功率电子设备制造技术

一种功率电子设备，特别为一种变频器，包括：可与交流电源连接的总线桥（Ｖ１），直流电压中间电路和用于产生频率可变交流电压的负载桥（Ｖ２）；其中，主电路（功率级）和控制电路连接在电路板上，其特征在于，所述变频器包括连接在一起的不同电路板（１－３），所述电路板在制造技术上互不相同的基本电路板上实现。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及功率电子设备，尤其是变频器。本技术特别 涉及一种小功率变频器，其中主电路(功率级)和控制电路连接在电 路板上并且优选由风扇冷却。
技术介绍
在小功率变频器(4kW以下)的实施中一般所运用的方法为将整 个变频器设置在同一电路板上。这减小了例如在总装配中将要处理的 部件的数量。不同的变化，例如EMC滤波器，为对于同一电路板的通 常的设置选件。按照常规，该功率范畴的设备的冷却基于在无风扇情 况下的自然空气循环，因此该设备需要大量的可以作为部分外壳(图 1 )的散热片。由于不同的设置方案，所以必须在生产中以及在销售过程中的可 能的存储地点中，对具有不同额定功率的每一个插件保持一些变化。 其自然的结果为增加的存储需要，因为在每一个存储地点每一个方案 都必须具有足够的供给以保持服务能力。保持在电路板上的一些设置选件的预备状态，意味着即使部分板 可以利用简单的技术来实现，也必须将相同的基本技术用于板的全部 表面区域中。例如，控制电路通常要求使用至少4层的板，但是在EMC 部分的区域，可以在两面或甚至仅在一面使用带有铜层的更便宜的电 路板。基于自然空气循环的功率电子设备需要大而重的散热片，其显 著地增加了设备的尺寸和重量。而且，除与散热片相连的功率部件之 外的部件，如电容器，不能#:最理想地冷却，这对其额定值及使用寿 命产生不利影响。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺点，并且l是出一种新型 的用于小功率的功率电子设备、特别是变频器的方案。根据本技术，小功率变频器包括几个电路板，例如三个不同 的电路板，其中可以使用不同的制造技术。而且，根据本技术， 功率部件的冷却通过使用风扇来实现，因此散热片的尺寸被最小化， 而且同时通过由插件形成的空气通道，与连接到散热片上的部件相比 其它部件也可以#皮有效地冷却。本技术的变频器具有如图2中所示的单独的电路插件，其包括形成功率级的功率和滤波器插件，以及应用插件。通过使用本技术的分隔，利用节约成本的同一基本插件获得很容易针对不同的实际应用进行变化的系统，于是从制造过程至销售物流都可以获得很多有益之处。实用新刑地叙述'附图说明以下，将通过一些实施例和附图对本技术进行详细说明。 图l显示了现有技术的变频器；图2描述了在本技术的变频器中的模块插件组合； 图3描述了在本技术的变频器中使用的冷却装置； 图4描述了在本技术的变频器中使用的另 一个冷却装置。具体实施方式图l显示了实施小功率的功率电子设备时通常所使用的方案，其 中所述设备的全部电子部件位于同一电路板Bl上。设备的功率半导体 器件VI连接到厚重的散热片HS，从而被良好地冷却。但是其他功率 部件、如变压器Tl和电容器Cl的冷却，在这种方案下效果;[艮差，并 且这也增加了为达到足够的使用寿命而增大并联部件的尺寸或数量 的设计需要。图2为电压控制的PWM变频器的简化示意图，其包括带有总线 桥Vl的功率插件l (功率)，用于将网络交流电压调整为直流中间电路直流电压；电容器C2，用于过滤直流电压；和负载桥(逆变器)V2， 用于将直流中间电路直流电压转换为频率可变的三相交流电压，该三 相交流电压用于供给三相交流电动机(未图示)。在滤波器插件2 (滤 波器)上的输入电路包括用于抑制高频干涉进入供电网络的电感器L1 和电容器C2。该设备的含有特殊应用电路的用户接口位于应用插件3 (应用)。才艮据本技术，小功率变频器包括例如三个不同的电路板(电 路插件)，其中，可以使用不同的制造技术，并且其可以以不同的方 式设置。本技术的插件组合特点如下1、 功率插件l，其载有变频器(总线桥、负载桥及它们的控制电 路，直流电压中间电路和需要的连接器)的功率级。