[發(fā)明專利]具有第一和第二子系統(tǒng)的功率電子系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210165096.8
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN102800638B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 托馬斯·弗蘭克;賴納·波普;斯特凡·魏斯
• 申請（專利權(quán)）人: 賽米控電子股份有限公司
• 主分類號: H01L23/48
• 分類號: H01L23/48;H01L25/07;H01L23/34
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11219
• 代理人: 楊靖,車文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明描述一種集成功率電子系統(tǒng)，優(yōu)選用于構(gòu)造由此實(shí)現(xiàn)的、變流器（例如三相逆變器）形式的電路裝置。這種系統(tǒng)優(yōu)選應(yīng)用在不同類型的車輛（特別是也在商用車輛）的電驅(qū)動(dòng)裝置中。

背景技術(shù)

基本上公知，這種功率電子系統(tǒng)由各個(gè)功率半導(dǎo)體模塊例如根據(jù)DE?102009037257A1以外部布線即以功率半導(dǎo)體模塊的外部聯(lián)接元件彼此間的連接構(gòu)建。這種系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，可以通過縮放而任意地與所需的功率匹配。然而由此隨之也出現(xiàn)如下缺點(diǎn)：該系統(tǒng)由多個(gè)單個(gè)組件組成，并且因此不能構(gòu)造緊湊的單元。

同樣公知，這種功率電子系統(tǒng)例如根據(jù)DE?10127947A1設(shè)計(jì)為集成的系統(tǒng)。在這種構(gòu)建為三相逆變器的系統(tǒng)中，三個(gè)相分別配屬有自己的開關(guān)設(shè)備，所述開關(guān)設(shè)備與共同的內(nèi)部直流電壓連接彼此連接，并且與外部直流電壓負(fù)載聯(lián)接元件連接。公知，將該直流電壓連接直接與用于所有開關(guān)設(shè)備的共同電容器設(shè)備連接。這種系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，在具有優(yōu)越的電學(xué)特性的同時(shí)具有緊湊的設(shè)計(jì)。然而其含有如下缺點(diǎn)：由于其集成許多組件而不能簡單地進(jìn)行縮放并且由此不能簡單地進(jìn)行與不同功率的匹配。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提出一種功率電子系統(tǒng)，該功率電子系統(tǒng)形成緊湊的單元，并且同時(shí)能夠進(jìn)行簡單縮放，即能夠進(jìn)行與不同的功率的匹配并且也能夠進(jìn)行不同的電路裝置的構(gòu)造。

該目的根據(jù)本發(fā)明通過具有權(quán)利要求1的特征的功率電子系統(tǒng)來解決。優(yōu)選的實(shí)施形式在各自的從屬權(quán)利要求中描述。

所提出的功率電子系統(tǒng)具有：冷卻設(shè)備；至少一個(gè)第一子系統(tǒng)和至少一個(gè)第二子系統(tǒng)，所述至少一個(gè)第一子系統(tǒng)和所述至少一個(gè)第二子系統(tǒng)借助至少一個(gè)內(nèi)部連接設(shè)備彼此符合電路要求地連接；以及朝向冷卻設(shè)備地覆蓋子系統(tǒng)的殼體。優(yōu)選，所有子系統(tǒng)在行列中并排地布置。

所述至少一個(gè)第一子系統(tǒng)具有開關(guān)設(shè)備，該開關(guān)設(shè)備具有冷卻構(gòu)件，絕緣材料體和外部交流電壓負(fù)載聯(lián)接元件。開關(guān)設(shè)備優(yōu)選由電絕緣的襯底形成，該襯底具有布置在其第一主面上的并且符合電路要求地連接的功率半導(dǎo)體器件，所述功率半導(dǎo)體器件構(gòu)造功率電子電路。此外，開關(guān)設(shè)備具有不同極性的內(nèi)部負(fù)載聯(lián)接元件，所述內(nèi)部負(fù)載聯(lián)接元件中的至少一個(gè)與外部交流電壓負(fù)載聯(lián)接元件整體地或分體地連接。

