低电感变换器制造技术

一种变换器，具有这样的技术特点：在变换器相位模件的通路之间配备了一个总线系统，且在各半导体开关和／或电路元件周围形成有多个电位腔。电位腔围绕着半导体开关和电路元件，包括两个彼此相互绝缘地配置具体地说重叠配置的纵向金属片。此外，还可以配备与半导体开关和／或电路元件的接头相连接的横向金属片。电位腔使各空腔中产生仅为中间电路电压一小部分的电位差。总线系统起隔离与中间电路电压相应的高电位差的作用。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业电子学的领域，是以一种变换器为基础的变换器的至少一个相位模件接一个中间电路，且有两个部分装有多个半导体开关以及单向传动和电路元件，半导体开关以及单向传动和电路元件配置在至少两个沿一个通路方向敷设的通路中，由两支路之间的中间抽头形成相位连接。这类变换器在例如欧洲专利申请0660496A2中公开过。该专利申请公开的变换器主要由两叠层构成，一叠层装有多个半导体开关，另一叠层装有多个电路元件，特别是二极管。两叠层巧妙配置成试图设计出电感尽可能小的变换器。为达到此目的，两叠层还彼此并排尽可能接近地配置。但这样做只能做到某种程度，因为若中间电路电压高，则出于安全理由(击穿)，两叠层间的间距就得增大，而这样做又再次使封装后的电路的面积增大，从而又使电感增大。因此，本专利技术的一个目的是提供一种新型变换器，这种变换器设计成即使中间电路电压高时其电感也颇低，从而可以在高时钟频率下驱动。这个目的是通过本专利技术的具体措施达到的。因此，本专利技术的实质是在变换器相位模件的通路之间配备了总线系统，且允许在各半导体开关和/或电路元件周围形成多个电位腔。各电位腔环绕着半导体开关和电路元件。这些电位腔包括两个彼此绝缘特别是重叠配置的纵向金属片。两纵向金属片与有关元件的接头电气和/或机械连接。这种连接可以通过只用连接导线或借助于适当的横向金属片将纵向金属片与各元件连接起来进行。各电位腔使各腔的电位差仅为中间电路电压的一小部分。总线系统对与中间电路电压相应的高电位差起绝缘的作用。在一个典型的最佳实施例中，这一点就可使用绝缘混合剂充填总线系统。绝缘混合剂的绝缘作用比空气好，因而变换器各部分可以配置得彼此更紧密，从而可最大限度地减小封装后电路的面积，同时也最大限度地减小了电感。另一改进措施是在总线系统中加中间电位轨条。中间电位轨条具体用来增加总线系统的机械强度。由于作用到这种轨条上的电位大致上相当于中间电路电压的一半，因而各电位腔之间所需的绝缘电压也就减了一半，这样就可以使布局更为紧凑。本专利技术的其它优点请参阅从属权利要求。结合附图参阅下面的详细说明可以更清楚更全面地理解本专利技术及其伴随的许多优点。附图中附图说明图1示出了本专利技术典型的第一实施例；图2示出了本专利技术典型的第二实施例；图3示出了电位腔的剖面细节。附图中所采用的各编号及其意义在后面的编号一览表中简单介绍。现在参阅附图。附图中同样的编号表示各视图中同样或相应的各部分。图1示出了本专利技术变换器的相位模件。相位模件1包括两个分路，各分路具有串联连接的功率半导体开关2。两分路上的中心抽头形成相位或负荷接头4，负荷即可以接负荷接头4，从而例如形成干线耦合或ASVC装置(ASVC＝高级静态无功伏安补偿)。单向传动和/或电路元件Rs，Cs，Ls，Ds都与功率半导体开关2并联配置。这些元件具体用来保护功率半导体开关2。单向传动或反向电流二极管可与功率半导体开关背对背配置，或如图中所示，可集成在功率半导体开关中。功率半导体开关可以是GTO(可关断晶闸管)、硬驱动GTO、IGBT或其它能快速截止的功率半导体元件。视乎所选用功率半导体元件的类型而定，这时还需要不同的电路元件。这种相位模件1可以接具有正负接头的中间电路7。相位模件和由至少一个相位模件所构成的变换器，其功能是众所周知的，因此这里不再详述。按照图1，功率半导体开关2和其它元件Cs，Rs现在是按两条通路3连接的。为最大限度地减小这种配置方式的电感，最好是取大限度地减小各通路之间所围绕的电路面积。这可通过将各元件配置得尽可能彼此靠近来达到。但这样做在应用高电压的情况是毫无意义的，因为空气隙的绝缘终究是有限的。现在本专利技术以不同的方法来达到上述目的。如图1中所示，各组成部分四周围都是电位腔6。电位腔6是总线系统5配置在两通路3之间的部分。