。整流电路装置被设计用于强电流。强电流被理解为如例如在电阻焊接中出现的、为了驱动伺服电机、为了驱动有生产能力的机器或者在驱动电动车辆中出现的电流。一般涉及在一位的千安培范围内或者在多位的千安培范围内的、优选地来自于三相电网的电流。尤其是适合于如下应用，在所述应用中，电路从中间电路电压出发借助于逆变器来馈电。该装置尤其是用于工业的电阻焊接，在那里能够出现例如至20kA或者更高的电流。可控制的第一和第二开关机构优选地是功率半导体。每个功率半导体都包括至少一个电流输入端、电流输出端和控制端子。例如可以是金属氧化物场效应晶体管和诸如此类的，或者也可以是IGBT。为了容纳功率半导体，设置有具有印制导线的构件载体。该构件载体是具有导通的连接的电绝缘材料。纤维增强的材料可以被用作绝缘材料、尤其是柔软的材料也可以被用作绝缘材料、尤其是薄膜状的材料也可以被用作绝缘材料。功率半导体完全或者部分地被嵌入到构件载体中，优选地，所述功率半导体全面地或者逐段地由构件载体的材料包围。在特别优选地将所述功率半导体完全嵌入到构件载体中的情况下，所述功率半导体不再是可见的，因为它们处在构件载体的内部中并且在那里与至少一个印制导线层相连。为了实现整流电路，所述功率半导体借助于印制导线彼此接线。该整流电路例如可以被实现为中点电路、桥电路或者变路电路（Wechselwegschaltung）。优选地，该整流电路被设置用于逆变或者整流或者用于变流。优选地，该整流电路被设置用于将交流整流成直流。本专利技术的优点基于按照本专利技术的结构，可以显著降低在运行整流器期间形成的损耗功率。基于按照本专利技术的结构而得到紧凑的整流器，所述整流器可以轻易地被集成到壳体中并且借此可以在现场轻易地被安装或者被更换。优选地，壳体根据盘单元（Scheibenzelle）的类型来实现，整流器完全被集成到该盘单元中。这样的盘单元可以轻易地被操作、被存放或者被嵌入。然而，壳体也可以得到每个其它的对应于应用情况的形状，优选地其平坦地来构造并且配备有圆形或者长方形。借助于将功率半导体和/或印刷导线嵌入到构件载体中，可以补偿和减小在运行期间由于损耗热量而形成的构件的和/或构件载体的热变形。整个装置在运行期间遭受的机械负载与此相应地是更小的。优选地，具有独立的壳体、优选地具有CAN壳体的半导体被用作功率半导体。因此，按照本专利技术的整流器可以利用较少花费的用于约束或者锁住整流器的机械设计被布置在其使用位置处，并且替换基于单个构件的、诸如整流二极管的整流电路，所述单个构件一般伴随有高的损耗功率并且它们的安装花费由于必要的复杂的机械压力接触技术而是高的并且需要很多空间。优选地，构件载体包括多个重叠地布置的构件载体层或者印制导线层。为了该目的，构件载体可以多层地来构造、即该构件载体可以包括多个印制导线层，所述多个印制导线层可以借助于通孔接触彼此相连。优选地，电流输入端与第一层相连并且电流输出端与第二层相连。控制输入端可以与第三层相连，其中所述第三层优选地被布置在第一与第二层之间。每个控制输入端也可以与自己的印制导线层相连，所述印制导线层优选地被布置在第一层与第二层之间。然而，原则上，其它的连接也能够是可实现的。因此，例如可以将控制输入端与第一或者第二层相连，并且可以将电流输入端/电流输出端或功率半导体端子与分别其它的层相连。也可以设置多于或少于三层。构件载体的材料厚度被设计为，使得所述材料厚度还在足够的稳定性的情况下具有尽可能小的热阻。由此，该构件载体也变得机械上略微柔韧的、几乎不存储热量并且可以补偿由于放热而出现的机械应力。有利地，控制端子被布置成，使得用于操控构件载体上的控制端子的功率半导体的控制线路基本上是同样的或是彼此对称的。这尤其是至少关于印制导线方位、印制导线规格和印制导线形状适用。为了例如将焊接电流与特定的焊接任务最优地适配，可以制订在焊接开始时的电流升高或者也可以制订在焊接任务结束时的电流下降。为此，快速地开关电流是必要的，以便焊接电流脉冲可以尽可能如预先给定的那样来实现。借助于按照本专利技术的关于控制线路的提议，可以确保借助于被优化的印制导线方位对功率半导体的快速开关。优选地，整流器包括用于在输入侧将整流电路连接到变压器绕组上并且用于在输出侧将整流电路连接到负载上的机构。借此，整流器例如可以轻易地被集成到现有的应用（诸如电阻焊接应用）中。优选地，整流电路被实现为中点电路。因此，也可以将在输出侧的负载连接到在次级侧的变压器绕组的中间接头上。