冷卻構(gòu)件在此情況下與襯底的第二主面連接并且在其上與用于導(dǎo)出在那里所出現(xiàn)的廢熱的功率半導(dǎo)體器件熱接觸。冷卻構(gòu)件本身與冷卻設(shè)備導(dǎo)熱地連接。此外，絕緣材料體包圍所配屬的開關(guān)設(shè)備（該開關(guān)設(shè)備可以構(gòu)造為半橋電路），并且將整個(gè)子系統(tǒng)借助緊固件固定到冷卻設(shè)備上。

所述至少一個(gè)第二子系統(tǒng)原則上類似于第一子系統(tǒng)地構(gòu)建，但額外地具有至少一個(gè)外部直流電壓負(fù)載聯(lián)接元件，但是優(yōu)選具有兩個(gè)外部直流電壓負(fù)載聯(lián)接元件，所述外部直流電壓負(fù)載聯(lián)接元件分別適于與相同極性的內(nèi)部負(fù)載聯(lián)接元件連接。

此外，可能有利的是，每個(gè)第一子系統(tǒng)和第二子系統(tǒng)具有自己的電容器設(shè)備，該電容器設(shè)備為其固定而與各自的絕緣材料體連接。于是在此情況下，電容器設(shè)備的接觸設(shè)備與開關(guān)設(shè)備的內(nèi)部負(fù)載聯(lián)接元件極性正確地導(dǎo)電連接。

同樣優(yōu)選的是，所述至少一個(gè)第一子系統(tǒng)和所述至少一個(gè)第二子系統(tǒng)具有帶有自己的從屬的開關(guān)電路板的自己的控制電路。該開關(guān)電路板為其固定而可以與各自的絕緣材料體機(jī)械連接。同樣，該開關(guān)電路板可以與開關(guān)設(shè)備的輔助聯(lián)接元件導(dǎo)電地連接。

備選地，對于多個(gè)子系統(tǒng)而言可能優(yōu)選的是，不依賴于是否涉及第一子系統(tǒng)或第二子系統(tǒng)地設(shè)置有帶有所屬的開關(guān)電路板的共同的控制電路。該電路板于是為其固定也可以與子系統(tǒng)的各自的絕緣體機(jī)械連接。同樣，開關(guān)電路板可以與所配屬的電路設(shè)備的輔助聯(lián)接元件導(dǎo)電連接。

為了實(shí)現(xiàn)緊湊的設(shè)計(jì)，任何開關(guān)電路板與所配屬的單個(gè)開關(guān)設(shè)備或與所有并排布置的子系統(tǒng)的所配屬的單獨(dú)開關(guān)設(shè)備或與并排布置的子系統(tǒng)的所有開關(guān)設(shè)備成60°到90°之間的角度。

此外可能有利的是，開關(guān)電路板直接臨近在所配屬的子系統(tǒng)的外部交流電壓負(fù)載聯(lián)接元件地布置，或者間接臨近所配屬的子系統(tǒng)的外部交流電壓負(fù)載聯(lián)接元件地布置。特別是當(dāng)開關(guān)電路板與至少一個(gè)設(shè)置在外部交流電壓負(fù)載聯(lián)接元件上的電流傳感器連接時(shí)，這是有利的。

所述至少一個(gè)連接設(shè)備極性正確地且導(dǎo)電地將所述至少一個(gè)第一子系統(tǒng)的并且優(yōu)選還有所述至少一個(gè)第二子系統(tǒng)的內(nèi)部負(fù)載聯(lián)接元件與外部直流電壓負(fù)載聯(lián)接元件（設(shè)置為至少一個(gè)第二子系統(tǒng)的部分）連接。

附圖說明

創(chuàng)造性的解決方案借助根據(jù)圖1至5的實(shí)施例進(jìn)一步予以闡述。