电位腔6实质上由两个导电但不接触、最好重叠的纵向金属片8构成。两纵向金属片可与其四周围各元件的接头电连接和/或机械连接。这种连接使如可借助于连接导线通过简单连接或用两个适当形状的横向金属片9进行。若采用横向金属片，则在串联电路中只需给各毗邻的组成部分分别配备一个横向金属片。横向金属片9还(例如通过钎焊或焊接、螺钉、压力接触等)分别与纵向和横向金属片构成的电位腔中配置的元件接头电连接。这样，电位腔6内即元件周围的电位差仅为中间电路电压的一小部分。总线系统5对高电位差起绝缘作用。因此，通路3可以安置成彼此接近，从而最大限度地减小所围绕的电路面积进而最大限度地减小电感。在图1的典型实施例中，两通路3是为一个相位模件1而设置的。电路元件Ds和Cs配置在一个通路上，反向导电功率半导体开关2配置在另一个通路上。单向传动或反向电流二极管在背对背连接成的反向截止功率半导体开关也可用来代替反向导通功率半导体开关。四个串联连接的功率半导体开关2各自形成一个通路。两部分的中心配备有一个由中心抽头形成的相位接头或负荷接头4。此外，还可以配备电路电阻器Rs和限流(current-rise limiting)电感器Ls使相位模件1完整。各电路元件的数量和性质可根据功率半导体开关的类型选取和确定。图2示出了本专利技术的另一个实施例。在这种情况下，相位模件1在各情况下的一个分路形成通路3。这样，正/负接头和相位接头4配置在通路3的互相相对两端。图2中的实例没有示出各电路元件。各电路元件可配置在单独的通路上，例如正负接头对面或图中所示开关通路3的下面或上面。但图2典型实施例最重要的一点是，各元件同样也要为电位腔6所环绕。电位腔6的设计和图1实例的一样。在上述两实施例中，若用绝缘混合剂充填总线系统可以进一步提高变换器的性能。绝缘混合剂采用Mikadur或类似材料的任何合适材料。采用绝缘混合剂使通路3和总线系统5彼此配置得更紧密从而进一步缩小所围绕的电路面积。引入中心轨条10可提高总线系统5的机械强度。若中心轨条10也接中间电路的中间电位，则可以使所需要的绝缘电压减半。在图1中，中间电位轨条10接电路元件通路的中心接头。在图2的典型实施例中，中间电位由接正负接头的高阻分压器(R，R)构成。绝缘电压的减半使总线系统5从而使通路3甚至更紧密地配置在一起。不然的话，中间电位轨条也可以接相位接头。如图3中所示，纵向金属片8设计成有利的拱形。这样，这些金属片很大幅度地环绕着各有关元件2。除拱形纵向金属片8外也可采用实质上或完全封闭的电位腔。但从低装配成本的角度看，还是采用拱形纵向金属片8有利。总的说来，本专利技术可以进一步减小相位模件的电感，尤其是在应用高电压的场合更是如此。这样可以采用更高的驱动频率。显然，对上述教导是可以进行种种改型和更改的。因此，应该理解的是，在所附权利要求书的范围内，本专利技术是可以用本文中所述以外的方式付诸实施的。编号一览表1.相位模件2.半导体开关3.通路4.相位接头5.总线系统6.电位腔7.中间电路8.纵向金属片9.横向金属片10.中间电位轨条11.绝缘电混合剂Cs，Rs，Ls，Ds电路元件R电阻器权利要求1.一种变换器，其至少一个相位模件(1)接中间电路(7)，且包括两个装有多个半导体开关(2)和单向传动元件和电路元(Cs，Ls，Rs，Ds)的分路，该半导体开关(2)和单向传动元件和电路元件(Cs，Ls，Rs，Ds)配置在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变换器，其至少一个相位模件（１）接中间电路（７），且包括两个装有多个半导体开关（２）和单向传动元件和电路元（Ｃｓ，Ｌｓ，Ｒｓ，Ｄｓ）的分路，该半导体开关（２）和单向传动元件和电路元件（Ｃｓ，Ｌｓ，Ｒｓ，Ｄｓ）配置在至少两个沿一个通路方向敷设的通路（３）上，相位接头（４）由两分路之间的中心抽头形成；其中，第一和第二通路（３）之间配备有总线系统（５），该总线系统（５）形成多个围绕着半导体开关和／或单向传动元件和／或电路元件的电位腔（６）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H格吕宁，
申请(专利权)人：亚瑞亚勃朗勃威力有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]