该插件不管用户 应用而保持相同，该插件的尺寸以及位于其上的部件都仅取决于向电 动机传输的功率。该插件通常由4层技术实现。2、 过滤器插件2，其含有用于抑制高频干涉进入供电网络的部件 (电感器、电容器)。该插件通常利用仅在一面镀铜的电路板而实现。 如果希望，可以在同 一 电路板上设置以实现针对不同的形式的设置选 件，例如做成不具有滤波器部件的馈通插件或具有熔断器的接口插件 (接口/滤波器电路板)。3、 应用插件3，其含有用户应用所需要的控制电路。该插件的容 量不取决于功率，但是，由于变化的用户需要，可以提供几个不同的 插件形式。该插件可以利用例如在两面镀铜的电路板而实现。因此，通过应用本技术的模块插件方案，利用三个不同类型 的插件，获得了易于变化的变频器系列，从而尽管其具有多功能性， 但因为在每一个插件类型中，其成本显著的电路板是通过对有疑问的 情况足够有效的技术而实现的，所以其在成本方面是有利的。图3显示了本技术的变频器中的冷却装置。该冷却基于受迫的空气循环，其是比自然重力空气循环更为有效的冷却方法。小功率 设备中所需的风扇被很普遍地使用，例如在计算机的冷却中，由此使 具有足够长的使用寿命的廉价风扇得以发展。根据如上所述的插件组合，图3中的变频器包括功率插件12(在 本实施例中，功率插件和滤波器插件没有被描述为单独的插件)和应 用插件3。位于功率插件上的功率模块VI包括主电路的全部功率半导 体器件(总线桥和负载桥)，并且具有与其相连的小散热片HS。空气 叶轮风扇将冷却空气垂直吹到散热片中，这就是冷却效果优良以及可 以使用小尺寸散热片的原因。在本技术的冷却方案中，所述插件与设备外壳的侧壁一起形成了空气通道，在冷却空气离开实际的散热片后，所述通道导向所述 冷却空气，从而冷却空气经过在需要冷却的功率插件和滤波器插件上 的其他功率部件(例如电容器、变压器)。通过这种方式，这些部件 也被有效地冷却，这样对于它们的额定值和使用寿命具有良好的效 果。而且，本技术的方案节省了隔离成本，因为散热片和风扇^皮 整体封罩在一个提供了防止接触的塑料外壳(箱体)的内部，从而可 以在主电路的电位下非隔离地放置散热片和风扇。图4显示了本技术的冷却装置的另 一实施例，冷却装置净皮设 置为包括由应用插件3、外壳的侧壁和中间外壳部箱体2限定的隔开 的入口空气通道(空气入口 )，和由功率插件12、外壳的侧壁和中间 外壳部箱体2限定的隔开的出口空气通道(空气出口 )。本技术的不同实施例并不仅限于上述实施例，而是可以在本 技术的权利要求的范围内进行变化，其对于本领域技术人员是显 而易见的。权利要求1、一种功率电子设备，特别为一种变频器，包括可与交流电源连接的总线桥(V1)，直流电压中间电路和用于产生频率可变交流电压的负载桥(V2)；其中，主电路和控制电路连接在电路板上，其特征在于，所述变频器包括连接在一起的不同电路板(1-3)，所述电路板在制造技术上互不相同的基本电路板上实现。2、 根据权利要求1所述的功率电子设备，特别为一种变频器，其特 征在于，所述变频器包括连接在一起的三个不同电路板(1-3)，其中一 个为功率电路板，第二个为接口/滤波器电路板，以及第三个为应用电路 板。3、 根据权利要求2所述的功率电子设备，特别为一种变频器，其特 征在于，功率电路板为4层板。4、 根据权利要求2所述的功率电子设备，特别为一种变频器，其特 征在于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率电子设备，特别为一种变频器，包括：可与交流电源连接的总线桥（Ｖ１），直流电压中间电路和用于产生频率可变交流电压的负载桥（Ｖ２）；其中，主电路和控制电路连接在电路板上，其特征在于，所述变频器包括连接在一起的不同电路板（１－３），所述电路板在制造技术上互不相同的基本电路板上实现。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：里斯托科穆莱宁，蒂莫哈里，
申请(专利权)人：瓦孔厄伊公司，
类型：实用新型
国别省市：FI[芬兰]