于是，利用仅仅两个功率半导体就足够。特别优选地，用于操控功率半导体的操控装置至少部分地被嵌入到构件载体中，或者被布置在构件载体上，并且借助于印制导线与控制端子相连以及尤其是被布置在导电板之间（机械保护）。该操控装置生成操控脉冲，借助于所述操控脉冲可接通功率半导体。该操控装置也还可以承担更复杂的任务、诸如整流器的状态监控。优选地，构件载体包括数据接口（例如现场总线接口或者无线电接口），这样，附加地存在如下可能性：操控装置可以与上级的装置进行通信并且得到针对操控的指令。在电阻焊接的情况下，例如借助于脉冲来进行焊接。因此，为了实现具有相应的电流值的预热时间或者后热时间，并且为了实现焊接脉冲，该操控装置例如可以自给自足地或者与上级的焊接控制互相配合地承担对功率半导体的操控。为了将例如焊接电流与特定的焊接任务最优地适配，可以制订在焊接开始时的电流升高或者也可以制订在焊接任务结束时的电流下降。因此，总焊接时间可以通过输入脉冲数目多次地由操控装置来重复。优选地，构件载体被布置在至少一个导电的电流输入板（第一或者第二导电板）与至少一个导电的电流输出板（第二或者第一导电板）之间，并且基本上平行于两个导电板地来取向。两个功率半导体的电流输入端优选地与电流输入板导电相连，或两个功率半导体的电流输出端优选地与电流输出板导电相连。优选地，或者两个功率半导体的电流输入端分别与共同的或者单独的电流输入板导电相连，和/或两个功率半导体的电流输出端分别与共同的或者单独的电流输出板导电相连。由此，之前所提及的盘单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
针对强电流（I）、尤其是用于工业的电阻焊接的强电流（I）的整流电路装置，所述整流电路装置具有构件载体（21）并且具有针对强电流（I）的分别具有自己的控制端子的可控制的第一和第二开关机构（11、12、25），其中所述开关机构（11、12、25）至少部分地、优选地完全地被嵌入到构件载体（21）中，其中所述构件载体（21）在导电的第一导电板（22）与导电的第二导电板（23a、23b）之间基本上与两个导电板（22，23a、23b）平行地来布置，其中两个开关机构（11、12、25）都彼此接线到整流电路并且与导电板（22，23a、23b）相连，使得整流电路的输出端借助于所述第一或者第二导电板（22，23a、23b）来实现，并且整流电路的输入端借助于所述第二或者第一导电板（23a、23b，22）来实现。

【技术特征摘要】
2015.12.17 EP 15200687.01.针对强电流（I）、尤其是用于工业的电阻焊接的强电流（I）的整流电路装置，所述整流电路装置具有构件载体（21）并且具有针对强电流（I）的分别具有自己的控制端子的可控制的第一和第二开关机构（11、12、25），其中所述开关机构（11、12、25）至少部分地、优选地完全地被嵌入到构件载体（21）中，其中所述构件载体（21）在导电的第一导电板（22）与导电的第二导电板（23a、23b）之间基本上与两个导电板（22，23a、23b）平行地来布置，其中两个开关机构（11、12、25）都彼此接线到整流电路并且与导电板（22，23a、23b）相连，使得整流电路的输出端借助于所述第一或者第二导电板（22，23a、23b）来实现，并且整流电路的输入端借助于所述第二或者第一导电板（23a、23b，22）来实现。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述构件载体（21）包括多个线路层，其中优选地，所述整流电路的输入端与第一线路层相连，并且所述整流电路的输出端和与所述第一线路层分开的第二线路层相连，并且其中控制端子与至少一个其它的线路层相连，所述至少一个其它的线路层优选地被布置在所述第一线路层与所述第二线路层之间，使得所述控制端子能够优选地彼此分开地借助于所述其它的线路层来操控。3.根据上述权利要求之一所述的装置，其中基本上同样地、优选地彼此对称地布置的控制线路被设置用于在所述构件载体（21）上操控所述控制端子。4.根据上述权利要求之一所述的装置，其中包括用于在输入侧连接到变压器绕组（18b）上和用于在输出侧连接到负载（13）上的机械...

【专利技术属性】
技术研发人员：L卢格，M施坦布雷歇尔，O特劳特曼，R肖尔茨，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE